книги из ГПНТБ / Керблай, Т. С. О траекториях коротких радиоволн в ионосфере

§4. Вариации характеристик распространения радиоволн, связанные с нестабильностью параметров ионосферы

Как уже упоминалось выше, ионосфера и, в частности, область F характеризуются большой изменчивостью. Параметры слоя F2 в спокойных условиях изменяются ото дня ко дню в довольно широких пределах. Характеристики изменчивости ионосферы в настоящее время изучены достаточно подробно [119, 120] и могут быть учтены при расчете средних параметров траектории.

Использованные для расчета табл. 14 изменения /с, hm и у т примерно соответствуют средним квадратичным отклонениям этих параметров от месячной медианы (изменения hm в 50 км являются несколько завышенными). Таким образом, таблица дает примерную количественную характеристику вариаций А и D , вызванных среднеквадратичными отклонениями ионосферных параметров.

В работе [122] приведены вариации углов прихода и МПЧ, определенные другими методами для одиоскачковых радиолиний протяженностью от 1000 до 3000 км. Характер вариаций А, D и МПЧ вследствие изменчивости параметров ионосферы и по­

квадратичные отклонения параметров ионосферы учтены только для слоя F2, они взяты нз [291, расчеты МПЧ, А, D и их вариаций произведены по методике 154]. Из таблицы следует, что измен­ чивость ионосферы ведет к изменениям МПЧ F2 обоих зна­ ков, не превышающим 20%, углы прихода МПЧ при этом из­ меняются в пределах + 2° (в тех случаях, когда не меняется способ распространения).

В табл. 18 для той же радиолинии приведены изменения углов прихода радиоволны с фиксированной частотой. Для двух рабочих частот — 10 Мгц (первая половина таблицы) и 15 Мгц (вторая) рассчитаны значения А при средних значениях /с, hm,

1Авторы выражают благодарность Л. Н. Лиховой, предоставившей им ре­ зультаты своих расчетов, включенные в табл. 17— 19.

ут и синхронных флуктуациях hm и ут, положительных и отри­ цательных, при постоянном /с, а также положительных и отри­ цательных флуктуациях /с при постоянных hm и у т. В таблице указаны также отношения данной рабочей частоты к /с, приня­ той в расчете. Из таблицы следует, что изменения А в этом случае

130

Т а б л и ц а 18

такого же порядка, как и для связи на МПЧ (см. табл/ 17). Подробный расчет (табл. 18) проведен для зимнего периода, когда ионосфера может быть аппроксимирована однослойной моделью. Расчеты для дневных условий летнего сезона пока­ зывают, что здесь большую роль играют нижележащие слои (это же видно из табл. 17). Для частоты 10 Мгц основным спосо­ бом распространения является 2Е. Изменчивость ионосферы вызывает в этих случаях, кроме изменений углов Д, переход от одного способа распространения радиоволн к другому.

Количественных оценок влияния изменчивости на харак­ теристики распространения в многослойной ионосфере сейчас нельзя произвести из-за отсутствия систематизированных дан­ ных по изменчивости параметров слоев Е и F1, а также данных

5* 131

Т а б л и ц а 19

о межслоевой ионизации. Можно предполагать, что оно значи­ тельно больше вследствие изменении способа распространения.

До сих пор рассматривались эффекты изменчивости ионо­ сферы на сравнительно коротких радиолиниях, в основном одиоскачковых.

В табл. 19 приведены некоторые сведения о влиянии флук­ туаций ионосферы па углы прихода радиоволны фиксированной частоты для радиолинии •— 9000 км, пролегающей в северном полушарии в полосе шпрот 20—60°. Для расчета выбран наи­ более простой случай (зима, ночь, W ~ 80), когда ионосферу можно считать однослойной. При расчете предполагалось, что флуктуации ионосферы имеют один знак па протяжении всей радиолинии, что в общем случае не всегда может выполняться. Из таблицы следует, что иа протяженных радиолиниях эффект флуктуаций ионосферы, выражающийся в изменении А, не пре­ вышает аналогичный эффект на одиоскачковых трассах. Однако следует отметить, что изменение способа распространения, о чем говорилось выше в применении к коротким радиолиниям, на длинных трассах играет еще большую роль. При этом присходит и изменение углов А. Некоторое представлепне о разнооб­ разии способов распространения в дневное время па длинных трассах можно получить из материалов гл. VI и прил. 4.

Рис. 76. Карта градиентов f0F2, связанных с изменением местного времени. Июнь 1964 г.

Рис. 7 7 .’ Карта градиентов f0F2, связанных с изменением местного времени 5 января 1958 г.

Рис. 78. Карта градиентов f0F2, связанных с изменением местного времени

28 января 195S г.

Рис. 79. Карты градиентов /0/’2, связанных с изменением широты. Январь 1958 г., период восхода

Рис. 80. Карта градиентов Гf„F2, связанных с изменением широты. Июнь 1958 г.,'период восхода

Рис. 81. Карта градиентов /0F2, связанных с изменением шпроты. Январь 1958 г., период захода

Рис. 82. Карта градиентов f0F2, связанных о изменением широты. Июнь 1958 г., период захода

2.Программа расчета'траекторий луча

визотропной трехмернонеоднородной параболической ионосфере

Программа решения системы обыкновенных дифференциаль­ ных уравнений (4.2) методом Рунге — Кутта четвертого порядка с автоматическим выбором шага интегрирования позволяет рас­ считать траекторию луча, расстояние, перекрываемое лучом, углы прихода в вертикальной и горизонтальной плоскостях,

точки излучения до точки отражения. Во внутреннем блоке происходит расчет характеристик траектории от точки отражения до точки выхода луча из слоя. Внешний блок содержит процедуру F счета правых частей уравнений (4. 2):

В этой же процедуре происходит переход от скользящей системы координат, привязанной к направлению луча, вышедшего под углом а к заданной линии, к системе координат, привязанной к плоскости линии, соединяющей точки излучения и приема. Вычисляются параметры ионосферы в текущей точке траектории:

раметров в направлении заданной линии (параметры ионосферы и их градиенты в плоскости линии привязаны к начальной точке траектории в ионосфере); dfjd%, dR J d %, дут/д% — градиенты пара­ метров в поперечном направлении. Расстояние Ѳотсчитывается от точки вхождения луча в слой. Показатель преломления п и его производные вычисляются по формулам § 1 гл. IV.

138