Расчет физических свойств ионосферы

1

6

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..

1. По исходным данным рассчитаем:

1.1. 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

1.2. 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

1.3. 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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

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.