Загрузка...
Учебная работа. Лабораторная работа: 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
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)=(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)1/2
0,56498823/(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
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
=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:
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=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
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.