SU1732309A1 - Способ определени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы - Google Patents
Способ определени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы Download PDFInfo
- Publication number
- SU1732309A1 SU1732309A1 SU904797933A SU4797933A SU1732309A1 SU 1732309 A1 SU1732309 A1 SU 1732309A1 SU 904797933 A SU904797933 A SU 904797933A SU 4797933 A SU4797933 A SU 4797933A SU 1732309 A1 SU1732309 A1 SU 1732309A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- ionosphere
- atmosphere
- layer
- heights
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к способам исследовани атмосферы, в частности к измерению ее температуры на высотах Е-сло ионосферы. Цель изобретени - ускорение и упрощение процесса реализации способа при заданной точности. Способ заключаетс в излучении в ионосферу последовательности зондирующих радиоимпульсов, приеме обратнорассе нных неоднородно- ст ми ионосферной плазмы радиоимпульсов и измерении их параметров с последующим вычислением температуры атмосферы. Цель достигаетс за счет определени температуры атмосферы по результатам измерени высотной зависимости времени релаксации горизонтальных искусственных неоднородностей ионосферной плазмы. 2 ил. (Л С
Description
Изобретение относитс к геофизике, в частности к дистанционным способам измерени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы (hMOO-130 км), и может быть использовано дл изучени вариаций температуры и уточнени моделей атмосферы в данном высотном интервале.
Известны способы определени высотного распределени температуры атмосферы с помощью метеорологических ракет.
Недостатком этих способов вл етс невозможность проведени большого числа однотипных исследований вследствие как высокой стоимости ракетных пусков, так и необходимости прив зки к местонахождению ракетных полигонов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс способ некогерентного рассе ни радиоволн дл определени параметров ионосферной
плазмы: температур электронов и ионов и частоты электронно-молекул рных соударений . По этому способу излучают зондирующие радио-импульсы на достаточно высокой частоте и измер ют интенсивность обратно- рассе нных флуктуаци ми электронной концентрации радиоимпульсов и их частотный спектр. В частотном спектре обратно- рассе нных радиоимпульсов выдел ют составл ющие, соответствующие лини м ионно-звуковых волн. По форме частотного спектра определ ют отношение электронной и ионной температур ТеЛП, а по расположению спектральных составл ющих - значени температур.Способ примен ют с наилучшим эффектом на высотах F-сло ионосферы, где электронна концентраци достаточно велика и Те Т|.
Использование высоких частот ( 50- 150 МГц), существенно превышающих
VI
GJ
ю со
О Ю
гирочастоты и плазменные частоты, упрощает расчеты высоты рассеивающего объема и делает наблюдени надежными независимо от состо ни ионосферы.
Однако применение известного способа св зано с р дом затруднений. Очень небольша величина рассе нного сигнала на высоких частотах требует применени радиолокатора с высоким потенциалом. Необходимость увеличени отношени сигнал/шум приводит к сужению полосы приемной установки, котора в то же врем не должна ограничивать спектральное разрешение ионно-звуковой линии. Эти проти- воречивые требовани привод т к значительному усложнению измерительного комплекса и методики измерений. В частности , дл получени хорошей точности (5-10%) измерений в F-области ионосферы требуетс накопление в течение 10 мин и усреднение по дес ткам тыс ч реализаций. На высотах Е-сло ионосферы электронна концентраци (а следовательно, и мощность принимаемых радиоимпульсов) на пор док меньше, чем в F-области, при этом среднеквадратичные ошибки определени температуры здесь возрастают до 30-100%. Дл уменьшени статистических погрешностей измерений (до 10%) на высотах Е-сло ионосферы способом некогерентного рассе ни необходимо более длительное (до получаса) врем накоплени . Поэтому за исключением отдельных задач этот способ не получил широкого применени дл диагностики атмосферы на высотах 100-130 км. Сложной вл етс и методика обработки данных наблюдений, включающа решение многопараметрической обратной задачи дл выделени вли ни каждого из ионосферных параметров на результат измерений .
Цель изобретени - ускорение и упрощение процесса реализации способа при заданной точности,
Поставленна цель достигаетс тем, что в способе определени температуры атмосферы н-а высотах Е-сло ионосферы, включающем излучение в ионосферу последовательности зондирующих радиоимпульсов , прием обратно рассе нных нео- днородност ми ионосферной плазмы радиоимпульсов и измерение их параметров с последующим вычислением температурыатмосферы ,формируют периодическую структуру неоднородностей ионосферной плазмы путем воздействи на ионосферу возмущающим радиоизлучением с пол ризацией, соответствующей одной из магнитоионных компонент, на частоте выше критической дл Е-сло , но ниже критической дл F-сло ионосферы, зондирующие радиоимпульсы излучают по окончании возмущающего воздействи на той же частоте и с той же пол ризацией, измер ют
временные зависимости амплитуд сигналов , обратнорассе нных сформированной периодической структурой неоднородностей ионосферной плазмы на высотах hj, hj+i, по уменьшению амплитуды обратнорассе нного сигнала в I раз наход т времена релаксации r(hj),r (), температуру атмосферы Т вычисл ют по формуле
..
X
hj +1 - hj
In
r(hj-n)- n -(hj -И)
T(hj)-n2(hj)
где m - средний молекул рный вес молекул
атмосферного газа;
g - ускорение свободного падени на высотах Е-сло ионосферы; Х посто нна Больцмана; n(hj), n(hj+i) - показатели преломлени
радиоволн в ионосферной плазме на высотах hj, hj+1.
На фиг.1 представлена схема устройства дл реализации способа определени температуры атмосферы на высотах Е-сло
ионосферы; на фиг.2 - временные диаграммы работы при осуществлении способа.
Устройство, реализующее способ, содержит задающий генератор 1, передатчик 2 с антенной 3, передатчик 4 с антенной 5,
приемник 6 с антенной 7, регистратор 8 и синхронизатор 9.
Способ осуществл ют следующим образом .
Воздействуют на ионосферу возмущающим радиоизлучением с пол ризацией, соответствующей одной из магнитоионных компонент на частоте выше критической частоты Е-сло , но ниже критической дл F- сло ионосферы, формиру тем самым в
ионосфере периодическую структуру искусственных неоднородностей ионосферной плазмы.
Дл этого с помощью задающего генератора 1 (фиг.1) формируют непрерывный
синусоидальный сигнал на частоте fo. С помощью управл емого синхронизатором 9 передатчика 2 с антенной 3 излучают в зенит возмущающее радиоизлучение. Поскольку частота fo возмущающего
радиоизлучени меньше критической частоты F2 сло ионосферы, направленное в зенит радиоизлучение отражаетс от ионосферы. За счет интерференции падающего и отраженного радиоизлучени во всем высотном интервале от уровн Земли
до высоты отражени формируетс сто ча волна, возмущающа ионосферную плазму. Возмущающее воздействие сто чей волны про вл етс в перераспределении плазмы в поле этой волны и формировании за счет это- го в указанном высотном интервале периодической структуры горизонтальных искусственных неоднородностей ионосферной плазмы с периодом ,5A, где А -длина волны возмущающего радиоизлучени в среде.
После окончани воздействи на ионосферу возмущающего радиоизлучени , т.е. после выключени передатчика 2, на той же частоте fo излучают в зенит последователь- ность радиоимпульсов с пол ризацией, соответствующей пол ризации возмущающего радиоизлучени . Дл этого с помощью синхронизатора 9 формируют последовательность импульсов дл управлени передатчиком 4. Излучают в зенит с помощью передатчика 4 с антенной 5 последовательность радиоимпульсов на частоте fo, сформированные с помощью задающего генератора 1 и синхронизатора 9.
Принимают с помощью приемника 6 с антенной 7 радиоимпульсы, обратнорассе- нные периодической структурой искусственных неоднородностей ионосферной плазмы. Поскольку частота и пол ризаци зондирующих радиоимпульсов совпадают с соответствующими характеристиками возмущающего радиоизлучени , то каждый зондирующий радиоимпульс рассеиваетс во всем интервале высот от нижней границы ионосферы Ьмин до высоты Ьмакс отражени F-слоем (фиг.2).
При приеме измер ют временные зависимости амплитуд сигналов, обратнорассе- нных сформированной периодической структурой неоднородностей ионосферной плазмы на высотах hj, hj+i.
Дл этого с помощью синхронизатора 9 формируют последовательность стробиру- ющих импульсов дл управлени регистра- тором 8. С помощью регистратора 8 измер ют в моменты поступлени строби- рующих импульсов амплитуду сигнала, соответствующего высотам hj и hj+i. При этом задержка стробирующих импульсов относи- тельно момента излучени зондирующего радиоимпульса определ ет высоты hj и hj+i (фиг,2). Зондирование продолжаетс несколько секунд. При этом интенсивность искусственных неоднородностей ионосферной плазмы уменьшаетс вследствие диффузии, и в соответствии с этим уменьшаютс амплитуды обратнорассе нных.сигналов.
При этом врем релаксации обратно- рассе нных радиоимпульсов после окончани возмущающего воздействи обусловлено расплыванием искусственных неоднородностей в Е-слое ионосферы вследствие амбипол рной диффузии
т ГП| Vim
4K2(Te+Ti)
„ 2
где К -j-
А -длина волны возмущающего радиоизлучени в среде, м;
%- посто нна Больцмана, % 1.38хЮ 23Дж-град 1;
vim - частота соударений ионов с молекулами , .
На этих высотах плазма находитс в тепловом равновесии, т.е. температура электронов Те близка к температуре ионов Т| и молекул (Те Т| Т), а средний мблеку- л рный вес ионов т близок к среднему молекул рному весу молекул m (mi y.m).
По уменьшению амплитуды обратно рассе нного сигнала в I раз наход т времена релаксации t (hj),T (hj+i), а температуру атмосферы Т вычисл ют по формуле
т mg hj -и - hj
7
/v
In
r(hj-H ) rr- (hj-ц )
r(hj)) где m - средний молекул рный вес молекул атмосферного газа;
g - ускорение свободного падени на высотах Е-сло ионосферы;
n(hj), n(hj+i) - показатели преломлени радиоволн в ионосферной плазме на высотах hj, hj+i.
Claims (1)
- Формула изобретениСпособ определени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы, включающий излучение в ионосферу последовательности зондирующих радиоимпульсов , прием обратно рассе нных неоднородност ми ионосферной плазмы радиоимпульсов и измерение их параметров с последующим вычислением температуры атмосферы, отличающийс тем, что, с целью ускорени и упрощени процесса реализации способа при заданной точности , формируют периодическую структуру неоднородностей ионосферной плазмы путем воздействи на ионосферу возмущающим радиоизлучением с пол ризацией, соответствующей одной из магнитоионных компонент, на частоте выше критической дл Е-сло , но ниже критической дл F-сло ионосферы, зондирующие радиоимпульсы излучают по окончании возмущающего воздействи на той же частоте и с той же пол - ризацией, измер ют временныезависимости амплитуд сигналов, обратно- рассе нных сформированной периодической структурой неоднородностей ионосферной плазмы на высотах hj, hj+1, по уменьшению амплитуды обратнорассе нного сигнала в I раз наход т времена релаксации т (hj), т (hj+i), температуру атмосферы Т вычисл ют по формулеТ ШЈhj + 1 - hjЯ r(hj+i ) n2- (hj+i )Inr(hj)-n2(hj)/:где m - средний молекул рный вес молекул атмосферного газа;g - ускорение свободного падени на высотах Е-сло ионосферы;%- посто нна Больцмана;n(hj), n(hj+i) - показатели преломлени радиоволн в ионосферной плазме на высотах hj, hj+i.VcV/ГРедактор А.Козоризj+1ЬллаксПоследоВателЬностЬ строс/ црующих имлУлЬсоёФиг.2.Составитель Б.Лугина Техред М.МоргенталКорректор Т.Палий
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4797933K SU1732310A1 (ru) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Способ определени плотности атмосферы на высотах Е-сло ионосферы |
SU904797933A SU1732309A1 (ru) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Способ определени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904797933A SU1732309A1 (ru) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Способ определени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1732309A1 true SU1732309A1 (ru) | 1992-05-07 |
Family
ID=21499658
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904797933A SU1732309A1 (ru) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Способ определени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы |
SU4797933K SU1732310A1 (ru) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Способ определени плотности атмосферы на высотах Е-сло ионосферы |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4797933K SU1732310A1 (ru) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Способ определени плотности атмосферы на высотах Е-сло ионосферы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (2) | SU1732309A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696015C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-07-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" | Способ определения коэффициента амбиполярной диффузии в нижней ионосфере Земли |
-
1990
- 1990-02-28 SU SU904797933A patent/SU1732309A1/ru active
- 1990-02-28 SU SU4797933K patent/SU1732310A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Хвостиков И.А. Физика озоносферы и ионосферы. Ионосферные исследовани . М.: Изд-во, АН СССР, 1963, Мг 11, с. 485-491. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988, с. 124-138 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696015C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-07-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" | Способ определения коэффициента амбиполярной диффузии в нижней ионосфере Земли |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SU1732310A1 (ru) | 1992-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5122805A (en) | Radio acoustic sounding system for remotely determining atmospheric temperature profiles | |
US3889533A (en) | Acoustic wind sensor | |
RU2352909C1 (ru) | Способ радиолокационного измерения вибрации корпуса судна и устройство для его осуществления | |
Yeoman et al. | Mapping ionospheric backscatter measured by the SuperDARN HF radars–Part 2: Assessing SuperDARN virtual height models | |
RU2399062C1 (ru) | Ионосферный зонд-радиопеленгатор | |
Berngardt et al. | ISTP SB RAS DECAMETER RADARS | |
Potekhin et al. | Development of diagnostic capabilities of the Irkutsk incoherent scattering radar | |
SU1732309A1 (ru) | Способ определени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы | |
Sutcliffe et al. | Low latitude Pc3 pulsations and associated ionospheric oscillations measured by a digital chirp ionosonde | |
Maresca et al. | Measurement of oceanic wind speed from HF sea scatter by skywave radar | |
US5247302A (en) | Entropy-based signal receiver | |
RU2638952C1 (ru) | Способ определения скорости турбулентного движения плазмы в мезосфере и нижней термосфере | |
RU2393500C2 (ru) | Способ определения фаз комплексных огибающих отраженных сигналов при многочастотном импульсном зондировании объекта для получения его радиолокационного изображения | |
RU2749169C1 (ru) | Способ определения высотного профиля электронной концентрации в Е-области ионосферы Земли | |
RU2696015C1 (ru) | Способ определения коэффициента амбиполярной диффузии в нижней ионосфере Земли | |
SU1762290A1 (ru) | Способ определени времени рекомбинации электронов с ионами в Д-области ионосферы | |
Chau et al. | Interpretation of angle-of-arrival measurements in the lower atmosphere using spaced antenna radar systems | |
SU1253308A1 (ru) | Способ измерени вертикальной составл ющей скорости ветра в ионосфере | |
RU2414723C1 (ru) | Способ измерения ослабления радарного излучения облаками и осадками | |
RU2388146C2 (ru) | Способ измерения амплитудно-частотных характеристик ионосферных каналов радиосвязи | |
Wright et al. | A comparison of EISCAT and HF Doppler observations of a ULF wave | |
Kotonaeva et al. | Registration of Minute Changes in the Critical Frequency of the F2 Layer by the Ionosonde of Vertical Radio Sounding | |
Woan et al. | The structure of Cassiopeia A at metre wavelengths | |
Sulzer et al. | A UHF cross‐modulation D region heating experiment with aeronomic implications | |
RU2422853C1 (ru) | Прибор для статистического исследования распределения энергии бликовых переотражений лазерного излучения от морской поверхности |