Атмосфера и ее влияние на радиогеодезические измерения

], (5.14)

> — задержка, выраженная в метрах; 2:₀ — зенитное рас-ие спутника; метеопараметры измерены в точке стояния шика.

5.3. Учет влияния ионосферы

ш было сказано, ионосфера является для радиоволн и, в :ости, для сигнала спутника ОР8 средой диспергирующей, затель преломления зависит от частоты сигнала /, возве-ш в степень 2,3,4,... Ограничившись членом, содержащим эат частоты, запишем формулу для фазового показателя эмления:

(5.15)

=1-%.

оэффициент С₂ зависит от электронной концентрации, то эт числа АГ_е свободных электронов в кубическом метре про-иства вдоль трассы распространения. Частную производ-йПф/й/ подставим в (5.8), получим выражение для группо-показателя преломления:

^пгр=1+%- (5;16)

Отсюда видно, что групповая скорость радиоволн в ионос-) меньше скорости света в вакууме, а фазовая скорость — .ше. Из-за этого возникают одинаковые по абсолютной ве-ше групповая задержка и фазовое опережение. Другими ;ами, при кодовых измерениях, когда роль играет группе-скорость, измеренная кодовая (псевдо) дальность больше штрического расстояния до спутника, а при фазовых изме-1ях на несущей частоте, когда роль играет фазовая скорость, эвая (псевдо) дальность меньше геометрического расстоя-. Чтобы получить выражения для фазового опережения и шовой задержки, необходимо проинтегрировать (5.15) и 6) с использованием (5.5). Введем понятие интегральной стройной концентрации — То1а1 Е1есЬгоп СопЪеп! (ТЕС):

65

еотроника

скоростью и обозначают у_ф. Этой скорости соответствует фаза-зый показатель преломления п_ф. На самом деле, любой сигнал! содержит группу колебаний с круговыми частотами \у, лежа­щими в интервале Б\^, с центральной круговой частотой ^₀ к соответствующей ей длиной волны 1₀. Скорость переноса такой волной энергии колебания или скорость сигнала называют груп­повой скоростью у_гр. Соответствующий ей групповой показа­тель преломления связан с фазовым показателем соотношени-эм:

где стоящая в скобках дисперсия вычисляется в середине час­тотного интервала.

5.1. Стратификация атмосферы

Атмосфера представляет собой смесь газов, водяных паров! я аэрозолей. Свойства этой смеси, применительно к условия распространения в ней электромагнитных волн, меняются с течением времени и с высотой над поверхностью Земли. Соот­ветствующие закономерности изучает радиометеорология [19]. Атмосферу условно разделяют на слои. Нижний слой — тро­посфера — простирается до высоты около 11 километров. Выше, цо высоты 55-60 километров находится стратосфера. Еще выше простирается ионосфера, постепенно переходящая в кос­мическое пространство.

Тропосфера и, особенно, ее приземный слой толщиной око­ло 0,5 км, активно взаимодействует с поверхностью суши и Мирового Океана. Здесь находится весь растворенный в возду­хе водяной пар. Индекс преломления зависит от жетеояара-' метров: температуры, давления и влажности воздуха, Кроме (того, для света он зависит от длины волны. Такая зависимость называется дисперсией (см.5.8.); говорят, что тропосфера для световых волн является диспергирующей средой.

В стратосфере индекс преломления для света и радиоволн ме­няется с высотой закономерно и закономерность эта известна.

Ионосфера — это разреженная среда. Скорость световых волн там равна скорости света в вакууме. Солнечная радиация ионизирует содержащиеся в ионосфере остатки газов: атомы распадаются на свободные электроны и ионы. Такая заряжен-

Атмосфера и ее влияние на радиогеодезические измерения

пая среда влияет на скорость распространения радиоволн — за­держка в ионосфере может достигать десятков метров. Скорость зависит от частоты радиоволны — ионосфера является для ра­диоволн диспергирующей средой.