Введение
ГЛАВА 1. Ионосфера: строение, свойства и влияние на распространение электромагнитных волн 5
1.1 Ионосфера, структура ионосферы и степень ионизации 5
1.2 Распространение электромагнитных волн в ионосфере 9
1.3 Пространственные волны и их распространение 10
1.4 Особенности распространения коротких волн в ионосфере 13
1.5 Распространение средних волн 13
1.6 Преломление и отражение электромагнитных волн в ионосфере ... 14
1.7 Структура неоднородности ионосферы 15
1.8 Классификация ионосферных неоднородностей 15
1.9 Ионозонды и ионограммы 17
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 20
2.1 Разработка программы конвертирования ионограмм вертикального
зондирования в №(й)профиль в среде Matlab 20
2.2 Основной алгоритм, использованный в Polan 22
2.3 Принцип работы и интерфейс программы 24
2.4 Получение профиля электронной концентрации ионосферы c
помощью разработанной программы 25
2.5 Получение параметров перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
Список литературы
Радиоволны различных диапазонов при распространении в пространстве не далеко от земли подвергаются влиянию co стороны плазменной оболочки Земли - ионосферы. Наивысшему воздействию co стороны ионосферы подвергаются электромагнитные волны коротковолнового (КВ) диапазона (1-30 МГц). В зависимости от текущих параметров ионосфера в декаметровом диапазоне может помогать передаче информации на дальние расстояния, вплоть до кругосветных, так и мешать даже на коротких радиотрассах из-за проявления эффектов многолучевости и частотной дисперсии. Приходится не редко сталкиваться c разрушением канала связи за счет эффектов аномального поглощения.
Исследование процессов в околоземном пространстве и динамических характеристик неоднородностей электронной концентрации является одной из ключевых задач физики ионосферы. Изучение структуры ионосферы и явлений, влияющих на ее состояние, важно как для понимания физики протекающих в ней процессов, так и для решения разнообразных радиофизических задач.
Перемещающиеся ионосферные возмущения в ионосфере, влияют на изменчивость параметров ионосферы и волновода Земля-ионосфера и их влияние необходимо учитывать при решении широкого спектра задач, связанные c изучением волновых возмущений на ионосферных высотах.
Актуальность данной работы обусловлена тем, что природа происхождения ПИВ до сих пор точно не установлена и большую ясность в этом вопросе могли бы внести постоянные наблюдения с помощью ионозондов, дополненные совместными измерениями возмущений полного электронного содержания (ПЭС) c помощью спутников Глонас-GPS. Востребованность ионозондовых наблюдений значительно возросла в последнее время после предоставления самым мощным радаром некогерентного рассеяния (НР) в Аресибо вертикального-временного разреза электронной концентрации. В силу высокой стоимости измерений на HP радаре число его рабочих дней в году сильно ограничено (< 10), и в таких условиях возникает потребность организовать представление данных ионозонда (чьи измерения значительно дешевле), таким образом, чтобы они максимально близко соответствовали данным HP радара.
Таким образом, целью квалификационной работы является создание вертикально-временного среза электронной концентрации Ne, максимально похожего на разрезы HP-радара, собранные из индивидуальных Ne(h) профилей полученных при ежеминутном зондировании ионозондом.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. Разработка программы конвертирования ионограмм ВЗ или высотно-частотной характеристики (ВЧХ) в №(^-профиль электронной концентрации в среде Matlab
2. Обработать данные ВЗ и получить Ne(h)-профили электронной концентрации ионосферы c помощью разработанной программы
3. Получить из суточного набора №ф)-профилей вертикально-временной срез суточных вариаций электронной концентрации, по которым получить некоторые параметры перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ): период, и скорость перемещения.
Реализация данной работы позволит организовать альтернативу уже зарекомендовавшей себя связке приборов для выделения ПИВ: камер свечения ночного неба с их фотографиями и Глонас-GPS монитора с его картами ПЭС возмущений на новую пару ионозонд и Глонас-GPS монитор, позволяющей работать в дневное время.
В ходе выполнения данной работы были получены следующие результаты:
1. Разработана программа конвертирования ионограмм ВЗ или высотно-частотной характеристики (ВЧХ) в Ne(h)-профиль электронной концентрации или просто №ф)-профиль в среде Matlab.
2. Обработаны данные ВЗ и получены №(^-профили электронной концентрации ионосферы.
3. Был получен вертикально-временной срез суточных вариаций электронной концентрации, собранный из суточного набора Ne(h)- профилей шагом в 1 минуту.
4. Были рассчитаны параметры перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ): период, и скорость перемещения. В нашем случае вертикальная скорость перемещения ПИВ составила 300 м/с, а период появления 44 минуты.
Реализация данной работы позволит организовать альтернативу уже зарекомендовавшей себя связке приборов для выделения ПИВ: камер свечения ночного неба с их фотографиями и Глонас-GPS монитора с его картами ПЭС возмущений на новую пару ионозонд и Глонас-GPS монитор, позволяющей работать в дневное время.
Удобство программы заключается в том, что она написана в одном программном комплексе и едином программном блоке.
Поставленные цели при выполнении работы были достигнуты, поставленные задачи решены.
