Файл: Филипп, Н. Д. Рассеяние радиоволн анизотропной ионосферой.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 0
но установить справедливость этой гипотезы, располагая |
|
лишь |
|||
данными |
об азимутах и дальностях отражающих областей |
и не |
имея |
||
сведений |
об их высотах. Между тем, |
как отмечается в |
[Зі] |
, су |
|
ществует |
принципиальная возможность |
проверить гипотезу |
без точ |
||
ного знания высоты. |
|
|
|
|
|
Как |
известно, для высокоширотной станции условие |
|
ортого |
||
нальности радиолуча к силовым линиям магнитного ноля Земли обыч но не выполняется ни на каких высотах. Таким образом,существую щие там авроральные радиоотражения можно объяснить либо отказом от принципа зеркальности, т .е . широкой индйкатрисой рассеяния в вертикальной плоскости, либо тем, что оси неоднородностей от
клонены от магнитного поля на |
некоторый угол |
cpQS Значит, воп |
рос о существовании угла (pQ |
тесно связан с |
вопросом о шири |
не индикатрисы рассеяния в высоких широтах. Если эксперименталь но будет установлено, что индикатриса рассеяния .для высокоши ротной станции столь же узка, как и для среднеширотной, то не посредственно должен следовать вывод об отклонении осей неодно родностей от направления магнитного поля Земли, т .е . вывод о не справедливости второй гипотезы Чепмена. Хотя действительное зна
чение |
величины ,(р0 по-прежнему будет |
неизвестно, так |
как |
для |
этого |
необходимо знать истинную высоту |
расположения |
рассеива |
|
ющего слоя, вопрос о справедливости или несправедливости второй
гипотезы Чепмена тем не менее |
окажется решенным. Авторы |
работы |
||
[ З і] |
пришли к выводу, что: |
|
|
|
1. |
Ширина индикатрисы обратного рассеяния авроральными не |
|||
однородностями практически не зависит от географической |
широты |
|||
и одинаково узка при регистрации отражений на средне- и |
высо |
|||
коширотных станциях. Узость |
индикатрисы означает |
одинаковую |
||
допустимость применения "принципа |
зеркальности" отражения как на |
|
средних, |
так и на высоких широтах. |
|
2. |
Оси авроральных неоднородностей в действительности от |
|
клонены |
от направления магнитного |
поля Земли на некоторый угол |
ц)0 , что является основной причиной наблюдения авроральных ра диоотражений на высокоширотных станциях..
Существует еще ряд работ [54, Ь5] , исследующих отклонения углов прихода от направления перпендикулярного к силовым лини ям магнитного поля Земли в полярной зоне и возможные причины.вы зывающие такие отклонения. Однако .для сопоставления и выявления
общих черт "геометрии" распространения при рассеянии |
от любых |
других ориентированных анизотропных неоднородностей |
ионосферы |
30
эти сведения вполне достаточны. Отметим лишь, что интерпрета ция ракурсных особенностей авроральных радиоотражений [54] од- • нозначно связана с анизотропией микроструктуры ионосферных не однородностей.
§ 3. Геометрия радиоотражений от магнитно ориентированных неоднородностей ионосферы при рассеянии вперед
Известно, что поток энергии радиоволн, отраженных от от дельных сильно анизотропных неоднородностей, в частности от ме теорных следов, обладает высокой направленностью [5б] . Однако в случае обычного метеорного распространения, когда принимаются
волны, отраженные от различно направленных спорадических |
мете |
|||
орных следов, расположенных по касательной к |
одному |
из семейст |
||
ва эллипсоидов вращения, которые могут быть |
описаны |
вокруг |
то |
|
чек передачи и приема как |
общих фокусов [57] |
, общая диаграмма |
||
направленности расоеянной |
волны становится |
довольно |
широкой. |
|
В этом случае при заданном положении передатчика и определенном
направлении |
падающего луча |
область возможного приема |
оказыва |
||||
ется довольно широкой. В |
случае |
же рассеяния от заданной |
обдас- |
||||
ти отражения, при определенном направлении неоднородностей |
элек |
||||||
тронной концентрации, область |
возможного приема сильно |
ограни |
|||||
чивается. |
|
|
|
|
|
|
|
В качестве |
исходных данных |
берем неоднородности в |
виде |
||||
"колонн", направленных вдоль |
силовой линии геомагнитного |
поля, |
|||||
с радиусом |
г « |
Л и длиной, |
значительно превышающей длину вол |
||||
ны. Стандартная высота неоднородностей над поверхностью Земли- -*
100 км, |
а отражение |
ультракоротких радиоволн |
от |
магнитно-ори |
|||
ентированных неоднородностей происходит |
по |
зеркальному |
закону |
||||
(факт, |
подтверждающийся экспериментами |
[58 |
- |
бо] |
). |
|
|
При постановке |
эксперимента, как правило, |
известны |
коор |
||||
динаты передатчика |
(при рассеянии вперед) и одного |
приемного |
|||||
пункта. |
Задача состоит в определении центра |
активной зоны рас |
|||||
сеяния |
и остальных |
точек потенциально возможного приема |
макси |
||||
мума интенсивности рассряния на поверхности Земли (зеркальный |
|
контур) [ б і, 62] . |
^ |
31
I . Определение координат точки отражения магнитно-ориенти рованной неоднородности ионосферы при зеркальном отраженииЛутгь
передатчик |
расположен в точке |
Г |
на |
поверхности Земли с гео |
|||||||||
графическими |
координатами |
(р |
(широта) |
и |
■(pf (долгота), а |
пре |
|||||||
емник - в |
точке |
R |
с соответствующими координатами |
срг |
и |
(р2 . |
|||||||
Заданными |
считаются также |
наклонения |
|
X |
и склонения |
fr |
гео |
||||||
магнитного поля как функции координат поверхности Земли, |
|
|
|||||||||||
|
Для определения условия зеркального отражения воспользуем |
||||||||||||
ся прямоугольной системой координат с |
началом отсчета на |
сере |
|||||||||||
дине |
отрезка |
Т ~ |
R. |
Ось |
к' |
расположена вдоль Г- /?/о сь |
г ' |
||||||
направлена вертикально вверх, |
а ось |
|
у ' - перпендикулярна к |
х ' |
|||||||||
и z ' |
и образует |
с ними правую систему |
(рис. 7 ), |
На |
рис. 7 |
||||||||
представлена |
схема зеркального |
отражения |
в случае |
рассеяния |
|||||||||
вперед, основанного на эллипсоидальной геометрии, в предположе нии, что в первоначальном периоде существования ориентированная
неоднородность представляет нитевидный тонкий след |
[57, 63J . |
|
|
Обозначая направляющие |
косинусы |
оси |
ориентированной неод |
|||||||||
нородности в данной |
системе |
координат |
L'K |
, |
V |
, |
i'z |
через |
||||||
x' |
|
, |
у'0 |
, |
2-'0 - координаты центра активной |
зоны рассеяния |
Q , |
|||||||
а |
координаты |
передатчика |
и |
приемника |
соответственно |
через |
||||||||
( |
- |
D |
; |
О ; |
О ) и |
( D ; |
О |
; О ), |
запишем условия |
зеркаль |
||||
ного |
отражения в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
cos д + cos Ѳ ' — О , |
|
|
|
(2.9) |
||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32
*Х (х0 + D ) *~і-уу ' + lz 2о
COS Ѳ = |
|
|
пер |
||
|
|
|
|
|
|
COS Ѳ I= |
^X fХ0 |
В) ■+■ |
Ур iz ХО |
||
|
|
|
|
|
пр |
Г |
\ — |
( К ^ - ^ г + Уo ?+Zо ] |
|||
пер |
|||||
г |
-- |
{ |
К - ф |
у ' ^ |
^ У |
пр |
|
||||
Ѳи Ѳ'- углы, образованные осью неоднородности с соответ
ствующими направлениями T - Q |
и Q - /? , а лпер |
'п р ~ |
расстояния T - Q и R —Q. |
|
|
Пусть |
точка Q |
находится |
на одинаковом расстоянии от пе |
редатчика |
и приемника ( |
х'0 = 0 |
) * . Тогдавыражение (2.9) |
■^Это условие не очень ограничивает задачу, так как точка при ема выбрана произвольно на зеркальном контуре.Более того,для длин ных трасс необходимо выполнение такого условия.
Зак.104 |
33 |
принимает вид |
|
|
|
|
|
, > / |
. / |
I |
О |
|
( 2 . 10) |
L, и ' + L„ z„ |
|
||||
у И о |
Z |
о |
|
|
|
Направляющие косинусы оси магнитно-ориентированной |
неоднород |
||||
ности могут быть выражены через магнитное наклонение |
у( |
и маг |
|||
нитное склонение & в точке |
отражения |
Q и углом |
ос ^ |
между |
|
географической меридиональной плоскостью, проходящей через точ
ку |
Q |
, |
и вертикальной |
плоскостью |
у ' К z ' |
[б4] |
: |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
LK = COSXsin(oL4 ^-&) |
, |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
l'y =COS ?( CDS (о(у+ $ ) |
, |
|
|
(2 .II) |
||||||
|
|
|
|
|
|
с'г = -Sin ^ . |
|
|
|
|
|
||||
Подставляя (2 .II) |
в |
(2 .10), |
получаем |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
у'п = |
|
iff |
X |
|
|
|
|
|
( 2. 12) |
|
|
|
|
|
|
Cos (oty + fr) |
О |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|||||
|
|
можно выразить |
через |
у |
|
и |
радиус Земли |
а' |
. Исполь |
||||||
зуя |
обозначения рис. |
8, |
получаем: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(y'0 - h 0 s i n £ ) z |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2а |
|
|
|
Здесь |
/? - высота точки отражения |
Ц |
над Землей. |
Учитывая, |
|||||||||||
|
|
|
hn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что |
|
Sin |
е — a + h |
» находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
, |
|
, |
|
у о |
|
. |
ho у о |
|
|
|
|
|
|
|
|
" |
|
"так |
2а |
|
a(a+-h0) |
|
|
|
|||
и для |
? |
получаем |
|
|
|
-| г1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Уо |
|
|
,2 |
|
/2 |
|
|||
Zo= h o c o s t ^ h==ho |
|
-ь h |
так |
У° |
! |
|
|
»(2.13) |
|||||||
|
(a+ Ä J1 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
2а |
а (а -h hn ) |
|
||||||||||
где |
hmaK==2asin |
2 |
€ |
|
и |
2 ~ TR |
(рис. 8). |
|
|
||||||
Т |
мал, |
практичес |
|||||||||||||
|
Так как угол |
£ |
можно с достаточной для |
||||||||||||
ких расчетов степенью точности |
считать |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уо |
|
|
|
|
к і е |
|
|
|
|
|
zo~ho~hh/пак |
2а |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||