книги из ГПНТБ / Филипп, Н. Д. Рассеяние радиоволн анизотропной ионосферой

отклонение, радиус

корреляции,

спектр частот, коэффициент

мут­

ности) .

У. Активность

/-/£-сигналов. Вспышкообразные, квазинепре­

рывные и "фоновые"

сигналы

^-рассеяния относятся по

своим

основным признакам

к дискретным видам распространения

радио­

волн,

хотя диапазон

продолжительности различных сигналов очень

широк.

Поэтому возникает необходимость, с одной стороны,

иссле­

ты в

этой

серии экспериментов работали в логарифмическом режи­

ме и дозволяли регистрировать сигналы без существенных

искаже­

ний до

50

дБ выше уровня космического шума и шума

приемника.

При

этом для оценки вспышкообразных

/-^-сигналов

использо­

вались только те, уровень которых превышал 0,3 мкВ.

Продолжи­

тельность

вспышек оценивалась по уровню 0,1 мкВ, оценка актив­

ности

/^-сигналов проведена

только на частоте

74

МГц.На дан­

ной

трассе

эффективная длина волны (Аѳ ~ Л sec Ѳ ,

где

Ѳ -

угол

рассеяния)

составляла 19 м.

Уа. Интенсивность ^прохождения вс.пышя_ообразнцх_ сигналов.

Рас­

пределение

пиковых амплитуд.

При определении

характера

рас­

передающими антеннами,

в то

время как в указавшие работах ис­

пользовались семи- и десятиэлементные. Необходимо также

отме­

тит5' что в наших экспериментах излучение направлялось

не

вдоль

дуги большого круга передатчик-приемник, а под углом

около 22°

к северу от этой лилии.

Суточный ход ггоонентного вклада отражений различных _ вздор

в общую длительность

At % . При оценке вклада различных

ноги-

шек в суммарную длительность

и суточного хода средней

нг-ѵа-іъ-

ной вклад

малочисленных вспышек П вида

в различные часы содер­

жится

в

пределах 0,14 - 4,4#.

Как видно, на трассах, где активные зоны

# -рассеяния и

метеорные отражения частично перекрываются, вклад в

активность

прохождения вносят как обычные метеоры,

так

и магии піо-ориеяти-

рованкнѳ

неоднородности. При этом на исследуемой трассе

доля

метеорных отражений в общей численности

вспышкообразных

сигна­

лов доминирует, в то время как основной

вклад в

общую длитель­

ность вносят сигналы

Н£-рассеяния. Из анализа данных

следу­

ет, что

процентный вклад федингукхцих сигналов в

общую

длитель­

ность несколько выше в ночные и утренние часы и

ниже -

в

ве­

черние, в то время как у нефедингующих сигналов

изменения про­

исходят в обратной зависимости.

Суточный хпгг спепней длительности

отражений

(рис.46).

Суточный ход средней длительности нефедингующих сигналов

напо­

минает типичный суточный ход метеорного

распространения:

сла­

бый миниодм в утренние часы и

максимум - в

вечерние.

Остальные

вида флуктуирующих сигналов характеризуются некоторыми

особен­

ностями. У фединг,угощих вспышек всех видов

отмечается

минимум

в 12-15

ч

по местному

времени.

Так как

эти

сигналы дают

основ-

что наибольший вклад дают федиягующие вспышки.

Но самое

важное

здесь -

это ярковыраженный метеорный характер

суточного

хода

всех видов вспышек. В период интенсивного прохождения

квазмне-

прерывных

-сигналов, как это было во время летней экспедиции

1970 г ,,

суточный ход общего коэффициента заполнения

(определя­

хода вспыткообразных

АА-сигналов.

На рис.48 представлен суточ­

ный

ход усредненного

коэффициента заполнения,

здесь частично содержа­

тся и вспышки, вошедшие

в график 47. На рисунке

20

22

0

02

04

0бТ,ч явно виден вклад квази-

непрѳрывных сигналов

в

. ..

Р и с •

48

промежутках 20 - 23 ч

и

1 - 4

часа.

Распределение

длительности

отражений.

Так как

вспышки

дли­

тельностью менее I

с были явно ме­

теорными, более подробно нами ис­

следовались

вспышки длительностью,

превосходящей I секунду.

Интег­

ральное распределение

исследуемо­

го

объема данных представлено

на

рис.49. График (а)

найден

на

ос­

нове анализа 37260 вспышек,из ко­

торых 12753

имели

длительность,

превышающую I с. Кривая (б) пред­

ставляет

распределение

только

вспышек с длительностью более I с.

Сравнение

с распределением

дли­

тельности

метеорных отражений [90]

показывает, что в наших

экспери­

ментах

присутствуют вспышки более

длительные,

даже

по сравнению

только

с федингугацими метеорными.

Существование

более длитель­

ных вспышек на исследуемой трассе

при данной постановке эксперимен­

та вполне

объяснимо.

На

широт­

ных

трассах, как отмечается

в

много

метеоров,

ориентируемых

вдоль

силовых линий

магнитного

поля

Земли,

тогда

как

боль­

шинство

метеорных

следов,

обнаруженных

на

меридиональных

трассах,

составляют

с

направлением

магнитного

поля

боль-

шие

углы.. В

связи

с этим можно

ожидать,

что

длитель­

ность

сигналов,

зарегистрированных

на широтных

траосах,

будет

больше,

чем на меридиональных. Как указывает Коллинз[66І

при расположении области рассеяния выше 100 нм

магнитное

поле

Земли должно частично

контролировать диффузию,

замедляя

ее в

ды- и, возможно, .другие анизотропные неоднородности,

направлен­

ные вдоль геомагнитного поля и создающие условия

зеркальности

в направлении приемника СIII ] .

Процентный вклад в общую численность и общую

длительность

радиоотражений от метеорных следов, направленных вдоль

геомаг­

нитного поля, увеличивается при ориентации антенн на

активную

ности.

Отсюда ясно, почему на исследуемой нами

среднеширотной

трассе

регистрируются

более длительные

отражения, чем на

ши­

ротной,

расположенной

заполярным

кругом [90-109

] ,

неомотря

на то,

что мы работали

на более высокой

частоте (74 МГц против

4G МГц), а эффективные длины волн составляли

соответственно

19

и 21 м.

Таким образом, анализ активности различных видов

вспышко-

образных сигналов и сопоставление полученных

экспериментальных

результатов с аналогичными данными по метеорному

распростране­

нию позволяют сделать

вывод, что

обнаруженные

вспышкообразные

/-/^-сигналы представляют вспышки метеорного происхождения.

От

типичных метеорных сигналов они отличаются,

в первую

очередь,

большей длительностью,

обусловленной магнитной

ориентирован­

ностью метеорных следов. Особенно велико

влияние

магнитного

поля Земли на длительность и эволюцию

сигналов,вызванных сверх­

плотными метеорами, направленными вдоль

силовых линий.

Продолжи­

тельность таких

сигналов, как уже

отмечалось, достигает

3

5 мин. и более:

при этом сначала

сигнал подвержен

глубоким

"регулярным" замираниям интерференционного характера,

которые

впоследствии переходят в гауссовый

флуктуационный процесс,мало

отличающийся от квазинепрерывных

сигналов.

Зак.104

105

сигналов.

Кал уже

отмечалось [9 5 , 112 ] , особенностью исследуе­

мого вида распространения является

наличие

квазинепрѳрывных

сигналов, доля которых в общем балансе времени приема в

летней

экспедиции 1970 г.

составляла около 12,4$;

это

приблизительно

равно срѳднѳму коэффициенту заполнения для всех видов

вспышко-

образных сигналов по уровню отношения

сигнал/щум = 2.

Следует

отметить, что в основном прием осуществляется в вечерние,

ноч­

ные и утренние часы, когда активность

квазинепрерывных

сигна­

лов была наибольшей.

Из графика суточного хода среднего значения

коэффициента

заполнения квазинепрерывного

Н£-сигнала

по уровню 0,12

мкВ

'(рис. 50)

следует, что

минимум

активности прохождения

этого

вида

сигналов имеет место в полдень,

а

не в 18 - 21 ч , как для

метеор­

ных сигналов.

Довольно часто,

с

17

до 21 ч, когда, как правило, очень

редко появляются метеорные

вспыш­

ки и "фоновый"

сигнал,

активно

проходят квазинепрерывные сигналы. В суточном ходе

интенсивно­

сти этого

сигнала

(рис.

50)

намечаются два

максимума:

один до

полуночи,

второй -

после

полуночи,

"Фоновый" сигнал в

общем балансе

приема составляет

около

ную зависимость для метеорных

сигналов, но

после 16 ч

иногда

появляется существенный фон.

Не возникает

сомнения в

сущест­

вовании довольно высокого уровня "фонового"

сигнала в

полуноч­

рывных сигналов в вечернее время может быть

только

кажущимся

вследствие несовершенства системы селекции сигналов по

отдель­

ным характерным типам. Как правило, вечером

очень редко прохо­

дят вспышкообразные и "фоновые" сигналы и

поэтому легко

обна­

руживаются даже слабые квазинепрерывные. В

утренние часы,

на­

оборот, очень интенсивны вспышкообразные сигналы, и часто

уро­

вень "фона" высок. В таких условиях трудно

обнаружить

квазине­

прерывный сигнал, если уровень его низок.

существовать в плазме в неизменном

состоянии. Неоднородное

осР-

разование рассасывается равномерно

или колебательным

образом в

зависимости от условий и состояния плазмы

LЮ8

]•

Кроме того,

структура самих неоднородностей и состояние поля

принимаемых

волн изменяются вследствие общего перемещения

ионизованных не­

однородностей (дрейфа) относительно точки наблюдения.

Даже "спокойная", невозмущенная ионосфера состоит

из

мел­

комасштабных, непрерывно сменяющих друг

друга

и

изменяющихся

неоднородных образований, линейные размеры которых

} по-ви­

димому, значительно меньше радиуса первой

зоны Френеля

.

изменений сигнала выявил тонкую структуру ионосферы и ее

ста­

тистическую природу

[ II3 -II4 ]

. Использование такого

подхода к

рассмотрению результатов радиоисслвдеваний ионосферы,

как

из­

вестно, позволило найти методы

определения размеров

£0

мел­

комасштабных неоднородностей,

средней скорости

хаотического

движения

0"0

, скорости дрейфа

V

флуктуаций

электронной

концентрации

S N ,

угловых спектров пучка волн

Ѳ0

, степени

мутности

ß

и др.

Как известно,

при обычном ионосферном распространении мет­

ровых волн основной механизм лереизлучения состоит в

рассеянии

тера. При рассеянии от ярковыражѳнных анизотропных

неоднород­

ностей, ориентированных вдоль магнитного поля Земли,

наряду

с

вуют и другие механизмы

дереиэлучения, связанные о различием в

происхождении отдельных

неоднородностей, их эволкцией во -вре­

используемых антенн, времени суток и др.

Структура

ориентированных анизотропных неоднородностей в

начальной фазе их появления, по-видимому, зависит от

характера

причин, их порождающих. Поэтому различные

по происхождению не­

однородности

в первой фазе отличаются и

характером

структуры,

что, в свою очередь, отражается соответственно на

структуре

постепенно принимает диффузный характер [ i l ö ] и

(формированию

сигнала могут способствовать как хаотические, так и

различные

виды регулярных движений рассеивающих центров.

Коли в начальной стадии концентрация электронов в

крупно­

масштабной неоднородности резко убывает радиально,

то

во

вто­

ют гауссовым характер

и вследствие влияния магнитного

поля ос­

таются в совокупности

анизотропной неоднородностью,

сохраняя

флуктуаций такого сигнала в последней стадии на волне в 74

МГц

достигает в наших экспериментах 25-30 Гц.

Исследование

статистических характеристик

сигналов

W^-pac-

оеяяия - средний уровень, дисперсия, глубина

замираний,

авто­

корреляционная зависимость, спектр флуктуаций, частотная

зави­

симость статистических характеристик и мощности

принимаемого

сигнала,

спектр рассеянной волны и др,

- позволит выявить

общие

и отличительные черты изучаемого механизма рассеяния и

других

видов распространения.

С этой целью было подвергнуто

статисти­

ческой обработке большое число образцов вспышкообразных и

ква-

зинепрерывных сигналов.

Среднее значение и глубина замираний квазиненрерывных сиг­

налов

Hf-расоеяния и вспышек II

вида.

Несмотря на наличие

глу­

боких и быстрых замираний,

среднее значение

квазиненрерывных

сигналов довольно устойчивое на протяжении

десятков

секунд

и

даже минут. Медленные вариации

огибающей амплитуды,

а

следова­

тельно,

и среднего значения уровня с периодами в минуты и

де­

сятки минут в большинстве случаев составляют не более

15

-

20%

[9 3 ]]. Среднее значение уровня

второй

фазы

вспышки Л

типа,

при

которой сигнал имеет диффузный характер, медленно падает.

Для оценки гределов изменения амплитуды быстрых

замираний

каждого

обработанного

образца

записи сигнала были найдены коэф-,

фициент вариации

бѵ /

U

и

глубина

замираний

Отах /

Umjn ,

как отношение максимального значения уровня к

минимальному

за

рассмотренный промежуток времени (при постоянном среднем

зна­

чении). Для большинства таких обработанных сигналов на

обеих

частотах (74 и 44

МГц)

эти величины содержатся в пределах

[95 ] :

0,25 £

U

<

0,77

;

5 дБ

~ТТ°*' а-: ^

ДБ.

wmn