Расчет физических свойств ионосферы
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/с×м2
|
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(0.398×sin(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(0.398×sin(p×(6.03-3.17))/6)=0.4082
1.2.
Зенитный
угол c:
c=arccos(sinj×sind-cosj×cosd×cos(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
|
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)=(p×zp/2)1/2(1.06069663+0.55643831×y)/(1.0619896+
+1.7245609×y+y2) при
0£y£8
F(c)=(p×zp/2)1/20,56498823/(0,06651874+y) при
8£y£100
y=(zp/2)
1/2|cosc|
zp=1000
c>900
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
|
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
|
|
|
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=H×ln(s×H×n0×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/e×H)/ F(c)
Заполним
таблицу:
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=k×n0
где: k=2×10-17 (м3×с-1) –
константа скорости реакции O++N2®NO++N
Вычислим b:
b=k×n0=2×10-17×1018=20=const
5.
Рассчитаем
значения электронной концентрации nem и критических частот fкр:
nem=qm/b
fкр=Ö(80.8nem)]
Заполним
таблицу:
|
t
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
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.