Спосіб вимірювання параметрів іоносфери і магнітосфери

Реферат: Спосіб вимірювання параметрів іоносфери і магнітосфери полягає в тому, що за допомогою радара некогерентного розсіяння випромінюють вертикально вгору радіоімпульс з лінійною поляризацією на частоті вище за критичну частоту іоносфери, приймають розсіяний іоносферою сигнал, вимірюють кут повороту площини поляризації h , де h - висота, й отримують оцінку електронної концентрації за відповідною формулою. Одночасно з отриманням оцінки електронної концентрації отримують значення електронної концентрації способом вертикального зондування Ne h та розраховують подовжню складову напруженості магнітного поля Землі за відповідною формулою. UA 71162 U (54) СПОСІБ ВИМІРЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ІОНОСФЕРИ І МАГНІТОСФЕРИ UA 71162 U UA 71162 U 5 10 15 Корисна модель належить до галузі радіофізики, зокрема до вимірювання параметрів іоносфери і магнітосфери. Основним параметром іоносфери є електронна концентрація, а основним параметром магнітосфери - напруженість магнітного поля Землі (МПЗ). Відомо, що іоносфера і магнітосфера Землі є єдиною складною взаємодіючою системою. Для вимірювання магнітного поля в іоносфері використовуються штучні супутники Землі (ШСЗ). Проте, у нижніх шарах іоносфери використання ШСЗ стає неможливим. Крім того, наявність металевого корпусу вносить істотні похибки у вимірювання, що проводяться на ШСЗ. Найбільш ефективними способами вимірювання концентрації електронів в іоносфері є спосіб вертикального зондування та спосіб некогерентного розсіяння. Спосіб вертикального зондування є аналогом [1] пропонованої корисної моделі. Суть аналога полягає в тому, що у напрямку зеніту з використанням іонозонда (станції вертикального зондування) випромінюють зондуючі радіоімпульси на частотах, які є меншими за критичну частоту іоносфери, приймають відбитий від іоносфери сигнал на плазмовій частоті fp hГц  іоносфери і визначають висоту h відбиваючого шару по запізнюванню радіоімпульсу. Знаючи, що відбиття хвилі цієї частоти відбувається на певній висоті, отримують значення електронної концентрації за формулою Ne h  20 fp 2 h 80,8 м . 3 (1) Недоліком аналога є те, що він не дозволяє вимірювати N e вище за висоту максимуму іонізації, а також у долинах електронної концентрації між шарами іоносфери. Крім того, спосіб не передбачає вимірювання напруженості МПЗ в іоносфері. Спосіб некогерентного розсіяння, в якому використовується ефект Фарадея [2], є прототипом пропонованої корисної моделі. Відомо, що ефект Фарадея полягає в тому, що кут повороту площини поляризації h залежить від електронної концентрації N e і подовжньої складової напруженості магнітного поля Землі H відповідно до формули h h  K  Ne r Hr dr , 0 25  (2)  2 де K  0.94  10 A 1м 4 , f Гц  - робоча частота. 2 f З формули (2) випливає, що dh  KNe hHh , dh звідки N e h  30 1 1 dh .   K Hh dh (3) (4) Суть прототипу полягає в тому, що за допомогою радара некогерентного розсіяння випромінюють вертикально вгору радіоімпульс з лінійною поляризацією на частоті вище за критичну частоту іоносфери, приймають розсіяний іоносферою сигнал, вимірюють кут повороту площини поляризації й отримують оцінку електронної концентрації відповідно до формули 1 1 dh , ˆ Ne h    K H dh (5) де H - усереднене значення Hh , яке вважається відомим. При цьому спосіб не дозволяє 35 вимірювати напруженість магнітного поля Землі, що і є його недоліком. Задачею пропонованого винаходу є вимірювання напруженості магнітного поля Землі на висотах іоносфери. ˆ Як можна побачити з формул (4), (5), Ne h  Hh , звідки отримуємо Ne h Hh  H 40 ˆ Ne h . Ne h H (6) Таким чином, оскільки значення Ne h можна отримати методом вертикального зондування, то формула (6) дозволяє розрахувати подовжню складову МПЗ. Суть корисної моделі полягає в тому, що, як і в прототипі, за допомогою радара некогерентного розсіяння випромінюють вертикально вгору радіоімпульс з лінійною поляризацією на частоті вище за критичну частоту іоносфери, приймають розсіяний 1 UA 71162 U 5 10 15 іоносферою сигнал, вимірюють кут повороту площини поляризації і отримують оцінку ˆ електронної концентрації N e відповідно до формули (5). Пропонований спосіб відрізняється від прототипу тим, що одночасно з отриманням оцінки електронної концентрації (5) способом некогерентного розсіяння отримують значення електронної концентрації N e способом вертикального зондування і розраховують подовжню складову напруженості магнітного поля Землі відповідно до формули (6). Таким чином, запропонований спосіб відрізняється від прототипу тим, що одночасне вимірювання електронної концентрації способом некогерентного розсіяння і способом вертикального зондування дозволяє розрахувати напруженість магнітного поля Землі на висотах максимуму іонізації іоносфери та нижче. Джерела інформації: 1. Ионосферные измерения. Галкин А. И., Ерофеев Н. М., Казимировский Э. С., Кокоуров В. Д., М.: Наука, 1971.-183 с. 2. Эванс Дж. В. Теоретические и практические вопросы исследования ионосферы методом некогерентного рассеяния радиоволн / Дж. В Эванс. // ТИИЭР.-1969. - Т. 57, № 4. - С. 139-175. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб вимірювання параметрів іоносфери і магнітосфери, який полягає в тому, що за допомогою радара некогерентного розсіяння випромінюють вертикально вгору радіоімпульс з лінійною поляризацією на частоті вище за критичну частоту іоносфери, приймають розсіяний іоносферою сигнал, вимірюють кут повороту площини поляризації h , де h - висота, й отримують оцінку електронної концентрації відповідно до формули 1 1 dh ˆ , Ne h    K H dh де K  25 0.94  10 2 f2 A (1)  м , f Гц  - робоча частота, H - усереднене значення подовжньої складової 1 4 напруженості магнітного поля Землі H , який відрізняється тим, що одночасно з отриманням оцінки (1) отримують значення електронної концентрації способом вертикального зондування Ne h та розраховують подовжню складову напруженості магнітного поля Землі відповідно до формули Hh  H ˆ Ne h . Ne h 30 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2