Файл: Филипп, Н. Д. Рассеяние радиоволн анизотропной ионосферой.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 123

Скачиваний: 0

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

Г л а в а Ш

 

ИССЛЕДОВАНИЯ

Не-РЛССЕЯНИЛ НА СРЕДНИХ ШИРОТАХ

Характер радиослгналов, рассеянных анизотропными неодно­ родностями ионосферы, ориентированными вдоль магнитного поля Зем­

ли, не

одинаков на разных географических широтах. Это вызвано,

с одной

стороны, преобладанием

отличающихся по своей природе

ионизирующих факторов на высоких,

средних и низких широтах, а с

другой

- различной степенью селективности

Н£-сигналов раз­

ных типов, что объясняется спецификой геометрии распространения

на определенных широтах. Возможно,

что некоторый

отпечаток на

полученные результаты накладывает

частота использованной

вол­

ны.

 

 

 

Краткий обзор исследований

Н£-рассеяния радиовсян(см. гл .і)

показал, что этот вид распространения на средних

широтах менее

изучен. В настоящей главе подробно описываются результаты

не­

скольких специально поставленных экспериментов по изучению //Е - рассеяния на средних широтах в основном методом наклонного зон­ дирования.

Эксперименты, описанные ниже .выявили определенный вклад ме­

теорных ионизаций в

создание полеориентированшх

неоднороднос­

тей в слое

£

.ионосферы. Обнаружено, что рассеяние радиоволн

на частотах

44

и 74

ІѵіГц носит явно двойственный

характер: часть

сигналов имеет вспышкообразньы вид, подобно метеорным отражени­ ям, а другая - носит диффузный характер, сходный с некоторыми ав­

роральными радиоотражениями. На более

высоких частотах

(300 -

500 МГц) преобладает вспышкообразное

/-/£-рассеяние,

имеющее

иѵ



место дане в очень спокойных магнитных условиях. Сейчас, когда делается попытка разработать общую теорию раосеяния анизотроп­ ными неоднородностями, ориентированными вдоль магнитного поля Земли, очень важно накопление экспериментальных данных как на различных частотах, так и на различных широтах в разное время года и суток.

 

§

I ,

Эксперименты по исследованию рассеяния

вперед

 

 

 

в импульсном режиме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[58

Б первых сериях экспериментов по наклонному

 

зондированию

-бо]

был использован импульсный передатчик

большой

мощно­

сти

о

остронаправленной

передающей антенной, работающий в

ди­

апазоне

300 МЕц.

Эксперименты проводились на юго-западе США.Ус­

тановлено, что сигналы,

отличающиеся по определенным

свойст­

вам от ранее известных,

поступали

с

высоты слоя

 

£

ионосферы.

Их назвали сигналами типа'

НЕ

из-за

кажущейся

связи

с

маг­

нитным полем Земли на высоте

 

£-слоя.

 

 

 

 

 

 

 

 

X.

Организация эксперимента.

 

Импульсный передатчик боль­

шой мощности находился на юге

Техаса.

Выли

 

использованы

два

передающих остронаправленных

 

радиолуча

(I

и 2

на рис.22),

ди­

аграммы

которых

в вертикальной

плоскости

имели

около 2,5°

и

были смещены по азимуту

на 5°.

Ширина луча в горизонтальном на­

правлении между точками

половинной

мощности равнялась 2 ,8 °.

Из­

лучения передатчика канализировались попеременно в

направлении

каждого луча в течение одной

минуты. Активные точки

переизлуче-

'іпя

(обозначенные

I и 2)

показывают

область, где

эти

два луча

достигjot ІОО-километровой высоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приемная аппаратура состояла из двух передвижных независи­

мых установок, способных принимать и записывать

маломощные сиг­

налы. Ширина луча

приемной

антенны по половинной

 

мощности -

12°, Во всех точках приема ось главного лепестка

была

направ­

лена на середину между "активными точками" I и 2,

при этом

глав­

ный лепесток приемной антенны

охватывал

обе

области

переизлу-

чения (рассеяния). Периодическое качание луча приемников позво­

лило обнаружить, что

сигнал

НЕ~ рассеяния, описанный

ниже,

всегда поступал из области,

близкой

к активным точкам,

и никог­

да - по дуге большого

круга

от передатчика к приемнику.

 

В первых опытах

(июль 1358 г .)

сигналы регистрировались од­

новременно в Таксоне

(штат нризока)

и Боппиго (штат Калифорния).

50


Эти районы

были избраны

в силу расположвния их на разных конту­

рах

зоны благоприятного

приема, названных контурами

зеркаль­

ного

приема или просто

зеркальными контурами. Они показаны на

рис.

22

пунктирными,

слегка кривыми линиями,проходящими вдоль

южной границы США (контуры I и 2 ). Эти линии представляют гео­ метрическое место точек на поверхности земного шара, в которых возможно наблюдение сигналов зеркального отражения от поленап­ равленной ионизации в указанных двух активных точках.

Наклонение и склонение магнитного тюля Земли на ІОО-кило- метровой высоте для области активных точек определялись из на­ земных географических карт. Район Таксона находился на зеркаль­

ном контуре луча

I ,

а район Борриго - на контуре луча 2 .Во вто­

ром цикле опытов,

проведенных двумя

неделями позже,

одновремен­

но регистрировался

сигнал в Борриго

и Кальенте

(штат

"Невада),

находящемся на дуге

большого круга луча I, в

450 милях к севе­

ру от Борриго.

 

 

 

 

 

. И. Результаты первой серии экспериментов, а) Типичные сиг­

налы.

Несколько записей типичных сигналов показывают

различие

между

-рассеянием и обычными метеорными вспышками.

Амплиту­

да сигналов (рис. 23) - около 30 дБ над уровнем шума,вертикаль­ ная шкала - логарифмическая. Непосредственно под каждой линией сигнала записаны односекундные отметки времени. Типичные метеор-


ные сигналы (рис.23,а) характеризуются быстрым ростом и почти

экспоненциальным убыванием амплитуды,

огибающие сигналов доста­

точно гладкие. На рис.

23,6

показаны

НЕ~ рассеянные

и метеор­

ные сигналы,

кроме

того, из рисунка видно, что

/-/- рассеян­

ный сигнал

отличается

гораздо большей

продолжительностью и зна­

чительной степенью "шероховатости".

 

Часть импульсов

из

се­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рии переданных

излучателем

-UU-

 

 

 

 

иногда

отсутствует

в

записи

 

 

 

 

 

принятых сигналов,

что

сви­

 

 

 

 

 

детельствует о наличии

очень

I«.'

Л—1

ГІ , I nil

быстрых замираний.

Б

анали­

зируемом эксперименте

 

запи­

 

 

 

 

 

сывающим прибор не

мог

дать

 

 

 

 

 

верную картину

замираний при­

 

ІШ Ы

 

 

 

нятого

сигнала

 

вследстпие

 

 

 

 

большой

постоянной

времени.

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

Вспышкообразное

 

поведение

 

 

 

 

 

 

-рассеяния(рис. 23,в) во

 

h M

 

r i r

t м 4 в

время самых активных

перио­

 

 

 

 

 

дов

продолжалось в

течение

 

Р и с. 23

[SbJ

 

нескольких минут,

другой тип

 

 

 

 

 

сигнала, также

преобладаю­

щий во время самых активных периодов, показан на рис. 23,г .Этот

сигнал также характеризуется "шероховатостью",

но постоянен

по

средней амплитуде. Непрерывные сигналы такого

типа

наблюдались

иногда до'получаса.

 

 

 

 

 

Сигналы

Н£-рассеяния (рис. 23) характеризуются потерями

передачи приблизительно в 105 дБ относительно

свободного

про­

странства;

Ото значительно больше потерь на любительском диапа­

зоне ( j

= 220

МГц),

работающем в северной зоне при

наличии

полярных сияний

[92]

этом случае потери

оцениваются

' в

40 дБ).

 

 

 

 

 

 

 

б)

Рабочий

цикл

(промежуток времени,

в течение

кото

амплитуда принимаемого сигнала превосходит данное пороговое зна­ чение). Во второй серии опытов были получены сигналы одновремен­ но в Кальенте на дуге большого круга луча I и в Борриго на зер­ кальном контуре луча 2. Ранее проведенное исследование на рас­ стоянии 1800 км от передатчика показало, что при передаче на лу­ че 2 Кальенте находится примерно в оптимальной позиции для при-

62