Спосіб вимірювання анізотропії індексу заломлення атмосфери землі

Спосіб вимірювання анізотропії індексу заломлення атмосфери Землі, що полягає у вимірюванні тиску атмосфери (P ) , температури атмос 3 86657 Недоліком цього способу є те, що в ньому не враховується встановлений новий ефект в атмосфері Землі [Бондаренко М.Ф., Слипченко Н. И., Делов И. А., Леонидов А. В. Результаты измерений анизотропии температуры атмосферы в приземном слое Земли контактным способом / «Прикладная радиоэлектроника». 2005. Том 4. №4. Харьков: ХНУРЭ. - С.383-393] ефект анізотропії молекулярних процесів, відповідно до якого хаотична швидкість і довжина вільного пробігу молекул, а отже, температура і щільність атмосфери, анізотропні. Величини цих параметрів істотно залежать від кута місця і різні для вертикального і горизонтального напрямків. Причому, анізотропія їх істотно змінюється з висотою і погодними умовами. Цей спосіб взято нами як прототип. В основу винаходу способу вимірювання анізотропії індексу заломлення атмосфери Землі поставлена задача підвищити точність вимірювання індексу заломлення атмосфери з урахуванням встановленого нового ефекту в атмосфері Землі ефекту анізотропії молекулярних процесів, і тим самим підвищити точність і вірогідність прогнозу радіохвиль для служб зв'язку, навігації і радіолокації за рахунок вимірювання анізотропії індексу заломлення атмосфери. Ця задача вирішена в такий спосіб. У способі вимірювання анізотропії індексу заломлення атмосфери Землі, що включає в себе вимір тиску атмосфери (P ) , температури атмосфери (T ) і тиску водяних пар повітря (e) , обчис лення на підставі вимірюваних величин (P ) , (T ) і (e) індексу заломлення атмосфери (N) за формулою (1) 4810емілібар ö 77,6 æ ÷, çР N= + ÷ ç мілібар Tград è Тград ø де Р - повний тиск атмосфери в мілібарах, Т - температура повітря в градусах, е - тиск водяних пар повітря в мілібарах, відповідно до винаходу при обчисленні індексу заломлення (N) за формулою (1) вимірюють анізотро пію температури повітря (T ) у вертикальній площині шляхом безпосереднього вимірювання величини хаотичної швидкості молекул (n ) одно ( ) ( ) часно в горизонтальному nг і вертикальному nв напрямках і обчислюють за вимірюваним значен ( ) ( ) n 2m (де m - ма3k са молекули повітря, k - постійна Больцмана) температуру повітря для вертикального і горизонтального напрямків (Tг ) і (Тв ) відповідно, і ням nг і nв за формулою Т = потім для вимірюваних величин (Рмілібар ) (емілібар ) , і отриманих таким чином величин (Tг ) (Тв ) , і і за формулою (1) обчислюють індекс залом 4 лення (N) для горизонтального (Nг ) і вертикаль ного (Nв ) напрямків. Розглянемо спосіб більш докладно. На Фіг.1 подана функціональна схема пристрою для одночасного вимірювання хаотичної швидкості молекул у горизонтальному і вертикальному напрямках, за допомогою якого можна реалізувати запропонований спосіб. На Фіг.2 наведена часова залежність хаотичної швидкості молекул (вірніше, величини опору (R, W) , обернено пропорційного хаотичній швидкості молекул (n ) ), отримана одночасно для двох взаємно перпендикулярних напрямків у вертика ( ) і верти льній площині (для горизонтального nг ( ) кального nв напрямків) за допомогою пристрою, функціональна схема якого подана на Фіг.1. ( ) Тут + - значення вимірюваної величини nв для вертикального напрямку, • - обмірювана вели ( ) чина nг для горизонтального напрямку. Вимірювання проводилися 23.08.2005 на полігоні на висоті 1,5м у ясну, тиху погоду при температурі повітря +25-27°С. Вимірювання проводилися з 1305 до 1405 місцевого часу. На Фіг.3 наведена часова залежність індексу заломлення (N) для вертикального напрямку (+) і горизонтального напрямку (•), отримана для даних Фіг.2 за допомогою пропонованого способу вимірювання анізотропії індексу заломлення атмосфери (N) . Ці результати отримані в такий спосіб. Для кожної точки графіка Фіг.2 окремо для вимірюваних величин (RWв ) і (RWг ) на підставі каліброваної характеристики були обчислені значення (RW ) в значення температури в градусах. Для періоду вимірювання тиск (P ) було прийнято рівним Р=10132,5 мілібар, а тиск водяних пар було прийнято рівним е=20 мілібар. Потім за формулою (1) для отриманих даних (P ) , (e) , (Тв ) і (Tг ) і були розраховані значення величини (N) . Як випливає з Фіг.3, вимірювані в такий спосіб індекси заломлення (N) для вертикального і горизонтального напрямків виявилися істотно різними. Розглянемо суть способу. За допомогою розробленого пристрою, що дозволяє одночасно вимірювати хаотичну швидкість молекул у вертикальній площині для молекул, що летять вертикально (вверх і вниз), і для молекул, що летять горизонтально (вліво і вправо), встановленого на фіксованій висоті (h) , для заданого інтервалу часу (t ) вимірюють одночасно часову залежність хаотичної швидкості молекул, що ле ( ) ( ) тять у горизонтальному nг і вертикальному nв напрямку. У даному конкретному випадку, представленому як приклад вимірювання анізотропії індексу заломлення, вимірюють величину опору термісто 5 86657 ра, обернено пропорційну хаотичній швидкості молекул, а потім за каліброваною кривій, знятою в процесі вимірювання, перераховують вимірювані значення в температуру. Потім на цій висоті (h) вимірюють повний тиск атмосфери (P ) в мілібарах і тиск водяних пар (e) повітря в мілібарах. Після чого на кожній точці отриманої часової ( ) ( ) залежності величини nг і nв і на підставі вимірюваних величин (P ) і (e) за формулою (1) розра ховують індекс заломлення (N) для вертикального і горизонтального напрямку та одержують, таким чином, часову залежність анізотропії індексу заломлення для заданої висоти і заданого інтервалу часу. Розглянемо пристрій для реалізації запропонованого способу, функціональна схема якого подана на Фіг.1, що містить блок датчиків температури - 1, два датчики температури - 2, 3, виходи яких приєднані до входу вимірювача температури - 4, вихід якого приєднаний до входу ЕОМ - 5, вихід якої приєднаний до вимірювача температури 4 і до блока датчиків температури - 1. Розглянемо роботу пристрою. За командою з ЕОМ (5) встановлюється вихідний напрямок блока датчиків температури в заданому напрямку. Потім за командою з ЕОМ (5) за заданою програмою послідовно через визначені інтервали часу одночасно для горизонтального і вертикального напрямку вимірюється температура 6 ( ) повітря і за виміряними у такий спосіб даними nг ( ) і nв , для вимірюваної на даній висоті величини повного тиску повітря (P ) в мілібарах і тиску водяних пар повітря (e) розраховується на ЕОМ за формулою (1) індекс заломлення (N) для вертикального і горизонтального напрямку і отримується у такий спосіб оцінка анізотропії індексу заломлення повітря на фіксованій висоті (h) і для заданого інтервалу часу. Часові інтервали, через які зчитуються показання датчиків температури, визначаються інерційністю датчиків. Як датчики температури повітря можуть бути використані різні елементи (резистори, термістори тощо), в залежності від цілей проведених вимірювань. Як резисторні датчики можуть бути використані як дротові (з золота, платини, міді та інших металів), так і на іншій основі. Як випливає з вищесказаного і Фіг.3, пропонований спосіб дозволяє підвищити точність і вірогідність вимірюваного індексу заломлення атмосфери з урахуванням нового ефекту, встановленого в атмосфері Землі, шляхом вимірювання анізотропії хаотичної швидкості молекул атмосфери. Це дозволяє, в свою чергу, підвищити точність і вірогідність прогнозу радіохвиль для служб зв'язку, навігації і радіолокації. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 86657 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601