Способ измерения концентрацииэлектронов b ионосфере

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 190678. (21) 2631489/18-09с присоединением заявки Йо(51) М. Кл. 8 01 5 13/95 Государстненнмй комнтет СССР по делам нзобретеннй н открнтнй(72) Авторы изобретения А. Н. Плеухов и В, В. Сидоров Казанск 71) Заявите ого Зн рдека Трудового ниверситет им. В. И. Ульянова Ленина,54) СПОСОБ ИЗРЕРЕНИЯ КОНЦЕНТВ ИОНОСФЕРЕ ЭЛЕКТРОНО теор-конценкжеорно Изобретение относится к радиолокации и может использоваться при радио- Физических методах исследования. нижней ионосАеры Земли.Известен способ измерения концент рации электронов в ионосфере, заключающийся в том, что одновременно излучают два радиосигнала с различными частотами, принимают отраженные сигналы и измеряют интервал времени между мо ментами прихода отраженных сигналов 1).Однако данный способ измерения весьма сложен.Цель изобретения - упрощение способа измерения путем использования 15 метеорных следов в качестве отражателей радиосигналов.Указанная цель достигается тем, что в способе измерения концентрации электронов в ионосАере, заключающемся 20 в том, что одновременно излучают два радиосигнала с различными частотами, принимают отраженные сигналы и измеряют интервал времени между моментами прихода отраженных сигналов, облуча ют метеорные следы на высотах 80 100 км, по скорости нарастания амплитуды принятых сигналов определяют скорость метеорной частицы, а та местоположение и ориентацию мете го следа в пространстве с помощью разнесенного приема и по скорости метеорной частицы и интервалу времени между моментами прихода отраженных сигналов вычисляют расстояние между отражающими точками на ме ном следе, по которому судят о трации электронов в ионосфере.На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ,Устройство содержит передатчик 1, приемник 2, блок 3 измерения величины относительного запаздывания сигналов, блок 4 измерения скорости метеорной частицы, блок 5 измерения геометрических параметров траектории метеорной частицы, блок 6 вычисления расстояния по метеорному следу между отражающими точками и блок 7 вычисления интегральной электронной концентрации.Предлагаемый способ реализуется следующим образом.Передатчиком 1 излучают радиоволны одновременно на двух частотах ( и Г в диапазоне частот 30-100 МГц именно в этом диапазоне частот получают радиоотражения от метеорных следов). Зависимость коэффициента пре809019 Формула изобретения хЯР Яе(Ь)ЛМ,45я тчика55 интегра ей и ра между оческими еомагнитиэм1975, Р 5, с аэрономия,832-836 (прото 15 ИП).ломления от частоты и электроннй концентрации ионосферы приводит к тому, что обд радиоволны распространяются по своим траекториям. Вследствие этого области отражения для разных частот разнесены в пространстве. Поэтому, когда в атмосферу Земли влетает метеорная частица, способная образовать след с плотностью электронов, достаточной для получения радиолокационного отражения, и с определеннойориентацией траектории полета, она последовательно пролетает отражающие области для разных частот.Отраженные сигналы разных частот поступают в приемник 2 с временным запаздываниемдруг относительно дру га. Величина запаздывания зависит от скорости и геометрических параметров траектории метеорной частицы. После приемника 2 сигналы поступают одновременно на блок 3, измеряющий величиЩ ну относительного запаздывания сигналов (ь с), и на блоки 4 и 5, которые по известным методам определяют соответственно скорость метеорной частицы (М) и геометрические параметры ее траектории (ориентацию и местоположение в пространстве). По измеренным величинам Ч и лс блок б вычисляет расстояние по метеорному следу между отражающими точками по формуле: По величине л 5 и измеренным геометрическим параметрам метеорного сЛеда блок 7 вычисляет интегральную электронную концентрацию по Формуле:2 г.2 Леьа (а+Ь) -а э 1 п 9 Д 5:эЬ 9 хф ( )2, 83/ 0де ю - средняя круговая частотаизлучения;щ - разнос между частотами9 - зенитный угол иэлученирадиоволн;а - радиус Земли;Ь - высота метеорного следанад поверхностью земли; 50Гйр 1 - векторное произведение,учитывающее ориентацию метеорного следа;В - расстояние от передадо метеорного следа;В - направляющий вектор метеорного следа;Ме(Ь)3 Ь - интегральная концентрацияэлектронов,Эта Формула выражает связь междульной электронной концентрацисстоянием по метеорному следутражающими точками и геометрипараметрами следа. Поскольку метеорные следы появляются достаточно часто (в час до 400 следов) и на разных высотах, то за короткое время можно получить большую статистику по интегральной концентрации во всем диапазоне высот.Профиль электронной концентрации получают из этих данных следующим образом. Разбивают всю исследуемую зону (80-100 км) на высоте на слои, в пределах которых электронная концентрация предполагается постоянной. Плотность электронной концентрации в -слое, ограниченном высотами Ь , и)м Ь, выражается уравнением;А, - АдИгде А= 1 Я (Ь 1) ОЬВследствие Ъечрерывности высотного распределения появления метеорных следов для любых Ь соответствует измерение интегральной электронной плотностиПолученное значение М (Ь;) приписывается средней высоте слоя ,Ь + + Ь)/2. Аналогичная операция прово- . дится со всеми слоями. Затем, строя зависимость М е(Ь) по полученным точкам, получают высотный профиль электронной концентрации. Способ измерения концентрации электронов в ионосфере, заключающийся в том, что одновременно излучают два радиоси 1"нала с различными частотами, принимают отраженные сигналы и измеряют интервал времени между моментами прихода отраженных сигналов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа измерения путем использования метеорных следов в качестве отражателей радиосигналов, облучают метеорные следы на высотах 80-100 км, по скорости нарастания амплитуды принятых сигналов определяют скорость метеорной частицы, а также местоположение и ориентацию метеорного следа в пространстве с помощью разнесенного приема и по скорости метеорной частицы и интервалу времени между моментами прихода отра" жецных сигналов вычисляют расстояние между отражающими точками на метеорном следе, по которому судят о концентрации электронов в ионосфере. Источники информации,принятые во внимание при экспертиз809019,бф 0 В, Мавринроы: Корректор тавител хред Н. Маймчик вк иал ПП 1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Редактор М.Заказ 409/51 Тираж 743 По ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Раушская