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

регистрируемая электронная плотность переуплотнен­ ных следов:

0,8-1,6-3,2-6,4-12,8-25,6-51,2-102,4 - 204,8 сек. Наименьшая регистрируемая в объеме dV максималь­ ная линейная электронная плотность следа аопгѵ со­ ответствует случаю отражения от точки вблизи

личина ТА — времени превышения сигналом порогово­ го уровня при его отражении от точки, находящейся на некотором расстоянии ДАЛ от высоты hmv макси­ мальной ионизации следа с amv.

50

след в точке отражения является недоуплотненным. Следовательно, амплитуда отраженного сигнала падает под действием амбиполярной диффузии по экспонен­ циальному закону и время превышения порогового уровня *

^ = 1 , 1 3 . 1 0 - 1 4 . х г а Л / п г ) + Д Л л .

16я2-£>

счет амбиполярной диффузии. Коэффициент амбиполяр­ ной диффузии по данным [37] с погрешностью менее 10% аппроксимируется выражением

0,078-(Лт г , + ДЛд) — 6,7

При одновременном разрушении следа за счет эффекта прилипаний с постоянной распада

а относительное время превышения порогового уров­ ня федингующим сигналом является функцией его амплитуды и формы фединга

Тогда искомое время превышения сигналом порогово­ го уровня будет равно средней длительности превы-

52

ДЛЛ — шагу, принятому для h в процессе приближения, является толщиной метеорного слоя для отражений от метеоров элементарного,потока длительностью от

циального распределения длительности в форме вкла­

53

Сумма вкладов в „£" графу таблицы отражений

k' # . ( 7 * - 7 * _ і )

исредняя длительность отражений

Изложенная методика расчета может быть приме­ нена для прогноза на трассах длиной больше 1000 км величин часового числа отражений выше заданного уровня, количества отражений выше заданной длитель­ ности, а следовательно, величины средней длитель­ ности и коэффициента заполнения, разброса длины пробега отраженных сигналов, а также угловой на­ правленности принятых сигналов. Время расчета этих параметров для одного часа на ЭВМ М-20 порядка 10—12 минут.

1.2.3. Метод прогноза объемной плотности отражающих точек при метеорном распространении радиоволн

Наиболее общим методом прогноза основных пара­ метров, характеризующих метеорное распространение радиоволн, применимым для трасс любой длины, а также позволяющим исследовать тонкую структуру

. распределения в пространстве плотности отражающих точек, является метод расчета объемной плотности отражающих точек. Объемная плотность отражающих точек есть число метеорных следов, создающих в единице объема, расположенного вокруг данной точ­ ки метеорной зоны ионосферы, отражения, превышаю­ щие пороговый уровень в точке приема на время, больше некоторого заданного.

54

Примем в качестве основной декартовую систему координат, связанную с опорной плоскостью — плос­ костью, проходящей через точки приема и передачи перпендикулярно земному радиусу, проведенному в точку центра трассы. Ось х направим по линии трас­ сы в сторону приемника, ось _у — перпендикулярно оси X в опорной плоскости, ось z перпендикулярно опорной плоскости. Начало координат пометим в центре трассы.

Объемная плотность отражающих точек элемента объема dVс координатами центра х, у, z может быть определена как частное от деления суммарного ме­ теорного потока, входящего за единицу времени через поверхность Е, ограничивающую элементарный объем, и дающего отражения внутри него на величину эле­ ментарного объема

скорости, входящий в объем dV через бесконечно малый элемент его поверхности do и создающий в объеме отражения, превышающие пороговый уровень в точке приема на время больше заданного, dm — вели­ чина телесного угла, в пределах которого падает элементарный поток, s—вектор радианта элементарного

данного направления и скорости, входящих в элемент объема через do и b (s) — плотность радиантов для

55

плитуды радиосигнала, отраженного от следа данного метеора, некоторой пороговой мощности или ампли­ туде в точке приема. Следовательно, решение задачи нахождения объемной плотности метеорных радиоот­ ражений сводится к определению минимально ре­ гистрируемой массы т0, задаче энергетической и

определению метеорного потока известной плотности, имеющего отражающие точки в данном объеме, зада­ че чисто геометрической.

Для каждой точки метеорной зоны, характеризуемой координатами je, у, z, существует только одна зеркаль­ ная плоскость—плоскость, касательная к одному из се­ мейства эллипсоидов, имеющих фокусами точку пере­ дачи и приема. Пересечение зеркальной плоскости с плоскостью местного горизонта дает зеркальную по­ луплоскость, лежащую над местным горизонтом. Лю­ бой метеор, траектория которого лежит в этой зер­ кальной полуплоскости, создает отраженный сигнал в точке приема.

Амплитуда отраженного сигнала зависит от линей­ ной электронной плотности в точке отражения а (1), ä последняя пропорциональна массе метеорной части­ цы (2).

Произведя в выражениях (1), (2) замену

получим

Приравняв это выражение к величине минимальной регистрируемой в элементе объема электронной плот-

56

ности (20), (21) и решив полученные уравнения отно­ сительно рт, найдем

Очевидно, что метеоры данного направления ß, траек­

летящему со скоростью ѵ метеору минимальной мас­ сы т0, создающему сигнал, равный пороговому.

элементарного объема, ограниченный двумя сфери­ ческими поверхностями радиусов р и р + dp, имеющими центр в точке пересечения биссектрисы угла рассеи­ вания с осью трассы (рис. 10)". Величина телесного угла, в пределах которого падает метеорный поток направления s, проходящий через бесконечно малый элемент поверхности аз и дающий отражения в пре­ делах элементарного объема, du) = e ' ( ß ' , P)d§'. Здесь

57

через точку Р центра элемента dV. s' — угол в пло­ скости, перпендикулярной плоскости тс и проходящей через направление на радиант s, в пределах которого

где s - 7=cosß' . При пренебрежении величинами вто­ рого порядка малости в [91] получено следующее вы­ ражение для е'

Используя выражения (31), (32), решим задачу об определении объемной плотности отражающих точек следующим образом.

58

Свяжем с центром элемента объема dV вспомога­ тельную декартовую систему координат, имеющую

верхности зеркального эллипсоида, проходящего через точку Р,

п = —( — і + -I- / + — k),

x, y, z — координаты точки P, Z — единичный вектор зенита в точке Р (рис. 11)

Рис. 11.

Z m l n — минимальный зенитный угол для метеорных следов, лежащих в данной зеркальной плоскости. Очевидно, что и совпадает с линией пересечения зер­ кальной плоскости, проходящей через точку Р, с плоскостью горизонта.

59