Способ определения концентрации электронов в ионосферной плазме

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИКсг 9) Ог) 4(51) С 01 Н 22 00 ЕН ТЕЛЬСТВУ Фиг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ Св(72) Ю.С. Тарасенко и В.В. Турчин (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 621.317.39(088.8)(56) 1. Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. М., "Наука", 1972, с. 9.2. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. М., "Советское радио" 1972, с. 315-321 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ В ИОНОСФЕРНОЙ ПЛАЗМЕ, основанный на облучении исследуемого участка ионосферы радиолокационным сигналом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения концентрации электронов на различных высотах, запускают в,ионосферу на заданную высоту пробноеметаллическое тело в виде сферы сизвестным радиусом, размеры которойсоизмеримы с длинами облучающихволн, и измеряют отраженный от неесигнал, по которому определяют эффективные площади обратного рассеяния пробного металлического тела сплазменным сгущением не менее, чемна двух длинах облучающих волн, ипо известной зависимости, связывающей эффективную площадь обратногорассеяния металлической сферы, концентрацию электронов в плазменномсгущении и длину облучающей волны,определяют концентрацию электроновв плазменном сгущении, а затем определяют концентрацию электронов вионосферной плазме по известной зависимости, связывающей концентрациюэлектронов в плазменном сгущении сконцентрацией электронов в ионосфер-ной плазме.Изобретение относится к радиочастотным дистанционным способам исследования ионосферной плазмы и может использоваться для определения концентрации электронов в ионосферной 5 плазме на различных высотах.Известен .способ определения концентрации электронов в ионосферной плазме, основанный на облучении ионо. сферы радиолокационным сигналом ( 1), 10Недостатком способа является то, что .он дает представление только об интегрзльном распределенииконцентрации электронов в ионосфере.Наиболее близким техническим ре шением к изобретению является способ определения концентрации электронов в ионосферной плазме, основанный на облучении исследуемого участка ионосферы радиолокационным сигна лом ). 2,).Однако известный способ имеет низкую точность определения концентрации электронов на различных высотах. Цель изобретения - повышение точности определения концентрации злект роков на различных высотах.30Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, основанному на облучении исследуемого участка ионосферы радиолокационным сигналом, запускают в ионосферу на задан ную высоту пробное металлическое тело в виде сферы с известным радиусом, размеры которой соизмерИмы с длинами облучающих волн, и измеряют отраженный от нее сигнал, по которо му определяют эффективные площади обратного рассеяния пробного металлического тела с плазменным сгущением не менее, чем на двух фиксированных длинах облучающих волн, и 45 по известной зависимости, связывающей эффективну(о площадь обратного рассеяния металлической сферы, концентрацию электронов в плазменном сгущении и длину облучающей волны, 50 определяют концентрацию электронов в плазменном сгущении, а затем определяют концентрацию электронов в ноно сферной плазме по известкой зависимости, связывающей концентрацию 55 электронов в плазменном сгущении с концентрацией электронов в ионосферной плазме. На фиг. представлено изменение отношения концентрации электронов в плазменном сгущении ле впереди калиброванного металлического тела в виде сферы летательного аппарата, движущегося со скоростью Ч = 8 км/с, к концентрации электронов ие в окружающем пространстве в зависимости от расстояния до центра сферы, т.е.относительное изменение концентрации электронов в плазменном сгущении;о - радиус эталонного калиброванного металлического тела; г - текущая координата, вдоль которой происходит перемещение калиброванного металлического тела); на фиг.2 - абсолютные значения изменения концентрации электронов в плазменном сгущении в зависимости от расстояния до центра сферы для различных значений концентрации электронов и в невозмущеннойоплазме; на Фиг.З - кривые семейства эффективных площадей обратного рассеяния сферы радиуса 1 = 1 м с неоднородным плазменным сгущением для значений концентраций электронов в невозмущенной плазме, которые могут меняться в пределах от 10 до 3 10 смв плазменном слое 7, в зависимости от высоты и времени суток (по оси ординат отложены значения эффективных площадей обратного рассеяния сферы радиуса(о = 1 м с неоднородными плазменными сгущениями, нормированные к эффективной площади обратного рассеяния сферы без оболочки, т,е. б, а по оси абсцисс - значения зондирующих волн Х ).Способ определения концентрации электронов в ионосферной плазме осуществляют следующим образом.Алгоритм определения концентрации электронов в неоднородном плазменном сгущении построен на использовании кусочно-постоянной аппроксимации плазменного сгущения и сводится к функциональной зависимости эффективной площади обратного рассеяния цепи с плазменным сгущением с учетом параметров последнего от длины облучающей волны, на которой осуществляется измерение эффективной площади обратного рассеяния. Эта Функциональнаяз ависимость имеет вид:мД. (-1) (Ьп+ (апч-Ьв)М 1Ь: 1 ОЦ(1). Для 2,64 и 1,65 м эффективнаяплощадь обратного рассеяния имеетвеличину соответственно 1,75 и,1 дБ.Пересечения значений Х, и 3Х ибдадут соответственно две точФ; -ки А и В, которые попадают толькона кривую 1 (фиг.З). Следовательно,концентрация электронов в локальноме,сюВНИИПК . Зйкаэ 488 Тираа 397 Подписное ал ПОП "Патаит",агородул. Проектная,участке ионосферной плазмы составит10 см -. Использование предлагаемого способа определения концентрации электронов в ионосферной плазме повышает точность ее определения на различных высотах до 103.1