Принципи визначення дальності до гроз та їх пеленга
Принцип вимірювання дальності грозових розрядів заснований на зміні параметрів атмосфериків з відстанню. В залежності від параметрів, які застосовують для дальнометрії, розрізняють амплітудний метод дальнометрії, Е-Н метод, амплітудно-спектральний і ряд інших.
Амплітудний метод вимірювання відстаней до грозових осередків полягає у використанні залежності амплітуди максимальної напівхвилі атмосферика від відстані. Максимальною напівхвилею атмосферика, яка реєструється в широкій смузі частот, для відстаней до 400 км є перша напівхвиля, ще не зачеплена впливом іоносферних відбиттів.
Закон зміни
амплітуди першої напівхвилі від
відстані апроксимується монотонною
функцією
(коефіцієнт
залежить від типу атмосферика і
провідності підстильної поверхні). У
ряді випадків амплітудний метод
вимірювання відстаней грозових розрядів
полягає у використанні залежності
від відстані спектральних складових
атмосферика, яка, в свою чергу,
визначається величиною частоти цих
складових. Експериментально установлено,
що для цілей амплітудної дальнометрії
доцільно використовувати частоти
від 50 до 100 кГц. Це пояснюється тим,
що для відстаней до 300 км на цих
частотах ще не з’являються значні
коливальні зміни амплітуди за рахунок
іоносферних відбивань, і на цих
частотах відмічається яскраво виражена
залежність від відстані.
При побудові амплітудних дальномірів на принципі прийому певних спектральних складових потрібно мати на увазі, що різні спектральні складові при розповсюдженні ослабляються по-різному. Так, спектральні складові в діапазоні 30-300 Гц убувають обернено пропорційно кубу відстані в діапазоні віддалень від 50 до 100 км, а складові в діапазоні 0,5 - 1,0 МГц мають експоненційну залежність від відстані. В силу того, що різні спектральні складові атмосфериків при їх розповсюдженні ослабляються за різними законами, в процесі розповсюдження атмосфериків будуть їх часткові викривлення, які приводять до викривлень форми імпульсів атмосфериків.
Е-Н метод. Суть Е-Н методу дальнометрії атмосфериків полягає у використанні різної залежності від дальності напруженостей електричної (Е) і магнітної (Н) складових поля. При реалізації цього методу можливий ряд модифікацій: амплітудна, фазова та імпульсна. При амплітудній модифікації використовується залежність від дальності відношення
.
(6.3 )
При
фазовій модифікації Е-Н
методу використовується залежність
від відстані різниці фаз між горизонтальною
магнітною
І вертикальною електричною
складовими
,
(6.4)
де
- хвильове число.
Імпульсна модифікація Е-Н методу основана на одночасному прийомі і відповідній обробці електричної і магнітної складових. Цей метод застосований до відстаней 100 - 120 км. При прийомі електричної та магнітної складових з великих віддалень різниця між ними пропадає і виділення відповідного різницевого сигналу на фоні перешкод виявляється практично неможливим.
Амплітудно-спектральний метод дальнометрії гроз оснований на використанні різної залежності затухання спектральних складових атмосфериків від відстані при розповсюдженні у хвилеводному каналі Земля-іоносфера. Спочатку амплітудно-спектральний метод використовувався для дальнометрії гроз на відстанях більше 1000 км. Зараз при роботі в діапазоні наднизьких частот область використання методу доведена до 100 - 200 км.
З розглянутих залежностей затухання різних спектральних складових від частоти для денного стану іоносфери випливає, що найбільша різниця між значеннями затухання на сусідніх частотах відмічається на скатах кривої. Використовувані частоти необхідно вибирати на одному скаті для того, щоб уникнути значних помилок у визначенні дальності. Експериментальна перевірка показує, що при виборі спектральних складових на частотах 1 і 2 кГц помилка визначення дальності складає 20 % на відстані 200 км.