Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Курганов Р.А. Прогнозирование наклонного рассеивания радиоволн метеорными ионизациями

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.32 Mб
Скачать

шобноіе оооіиаиения

doIi Л /

il W 20

- - 5 10° 25

50 60 >u *4

Услобнае оеоіначения , Pacu. Зкс TP à.0 л^

, КН ПЮ'3

39І/2/

SS „ П [/ff ух <2t 10 [M

SS - Ii [fa

SS <0[«f

27 \//B

Ю

20

30

M?

50

50

70 Ув

Рис. 58.

направлении (yR). На рис. 58 приведены в форме гра­ фиков расчетная и экспериментально измеренная за­ висимость коэффициента совпадения от расстояния между основным и дополнительным приемным пунктом для трасс различной длины и различной частоты ра­ диоизлучения. Можно отметить хорошее совпадение результатов прогноза с имеющимися эксперименталь­ ными данными для трасс КН и трасс исследованных в [117, 118]. Погрешность прогноза не превышает

10%.

Сопоставление величины разноса приемных пунктов, при котором для трасс различной длины и частоты излучения наблюдаются равные значения коэффициен­ та совпадения, позволяет получить формулу для пе­ ресчета приведенных на рис. 57 контуров (М) в кон­ туры для трасс произвольной длины и частоты излу­ чения. Так для разноса в направлении, перпендику­ лярном линии трассы по данным рис. 57, 58, получено

(63)

Эта формула аппроксимирует результаты с погреш­

ностью менее 10%. Расчет указывает

на наличие

очень слабой зависимости

коэффициента

корреляции

и коэффициента

совпадения от уровня

регистрации.

На рис. 51, где

приведены

полученные

эксперимен­

тально на трассе КН графики зависимости К и M от

уровня регистрации, также

указаны полученные рас­

четные значения К и М.

Рис. 59 иллюстрирует величину сезонного хода расчетных значений К и М. Такого же порядка (ме­ нее 10%) и величина их суточного хода. Уменьшение значения К и M утром и осенью обусловлено увели­ чением среднего значения геоцентрических скоростей метеоров, приводящим к увеличению средней высоты отражений, а следовательно, к уменьшению их сред­ ней длительности.

Последнее вызывает уменьшение величины коэф­ фициентов совпадения и корреляции за счет конеч­ ности скорости полета метеорных частиц.

Необходимо отметить, что все полученные расчет­ ные зависимости и величины их суточного и сезон-

Ц-395.-П

.

161

% IM

, ^-..i^i..,-

* - ; ~ Г - ,

 

5

'/О

15

20

25 км

ного хода соответствуют среднему значению за достаточно большой (порядка 0,5 — 1,0 месяца) период наблюдений. Результаты единичной реализации, даю­ щие зависимости для одного дня наблюдений и одного часа, обладают значительной естественной дисперсией, обусловленной тем, что сама плотность падающего

162

потока метеорных частиц случайна и случайна ско­ рость этих частиц. Это значит, что случаен вклад метеорных частиц выше заданной массы и данной скорости, а именно величина массы и скорости ча­ стицы определяют величину длительности отражения. Поэтому случайными являются длительность метеор­ ных радиоотражений и их структура, а следовательно и величина К и М. Величина наблюдаемого в экспери­ менте разброса часовых значений К и M на протя­ жении суток и от суток к суткам иллюстрируется графиками рис. 49, 50.

11*

Глава IV. АНОМАЛИИ МЕТЕОРНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

§ 4.1. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ АНОМАЛИЙ

МЕТЕОРНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

Проходя путь от передатчика до отражающего

метеорного

следа, расположенного на высоте 90—

100 км, и от

следа до приемника радиоволны дважды

пересекают

ионизированные слои атмосферы — слой

Д и частично слой Е, Наводимые при этом в ионизи­ рованных слоях индукционные токи приводят к час­ тичным потерям энергии радиоволн на нагревание ат­ мосферы и рассеянное переизлучение. Величина потерь определяется отношением прошедшей мощности к

Р—2Г

падающей — — е , где показатель поглощения Г =

Ра

= ^t.(l)dl зависит от длины пройденного радиовол-

I

ной пути в ионосфере / и коэффициента поглощения на единицу длины пути *(/), являющегося функцией объемной плотности ионосферной плазмы. Величина показателя поглощения при прохождении радиоволн

.

п

З./1-seccpû

2,5-/!-sec

через слой Д

и Е

Г=

 

,

 

 

 

(f + f L ) 2

</ + / І ) 2

где <р0, <?Е

углы падения

радиоволны

на нижнюю гра­

ницу соответствующего ионосферного слоя, fL про­ дольная составляющая гирочастоты, /£ —критическая частота слоя Е. Значение fE имеет регулярный суточ­ ный, сезонный и годовой ход следствие зависимости ионизационной функции (количества пар ионов, обра­ зуемых за 1 сек в одном кубическом сантиметре ионосферы) от зенитного угла солнца и индекса сол­

нечной активности W. Кроме регулярного поглощения,

164

существуют, особенно в районах высокой геомагнит­ ной широты, аномальные поглощения, разделяемые на три типа. Первый тип -- поглощения, вызванные вне­ запными магнитно-ионосферными бурями (S/D), возни­ кающими под действием ультрафиолетовой части спектра солнечные хромосферных вспышек на всей освещенной половине земли [123]. Средняя продол­ жительность этих аномалий порядка часа. Наиболее вероятное время появления — полдень. Поглощения типа SID не прогнозируются, но, имея оперативные сведения о состоянии солнца, можно оценить ожи­ даемое изменение параметров метеорного распростра­

нения радиоволн.

Второй тип — поглощение аврораль-

ной зюны {AZA),

вызванное

вторжением в

атмосферу

земли в области

магнитных

полюсов потока частиц

высоких энергий

из радиационных поясов

земли, со­

провождаемым полярными сияниями и локальными магнитными возмущенностями. В суточном ходе AZA обнаружено [124, 125] 3 основных максимума: полу­ ночный, ранний утренний и предполуденный. Высота ночных AZA порядка 100 км, дневных — 70 км. Мак­ симум сезонного хода наблюдается в месяцы равно­ денствия. Минимум — летом. Частота появления нахо­

дится в противофазе

с

солнечной

активностью. Дли­

тельность

 

отдельных

бухт

поглощения

в

среднем

1,5

часа. Третий

тип — длительные (порядка

несколь­

ких

суток) поглощения, наблюдаемые

на геомагнитных

высотах

выше 64°,

т. е.

только

в

районе

полярной

шапки (РСА), возникающие

после

мощных

протонных

вспышек

на

солнце

[126]. Величина

поглощения дан­

ного типа может достигать

по данным риометра

15 дб.

Поглощение

происходит

в основном

в слое Д.

 

Ночью

величина поглощения на порядок меньше

чем

днем.

Вероятность

РСА

находится

в фазе

с солнечной ак­

тивностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Влияние регулярного и аномального поглощения радиоволн в ионосфере на характеристики метеорного распространения радиоволн практически не исследо­ вано. Имеется несколько опубликованных работ, в ко­ торых рассмотрены лишь частные проявления ано­ мального поглощения.

Так Т. Кайзер [127] приводит экспериментальные данные о величине уменьшения регистрируемой чис-

165

ленности

х=

lO\g-~ для

нескольких

 

десятков слу­

чаев

SID

и

предлагает

по

ослаблению

сигналов

на

2-х частотах

(без

учета

ослабляющего

действия

на­

чального

радиуса

метеорного

следа)

измерять вели­

чину

поглощения

в слое

Д.

В работе [128] теоретиче­

ски

исследуется

зависимость

дисперсии часового

числа, зарегистрированного

на

уровне

шумов, от

ве­

личины дисперсии космического шума, определяющего на метеорном диапазоне радиоволн шум приемной аппаратуры. Л. Серафинович |129] получает, что число метеорных отражений, зарегистрированных на уровне

шума,

N — N0-~

, где

N0 — действительное, число от-

ражений,

Q =

Тп

1 2

. 7Чш„ ~ 2 6 0

0 °

- средний ми-

 

 

 

min

 

 

 

 

 

нимальный

уровень

шума

антенны

в

течение суток,

Ta(t)

шумовая

температура

антенны

определяется по

пути суточного хода антенного луча по небесной сфе­ ре с помощью изофот космического радиоизлучения [130]. Получено, что увеличение Та в 5 раз вызывает уменьшение численности зарегистрированной радио­ локатором в 2 раза. Г. Н. Глазов |131], рассматривая влдяние уровня космических шумов на эффект после­ действия для случая регистрации без амплитудной

селекции, зависимость

коэффициента

корреляции

2-х

часовых чисел kx, k2 от пороговой мощности е,

явля­

ющейся функцией

уровня космических

шумов,

опре­

деляет выражением г (kv. k2) »

^-Щ

, где

NT

=

 

 

 

 

 

 

1

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(y)-NT

 

 

 

 

— kx

-у-Т— среднее

число регистрации в

интервале

времени Т, y^^fsj^,

 

а

В(т)

{и)'у™~(>

 

- а в -

токорреляционная

функция

у,

т. е. пороговой

мощ­

ности

е.

[132]

на

основании визуальной оценки

В

работе

отмечено, что даже небольшое

увеличение

поглоще­

ния радиоволн в ионосфере вызывает

заметное

изме­

нение

суточного

хода

напряженности

поля

сигналов,

отраженных

от

метеорных

следов.

 

 

 

 

§ 4.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНОМАЛИЙ МЕТЕОРНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

С целью исследования влияния ионосферных ано­ малий на характеристики метеорного распространения радиоволн проанализированы экспериментальные дан­ ные, полученные на трассах СН и КН в периоды максимумов аномалий, т. е. в весеннее,, летнее и осен­ нее время. Состояние ионосферы и магнитосферы кон­ тролировалось по показаниям риометров, дающих ве­

личину поглощения

космических шумов

в ионосфере

Адб,

и данным

ионосферных

станций

о величине

кри­

тической и минимальной отраженной

частоты £-слоя

ионосферы f0E,

fmin

и данным о величине

горизонталь­

ной

составляющей

магнитного поля земли

Нг.

 

Аномальным считалось состояние ионосферы в слу­

чае

увеличения

или

уменьшения / 0 £ , / т І

п

на

20%

от­

носительно среднемесячного

значения

или

увеличе­

ния поглощения космических шумов свыше 0,4 дб. Состояние магнитосферы считалось аномальным при амплитуде магнитных бухт больше 20у.

Анализ результатов измерений показал, что только сильные возмущения, характеризующиеся полным поглощением частот ионосферных станций Норильска

иСалехарда и поглощением космических шумов

АдбЛ>\

дб Адб* > 0,4 дб,

приводят к

визуально за­

метному

уменьшению

численности метеоров на трас­

сах, причем все эти

случаи

уменьшения

численности

можно отнести к известным трем типам аномалий поглощения.

Случаи 1 типа аномалий поглощения МРР весьма редки. Всего за 1600 часов наблюдений отмечено 2— 3 таких случая средней длительностью 1,5—2 часа. Средняя интенсивность таких аномалий 2—3 дб, 1 тип аномалий наблюдается одновременно на КН и CH.

На рис. 60 приведены графики временного хода относительной численности зарегистрированных ме­

теорных радиоотражений N* — ~-, а также парамет-

N

ров, характеризующих состояние ионосферы и магнисферы во время аномалий данного типа, наблюдавшейся 30 марта*-1968 г. II тип аномалий встречается только

167

 

ст.Норильск

30марта

4968і

 

 

 

 

 

 

 

 

ст./ІТутуска

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/тел

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

so ,Нг

ст.П.Тцніцска

 

 

 

 

 

<60-0 Gr)

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

-гс

 

Салехард

 

 

 

коеанкзаЮаней

us­

 

 

 

 

 

 

-liovcaeptiot

ai-

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

pacunHut

 

 

Норильск

 

 

 

 

 

Tpaeca КН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H a 13 MS if ППѵое)

 

и

anѣяisrt

TWO

 

 

Местное декретное Siens S пункте

 

 

 

 

 

приеме

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

60.

 

 

 

 

на трассе CH. За все время

наблюдений

отмечено

43 случая

AZA со

средней

длительностью

порядка

1—2 часа.

 

 

 

 

 

 

 

март-апр.

 

=

 

=

 

 

авг-еент-

 

=

~ я ш

 

 

 

 

анбарь

 

 

~—

 

.

 

 

июне

, — — ;

, — ,

1 — т — I

1 — 1

 

1 — I — I — I

 

 

 

0 1

А 6

8 Ю /2

4U

16

20 22

ZU

Т(МІІВ)

 

 

 

Рис.

61.

 

 

 

 

На рис. 61 приведена диаграмма, характеризующая суточный ход и длительность AZA для МРР на трассе СН за март — апрель, август — сентябрь 1969 г., январь 1970 г. и июнь 1968 г. Динамика развития аномалий такого типа иллюстрируется рис. 62. III тип аномаль­ ного поглощения наблюдался только на трассе СН

168

П

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1 1

1—I—f 0—1111—'—'—1—'—1r1—'—1—'—r~m~

4

3

S

1

9

«

К І5Т

4 3 5 7 9 H 13 15 T

 

 

 

 

 

 

Рис.

62.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ