УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВАРИАЦИЙ ПЛОТНОСТИ АТМОСФЕРЫ

Устройство относится к области использования космических лучей для наземного мониторинга вариаций плотности атмосферы и может применяться метеорологическими службами для прогноза атмосферных процессов.
Известно устройство для определения состояния атмосферы (Патент RU 2128847, 10.04.1999), основанное на дистанционном, радиолокационном принципе. Устройство относится к радиолокационной метеорологии. Достигаемый технический результат - возможность обнаружения в атмосфере газовых примесей. Устройство включает в себя: последовательно соединенные синхронизатор, передатчик с блоком запуска, циркулятор и антенну с блоком управления, подключенные к выходу циркулятора, последовательно соединенные приемник, блок стробирования, аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления коэффициента автокорреляции временной последовательности принятых отраженных радиолокационных сигналов, блок пороговой селекции по значению коэффициента автокорреляции, блок представления информации, связанный по второму входу с выходом блока вычисления коэффициента автокорреляции, в свою очередь связанного с блоком памяти и блоком управления, подключенным к антенне, выход которой заведен на циркулятор, а синхронизатор своим выходом связан также с блоком стробирования. Недостатком радиолокационной метеорологии является ограниченная дальность измерения в случае сильного облачного покрова, а так же чувствительность к естественным и искусственным радиошумам.
Известно устройство - аэрологический радиозонд (Патент RU 2162239, 20.01.2001). Устройство предназначено для измерения вертикального профиля метеовеличин атмосферы - температуры и влажности. Отличительная особенность этого решения - наличие блока преобразования нескольких метеорологических параметров в радиотелеметрические сигналы и блока передачи их по радиоканалу на наземную станцию сопровождения. Недостатком является фрагментарность данных во времени и в пространстве.
Технический результат полезной модели заключается в возможности измерения вариаций относительных плотностей атмосферы в режиме реального времени над территорией в тысячи квадратных километров. Указанный технический результат достигается за счет конструкции устройства, которая обеспечивает широкоугольную (до полусферы) регистрацию потока космических частиц, преобразование сигналов детектора в матрицы вариаций интенсивности потока и - на основе эффекта антикорреляции - получение матриц вариаций плотности атмосферы.
Сущность устройства поясняется схемой изображенной на фиг.1. Выходы от всех координатных плоскостей, из которых состоит мюонный годоскоп 1, последовательно соединены с блоком 2 вычисления координат частиц, пересекающих годоскоп, который в свою очередь соединен с блоком 3 реконструкции треков. Выход блока 3 соединен с входом блока 4 построения матрицы интенсивности. Блок 4 снабжен блоком памяти 5, причем блоки соединены общей шиной. Выход блока 4 соединен с входом блока 6 преобразования матриц интенсивности в матрицу вариаций плотностей. Блоки 4 и 6 соединены с блоком 7 представления информации. В частном случае блоки 4, 5,
6 могут быть объединены и реализованы на базе компьютера, а в качестве блока 7 могут быть использованы монитор или принтер, на который выводятся данные матриц интенсивности мюонов и матрицы вариаций плотностей атмосферы.
Устройство работает следующим образом. Блок 2 вычисления координат считывает данные о координатах сработавших плоскостей мюонного годоскопа 1 и передает их на блок 3 реконструкции треков. После чего реконструированные треки попадают в блок 4 построения матрицы интенсивности потока зарегистрированных частиц. В блоке 4 все треки частиц распределяются по определенным угловым интервалам. В результате формируется матрица интенсивности потока, представляющая собой двумерный массив, ячейки которого содержат количество треков, зарегистрированных в определенном интервале углов за единицу времени. В блоке 5 осуществляется хранение матриц интенсивности потока мюонов. Матрицы интенсивности потока мюонов поступают в блок 6, где преобразуются в матрицы относительных плотностей атмосферы. Матрицы вариаций плотностей атмосферы поступают на блок 7 представления информации, на котором можно уже прослеживать динамику изменения плотности.
Результаты, получение которых обеспечивает устройство, позволяют вести мониторинг плотности атмосферы и прогнозировать метеопроцессы на значительной территории.