Расчет физических свойств ионосферы

СОДЕРЖАНИЕ: Расчет зенитного угла и его функции. Расчет по значению зенитного угла высоты максимума F-слоя, значения скорости ионизации в максимуме, значения константы скорости рекомбинации, электронной концентрации и критических частот. Расчет солнечного склонения.

Задание на РГЗ:

1 . По исходным данным рассчитать:

1.1. Солнечное склонение d.

1.2. Зенитный угол c.

1.3. Функцию зенитного угла F(c).

2 . По исходным данным и значению зенитного угла рассчитать высоты максимума F-слоя.

3 . По исходным данным и значению зенитного угла рассчитать значения скорости ионизации в максимуме.

4 . По исходным данным и данным п.3 рассчитать значения константы скорости рекомбинации b.

5 . Рассчитать значения электронной концентрации nem и критических частот fкр (Гц).

6 . Построить графики зависимостей fкр (t) и hm (t).

Исходные данные:

Вариант j, град I, 1/см2 m N H, км
13 60 1015 6 15 60

где: j - географическая широта;

I - интенсивность солнечного излучения;

m - месяц;

N - день (дата);

H – высота однородной атмосферы..


1. По исходным данным рассчитаем:

1.1. Солнечное склонение d:

d=arcsin(0.398sin(p(n’-3.17))/6)

n’=12(n+16)/365.25

n – число дней от начала года до дня, для которого необходимо провести расчет, включая этот день;

n=30.5(m-1)+N

n=30.5(6-1)+15=167.5

n’=12(167.5+16)/365.25=6.03

d=arcsin(0.398sin(p(6.03-3.17))/6)=0.4082

1.2. Зенитный угол c:

c=arccos(sinjsind-cosjcosdcos(pt/12))

где: t – местное время (час)

Заполним таблицу:

t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
c(рад) 1.668 1.662 1.549 1.454 1.343 1.219 1.09 0.961 0.84 0.738 0.667 0.642
c(град) 95.57 95.22 88.75 83.31 76.95 69.84 62.45 55.06 48.13 42.28 38.22 36.78
t 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
c(рад) 0.667 0.738 0.84 0.961 1.09 1.219 1.343 1.454 1.549 1.662 1.668
c(град) 38.22 42.28 48.13 55.06 62.45 69.84 76.95 83.31 88.75 95.22 95.57

1.3. Функцию зенитного угла F(c):

c 900

F(c)=(pzp /2)1/2 (1.06069663+0.55643831y)/(1.0619896+

+1.7245609y+y2 ) при 0y8

F(c)=(pzp /2)1/2 0,56498823/(0,06651874+y) при 8y100

y=(zp /2) 1/2 |cosc|

zp =1000

c900

F(c)=(2p zp )1/2 [(sinc)1/2 exp(zp (1- sinc))]-F(1800 -c)

Заполним таблицу:

t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
c 95.57 95.22 88.75 83.31 76.95 69.84 62.45 55.06 48.13 42.28 38.22 36.78
y 2.1704 2.0344 0.4878 2.605 5.0491 7.7064 7.7064 12.806 14.924 16.544 17.567 17.91
F(c) 8875.3 4994.2 24.648 8.0619 4.3499 2.8748 2.8748 1.7395 1.4937 1.3481 1.2632 1.2390
t 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
c 38.22 42.28 48.13 55.06 62.45 69.84 76.95 83.31 88.75 95.22 95.57
y 17.567 16.544 14.924 12.806 7.7064 7.7064 5.0491 2.605 0.4878 2.0344 2.1704
F(c) 1.2632 1.3481 1.4937 1.7395 2.8748 2.8748 4.3499 8.0619 24.658 4994.2 8875.3

2. По исходным данным и зачению зенитного угла рассчитаем высоты максимума F-слоя:

hm =Hln(sHn0 F(c))

где: s=10-22 м2 ;

n0 =1018 м-3 .


Заполним таблицу:

t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
hm 652.29 618.47 299.81 232.73 195.71 170.86 170.86 140.72 131.58 125.43 121.52 120.36
t 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
hm 121.52 125.42 131.58 140.72 170.86 170.86 195.71 232.73 299.81 618.47 652.29

3. По исходным данным и значению зенитного угла рассчитаем значения скорости ионизации в максимуме:

qm =(I/eH)/ F(c)

Заполним таблицу:

t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
qm 108 0.007 0.012 2.487 7.605 14.09 21.33 21.33 35.25 41.05 45.48 48.54 49.49
t 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
qm 108 48.54 45.48 41.05 35.25 21.33 21.33 14.09 7.605 2.487 0.012 0.007

4. По исходным данным и данным п. 3 рассчитаем значения константы скорости рекомбинации b:

b=kn0

где: k=210-17 (м3 с-1 ) – константа скорости реакции O+ +N2 ®NO+ +N

Вычислим b:

b=kn0 =210-17 1018 =20=const

5. Рассчитаем значения электронной концентрации nem и критических частот fкр :

nem =qm /b


fкр =(80.8nem )]

Заполним таблицу:

t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
nem 107 0.003 0.006 1.243 3.803 7.047 10.66 10.66 17.62 20.52 22.74 24.27 24.74
fкр 106 0.002 0.0022 0.032 0.055 0.075 0.093 0.093 0.119 0.129 0.135 0.14 0.141
t 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
nem 107 24.27 22.74 20.52 17.62 10.66 10.66 7.047 3.803 1.243 0.006 0.003
fкр 106 0.14 0.135 0.129 0.119 0.093 0.093 0.075 0.055 0.032 0.002 0.0022

6. Построим графики зависимостей fкр (t) и hm (t):

График зависимости hm (t):

График зависимости fкр (t):


Список использованной литературы

1. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. -М., Наука, 2006. - 683 с.

2. А.В. Гуревич А.В. Шварцбург Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере -М., Наука, 2003 г., 201 с.

3. К. Дэвис Радиоволны в ионосфере. - М., Мир, 2001 г. - 501 с.

Скачать архив с текстом документа