Расчет физических свойств ионосферы

Рефераты по физике » 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=2×10-173 × 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.