Расчет физических свойств ионосферы

2



1



Задание на РГЗ:



1. По исходным данным рассчитать:

1.1. Солнечное склонение .

1.2. Зенитный угол .

1.3. Функцию зенитного угла F().

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 .

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

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



Исходные данные:

Вариант

, град

I, 1/см2

m

N

H, км

13

60

1015

6

15

60

	

	где:	 - географическая широта;

		I - интенсивность солнечного излучения;

		m - месяц;

		N - день (дата);

		H – высота однородной атмосферы..


По исходным данным рассчитаем:

Солнечное склонение :



=arcsin(0.398sin((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

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



Зенитный угол :



=arccos(sinsin-coscoscos(t/12))



где: t – местное время (час)



Заполним таблицу:

t

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

(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

(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



(рад)

0.667

0.738

0.84

0.961

1.09

1.219

1.343

1.454

1.549

1.662

1.668



(град)

38.22

42.28

48.13

55.06

62.45

69.84

76.95

83.31

88.75

95.22

95.57





Функцию зенитного угла F():



  900

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

	+1.7245609y+y2)	при 0y8

	

	F()=(zp/2)1/20,56498823/(0,06651874+y)	при 8y100

	y=(zp/2) 1/2cos

	zp=1000

	

	900

	F()=(2 zp)1/2[(sin)1/2exp(zp(1- sin))]-F(1800-)

	

	Заполним таблицу:

t

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12



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()

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





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()

1.2632

1.3481

1.4937

1.7395

2.8748

2.8748

4.3499

8.0619

24.658

4994.2

8875.3





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



hm=Hln(Hn0F())



где: 	=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





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



qm=(I/eH)/ F()



Заполним таблицу:

t

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

qm108

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



qm108

48.54

45.48

41.05

35.25

21.33

21.33

14.09

7.605

2.487

0.012

0.007





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



=kn0



где:	k=210-17 (м3с-1) – константа скорости реакции O++N2NO++N

Вычислим :



=kn0=210-171018=20=const



Рассчитаем значения электронной концентрации nem и критических частот fкр:



nem=qm/


fкр=(80.8nem)]



Заполним таблицу:

t

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

nem107

0.003

0.006

1.243

3.803

7.047

10.66

10.66

17.62

20.52

22.74

24.27

24.74

fкр106

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



nem107

24.27

22.74

20.52

17.62

10.66

10.66

7.047

3.803

1.243

0.006

0.003



fкр106

0.14

0.135

0.129

0.119

0.093

0.093

0.075

0.055

0.032

0.002

0.0022





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.