Файл: Курганов Р.А. Прогнозирование наклонного рассеивания радиоволн метеорными ионизациями.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.06.2024

Просмотров: 71

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Глава I. ЧИСЛЕННОСТЬ И ДЛИТЕЛЬНОСТЬ РАДИОСИГНАЛОВ, РАССЕЯННЫХ МЕТЕОРНЫМИ ИОНИЗАЦИЯМИ

§ 1.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ МЕТЕОРНЫХ РАДИООТРАЖЕНИЙ

1.1.1. Обзор

работ по исследованию

 

численности

и длительности

метеорных

радиоотражений

Исследованию

числа

отражений,

зарегистрирован­

ных за единицу времени

(численности),

N и их

дли­

тельности X посвящено

большое

количество

работ.

Однако,

 

в основном,

в этих

работах

исследуются не

законы

распределения

УѴ и т,

являющихся

случай­

ными величинами,

а их средние

значения

и зависи­

мость средних значений от уровня

 

регистрации,

длины волны, времени суток и года.

 

 

 

 

 

 

Пороговая

зависимость численности

определяется

соотношением

—— = (•—L )

и, где ѴхІІг

— уровни ре­

гистрации, Nu

N2

число метеорных

 

отражений, ам­

плитуда

 

которых

превышает

данный

уровень

реги­

страции.

 

Полученные в эксперименте

для

трасс

раз­

личной

длины и различной

частоты

 

радиоизлучения

значения

показателя

пороговой

зависимости

числен­

ности KN

для уровней,

соответствующих

регистра­

ции на

трассе

в точке

наивысшей

чувствительности

недоуплотненных метеорных следов, имеют величину от — 1 до — 2 [45—51] и уровней, соответствующих регистрации переуплотненных следов —около —4 [47]. Глубина суточного хода численности характеризуется отношением максимума к минимуму регистрируемой

12


на

протяжении

суток численности,

имеющим

вели­

чину 5—7 [45, 46, 49—53]. Глубина

сезонного

хода

численности,

характеризуемая

отношением максимума

к

минимуму

среднесуточной

численности, около 3

[49, 50, 51,

53,

54]. Частотная зависимость числен-

ности

 

характеризуется коэффициен

том KN , имеющим величину 2,5—4 [48, 55, 56].

Экспериментально исследованное распределение численности отражений в пределах одних суток под­ чиняется закону Пуассона [57—66], а распределение численности отражений, зарегистрированных за дан­ ный час от суток к суткам — псевдорелеевскому [65] или отрицательно — биномиальному закону [67]. Рас­ пределение интервалов времени между отражениями аппроксимируется экспоненциальным законом Р(/„) =

— е ' п , где — средний интервал времени между отражениями [47, 49, 52]. В результате теоретических исследований получены значения показателя порого­ вой зависимости численности KN —— I [55] и К», =

 

 

и

и

= 1 — s, где

s = 2,5 [68, 69]

для

недоуплотненных

следов и /С

= — 4 [55] и

=4(1—я) [68, 69] для

переуплотненных следов. Влияние дискретности от­ счета времени на закон распределения интервалов времени между отражениями и вероятность перекры­ тия отражений в"о времени теоретически рассмотрены Г. Н. Глазовым [70, 71].

Экспериментальные исследования средней дли­ тельности метеорных радиоотражений, т. е. средней длительности превышения отраженным сигналом по­ рогового уровня показали, что в исследованном диа­ пазоне минимально регистрируемых электронных плот­ ностей 0,5* 1013 — 1014 эл/м средняя длительность отражений не зависит от уровня регистрации. Полу­ ченные значения показателя Kz пороговой зависи-

с

13


 

 

 

 

А*

 

мости средней длительности

— = ( — - )

7U

лежат

в интервале —0,-1 < Kz

 

т2

V иг J

 

 

<0,1

[46,

49, 56]

с наиболее

вероятным значением Кх

-= 0. Глубина суточного хода

средней длительности около 1,5 максимумом в 18 я и минимумом в 6 f. Глубина сезонного хода средне­ суточной длительности порядка 1,5 с максимумом в августе и минимумом в марте [50, 54]. Экспери­ ментально измеренный показатель Кх частотной за-

 

 

АГт

 

висимости

средней длительности — = Г — ^

имеет

 

Ч

\ h J

 

величину

1,2—2,0 [48, 56, 72]. Интегральное

распре­

деление длительности зарегистрированных за неко­ торое время отражений аппроксимируется экспонен-

той

F(v) = e г* для

отражений

от недоуплотненных

следов

и

обратностепенной функцией F (t) =

x~k<-s~l)

для

отражений

от

переуплотненных

следов [45,

47,

52,

56,

70,

73].

 

 

 

 

 

 

Теоретическое

исследование

закономерности

из­

менения

во

времени

амплитуды

отражений в

случае

разрушения

метеорного следа

под

действием

амби-

полярной диффузии произведено в работах [31, 72, 74, 75, 76]. В результате исследований получено, что амплитуда сигнала, отраженного от недоуплотненного метеорного следа, в данном случае должна уменьшаться по экспоненциальному закону U — AX

Х е х р ^ — — г д е А — максимальная амплитуда сиг­ нала, т — постоянная времени распада, обусловлен­ ного амбиполярной диффузией. Время существования отражения от переуплотненного следа Гп =1,1310~1 4 Х

Теоретическая плотность распределения длитель­ ности превышения порогового уровня сигналами, отраженными от недоуплотненных метеорных следов, получена О. И. Бельковичем [77] в виде p(t) = (s—1)Х

14


 

 

-0,5

 

3 ( 5 - 1 )

X

о

 

ехр

 

2

 

 

 

где т0 — постоянная времени распада следа от мете­

ора с минимальной регистрируемой массой.

В работе [78] произведена теоретическая оценка влияния эффектов рекомбинации, прилипания и тур­ булентности атмосферы на ограничение длительности отражений и получена функция распределения дли­ тельности отражений от переуплотненных следов

-f ( * - D

ввиде F{t)—t для длительностей і<5 сек,

при которых

ограничения

еще

не

проявляются и

в виде

F{t) = Гкі(3~г),

 

где kz 3—4,5 для

длитель­

ностей,

при которых

существенно

действие

ограни­

чений.

 

степени

ограничения

длительности

 

отра­

Оценка

 

жений от переуплотненных

следов

эффектом

реком­

бинации

электрически

заряженных

частиц

следа

про­

изведена

также в

работе

[79],

где показано,

что

рекомбинации

практически

не вызывают ограничения •

длительности отражений. На основании теоретиче­

ских

оценок и

сопоставления

их с эксперименталь­

ными

данными

в исследованиях [35, 78,

80, 81, 82]

сделан вывод,

что основным

эффектом, вызывающим

существенное

ограничение длительности

отражений

больше 5-ти секунд, является

прилипание.

Действие

турбулентности атмосферы значительно менее суще­ ственно [80, 82, 83], так же как и действие эффекта фотоотлипаний, существующего в дневное время [82].

Одним из параметров, характеризующих метеорное распространение радиоволн, является суммарная дли­ тельность превышения метеорными отражениями по­ рогового уровня за один час Г., == TV- х или относительное

т

 

время превышения за час ч\ = —^~. , называемое

коэф­

фициентом заполнения. Пороговая — =

и ча-

Т\2

 

коэффициента запол-

15


нения определяется коэффициентами, равными сумме соответствующих коэффициентов для численности и средней длительности К =KN +KZ , Kv = KN + К, .

[46, 48, 49, 52, 56]. Суточный и сезонный ход коэф­ фициента заполнения определяется ходом числен­ ности и средней длительности метеорных радиоотра­ жений [46, 49, 50, 52, 54, 56].

1.1.2. Результаты экспериментального исследования численности и длительности метеорных радиоотражений

Цель проведенных экспериментальных исследова­ ний [84, 85] заключалась в определении параметров метеорного распространения радиоволн, необходимых для построения методик прогнозирования, контроля результатов прогноза, а также контроля устойчивости

полученных

экспериментальных

данных путем

сопо­

ставления с полученными

ранее в

других

исследова­

ниях.

 

 

 

произведены

на

2-х

ортогональных

Исследования

трассах

разной

длины.

Опытно-эксплуатационная ме­

теорная

трасса Министерства связи КН длиной

1500 км

ориентирована

по меридиану.

Географическая

широта

средней

точки

трассы ср0 =

62,5°. При

измере­

ниях на

трассе

работали

передатчики

немодулиро-

ванного

излучения

мощностью

1—2 кет

на частоте

44 мггц.

Передача

и прием сигналов

осуществлялись

синфазными

двухэтажными

антеннами

с двумя

семи-

элементными полотнами типа волновой канал в этаже (2 X 2Ш7—>2 X 2Ш 7). Амплитудно-временные характе­ ристики принятых радиосигналов после усиления

приемником Р250

с УКВ-конвертором

регистрирова­

лись на фотоиндикаторе с непрерывной

протяжкой

пленки

и самописцах.

метеорная

трасса

СН

длиной

Экспериментальная

930 км

ориентирована

по параллели.

Географическая

широта

средней точки трассы ср0

=

67,5°.

При изме­

рениях на трассе работал передатчик немодулирован-

ного излучения

мощностью 0,5

кет

на

частоте

46 мггц.

Передача и прием радиосигналов

осуществ­

лялись

двухэтажными

синфазными

антеннами

с одним

16