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: 83

Скачиваний: 0

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

дифференциального элемента, ß — угол между мете­ орным следом и плоскостью связи.

Следовательно, метеорный поток, падающий на дифференциальный элемент из пределов полоски не­

бесной сферы шириной 2Ф,п, ограниченной плоскостью

горизонта,

ответственен

за создание отражений, при­

писываемых

к данному

дифференциальному

элементу

А-плоскости. Отношение этого

метеорного

потока

к общему

метеорному

потоку,

падающему

на диф­

ференциальный элемент со всей небесной полусферы, авторы считают плотностью вероятности обнаруже­ ния, являющейся чисто геометрической характери­ стикой эффективности данного элемента /"-плоскости.

Р =

band .

 

hemisphere

Так как полученное выражение вероятности р определяет только относительную часть благоприятно ориентированных следов, то переход к обнаруживае­ мым следам и регистрируемой длительности произ веден следующим образом.

Введено понятие

„стандартного"

эхо — эхо от дей­

ствительного следа, которое было бы

зафиксировано

путем

рассеивания назад на расстоянии D (полу­

длина

трассы),

имеющее

мощность

ps

и

длитель­

ность

ts.

Вероятность

р

изменена

таким

образом,

что эхо,

имеющее

при рассеянии

 

вперед

 

большую,

чем ps

мощность, рассматривается как большее число

эхо мощностью ps.

Увеличение

длительности

мете­

орных

радиоотражений

на трассе

в sec2<5

раз

будет

соответствовать

обнаружению эхо

длительностью ts

в количестве sec2<t>, и вероятность длительности бу­ дет в эес2 Ф раз больше, чем вероятность обнаруже­

ния эхо стандартной

амплитуды. Для трассы

длиной

2£>= 1000 км получены

карты распределения

вероят­

ности

обнаружения

и

вероятности

длительности.

Определение величины

регистрируемого

потока

про­

изводится умножением

 

плотности вероятности

 

на ве­

личину

падающего на элементарную площадку

мете-

30


Орного потока, создающего следы с линейной электронной плотностью, выше заданной.

В работе Пью [86] допускаются следующие упро­ щения:

1.Видимое распределение радиантов спорадиче­ ских метеоров — равномерное.

2.Геоцентрическая скорость метеоров — постоянна.

3.Отражение от точки максимальной ионизации, расположенной на постоянной высоте Н— 100 км.

4.Пренебрежение влиянием начального радиуса.

Задача определения двумерной плотности числен­ ности решается следующим образом. С элементом опорной плоскости dS = dx-dy связывается элемент объема dV, основанием которого является проекция элемента dx-dy на зеркальную плоскость, проходя­

щую через вершину элемента (х, у,

Н). Высота эле­

мента

§' = 8-cos7j,

где

5 — толщина

слоя

метеорной

зоны

ионосферы,

т) — угол между

зенитом

в точке х,

у, H

и нормалью

к зеркальному

эллипсоиду,

прохо­

дящему через данную точку.

Элементарному

объему

приписываются все метеорные

следы, входящие в эле­

ментарный объем

через

ближайшую

к линии

трассы

боковую поверхность, отражающие точки которых находятся между данной боковой поверхностью и плоскостью, проходящей через противоположную бо­ ковую поверхность элементарного объема.

Интегрирование входящего в элементарный объем метеорного потока производится по углу между ме­ теорным следом и плоскостью связи ß и углу X в плоскости, перпендикулярной зеркальной плоскости, проходящей через точку х, у, Н. Пределы интегри­ рования по ß определены по условию, что косинус зенитного угла должен быть положителен.

Предложенная методика определения двумерной плотности численности отражающих точек является ошибочной, так как при интегрировании учитывается только поток, проходящий через одну из четырех бо­ ковых граней элементарного объема. К тому же для элементарных объемов, расположенных вдали от центра трассы, учитываемый поток гораздо меньше потока, входящего через боковые грани, перпендику­ лярные линии трассы. Совершенно не ясно, будет ли выделенный элементарный объем, имеющий перемен-

31


ную высоту и площадь основания, эквивалентен по собираемому потоку объему постоянной формы

dV = b-dx-dy.

Выбор пределов изменения ß от ßmm до ßmi„ + и при­ водит к ошибочному учету при интегрировании не только входящего в элемент объема через боковую грань потока, но и выходящего.

Количество метеорных следов данного направления, создающих на входе приемника сигнал, превышающий пороговый уровень, определяется методом Хайнса (1955 г.), как часть потенциально наблюдаемых следов, пропорциональная

 

 

 

G{x,

у) .f0(x,y,

Н)

 

 

где

 

 

 

 

Ас

 

 

 

 

j

 

 

cos 6- \ cos f I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V"äi-d2-(dt

+

d2)

• УI

— cos2 ß . s i n 2 ?

 

Здесь

G (х, у) — множитель,

равный

произведению

коэффициентов усиления

антенн для точки

х, у, Н,

Ас уровень

регистрации,

£ — зенитный угол для дан­

ного

метеорного следа, ? — угол между

электрически­

ми векторами

падающей и

отраженной

от следа ра­

диоволн,

du

ûf2 — расстояния

отражающей

точки от

приемника

и передатчика.

 

 

 

 

Хайнс и Пью [87], допускают упрощения:

1.Равномерное геоцентрическое распределение ви­ димых радиантов спорадических метеоров.

2.Постоянство геоцентрической скорости метео­

ров.

3.Постоянство высоты отражающих точек, совпа­ дающих с точками максимальной ионизации следа.

4.Справедливость цилиндрической аппроксима­

ции.

5.Пренебрежение влиянием начального радиуса.

как

Двумерная

плотность

численности определяется

величина

метеорного

потока,

отражающего с по­

верхности

элемента

dS = dx-dy,

расположенного на

постоянной

высоте

H над сферической землей, сигна­

лы,

превышающие пороговый уровень в точке.приема.

32


При

допущении

цилиндрической

аппроксимаций

след потенциально

наблюдаем,

если

он

касателен к

одному

из

семейства цилиндров с

осью TR,

а это

соответствует требованию,

чтобы для

данных

у, z

след лежал

в плоскости

г =

— _у • ctg

При

фиксиро­

ванном

значении <|>

(угла

между

плоскостью

связи и

плоскостью трассы) отражающие точки будут лежать на линии, параллельной оси х. Количество потен­ циально наблюдаемых следов на элемент длины линии dx пропорционально плотности потока метеоров ра­ дианта (ß, ф)- и множителю, учитывающему наклонное падение^ на область потенциальной наблюдаемости

S,(M) - d* -

Затем, представляя регистрируемую - пиковую ампли­ туду Ар = m-S2(x, у, ß) и считая справедливым диф­ ференциальный закон распределения масс

dN ~ m~s -dm,

авторы определяют число частиц с массой выше ми­

нимальной регистрируемой, как ^ 2 ^ '

^ , где Ас

Ас

 

пороговый уровень. Тогда количество связанных с dx обнаруженных следов будет

dN=^,

dN= ? l ' S r d x

,

где dF = Sx'S^'dx

— дифференциал

наблюдаемости.

Это выражение получено для точечного радианта, а для перехода к спорадическим метеорам введена плотность распределения SQ{ty, ß). Тогда с элементом длины eke будет связан поток S0(<]>, $)-da-dF, где da —- элемент поверхности небесной сферы. Это выражение является функцией только от dx, rfß, dty, поэтому для определения потока, связанного с элементом dx-dy, авторы производят замену ^ на „у", т. е. считают

dN=S0-dP-sin ß-dß.-^-rfy

dy

d'h

и, определяя — - на основании геометрических соот-

ношений, а также производя

интегрирование по ß при

О < ß < тс, получают искомую

функцию распределения

В-ЗЭ5.- 3

33


у 'У } . . с помощью полученной функции распреДе^

G (х, у)

ления построены карты распределения двумерной плотности численности, которые сравнены с картами, полученными по методу Пью без применения цилин­ дрической аппроксимации. Считая высоту отражения постоянной, авторы находят, что распределение дли­ тельностей зарегистрированных сигналов выше задан­ ного уровня будет пропорционально S0-Sl-S2-t и поло­ жив х = т0 -зес2 Ф получают карты распределения дву­ мерной плотности коэффициента заполнения простым умножением карт распределения двумерной плотности численности на значение sec2 0.

Хайнс [88] принимает цилиндрическую аппроксима­ цию и определяет метеорный поток, создающий с элемента горизонтально расположенной над плоской землей площадки, размерами dS = dx'dy, радиоотраже­ ния, превышающие пороговый уровень в точке приема следующим образом. Автор допускает равномерное геоцентрическое распределение радиантов споради­ ческих метеоров, не учитывает влияния начального радиуса, предполагает постоянство высоты точек мак­ симальной ионизации следа, равной \00 км, и не учи­ тывает изменения средней геоцентрической скорости метеоров.

Принимая за основные

координаты радианта угол

Ѳ между метеорным следом

и осью 77? и угол между

плоскостью трассы и зеркальной плоскостью ф, Хайнс

сначала находит общее количество метеорных следов

с элемента небесной сферы d%-dty, пересекающих пло­

щадку dx-dy

и имеющих на высоте h ионизацию,

превышающую заданный уровень qc как

 

d4N=

KrKi-z-q-^sirfQ-cos^-dQ-dty-dx-dy,

где

 

 

 

 

h0высота

точки

максимальной

ионизации,

равная

100 км, Я—приведенная высота

атмосферы.

Учет

того, что условию

зеркальности

отражения удовлет­

воряют только метеоры, лежащие в зеркальной к

точке

(х, у,

h) плоскости z=y-tgty,

производится

путем

замены

<|* функцией от у, z dty=f(y, z).

34