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.