Рис. 24.1. К определению числа столкновений =5 по ходу кривых 111 р и L

одновременно разность коэффициентов преломления, можно определять ход электронной концентрации с высотой и, используя рассчитанную теоретически зависимость (х* - х } от N и v, по результатам измерений (х--к } графически определять значение v. Когда v, соответствующая операция существенно упрощается. Действительно, если wv и одновременно Hi, i2r 1, то

а разность коэффициентов преломления Тогда из (24.13) и (24.12) следует

или [см. (1.6)]

~~b%NeH Qjosb Az

(24. 13)

(24.14)

(24.15)

(24.16)

т. е. формула, непосредственно определяющая v из результатов измерений амплитуд обыкновенной и необыкновенной волн, если известно значение

без использования специальных графиков (х

Полученная описанным способом зависимость v от z на высотах 60-80 км приведена на рис. 24.2, где пунктиром нанесена рассчитанная кривая v (z), хороню совпадающая с результатами измерений.

Следует отметить, что по разным причинам, а также вследствие быстрого уменьшения v с высотой измерения числа столкновений с помощью ракет на больших высотах затруднены. Этим и объясняется неудача попытки по-лучепия с помощью ракет хода v (z) в областях Е и F.

Если излучатель движется относительно точки наблюдения по более сложной кривой, скажем, по эллиптической орбите, то значение v можно определять по формуле, аналогичной (24.12), при таком его положении, когда угол, составляемый радиусом-вектором, проведенным из точки наблюдения, с касательной к орбите, равен к/2 и горизонтальная составляющая скорости спутника по лучу зрения равна нулю. При других положениях спутника получаются более сложные соотношения, которые можно все же использовать для получения ряда важных данных.

Для простоты рассмотрим случай, когда орбита и точки наблюдения лежат в вертикальной плоскости, и рассчитаем разность допплеровских частот необыкновенной и обыкновенной волн 8/ и производную отношения амплитуд обыкновенной и необыкновенной волн, которые непосредственно определяют iV и V.

Sllf

60 65 10 15 80 Высота, /гуи

Рис. 24.2. Зависимость эффективного числа столкновений от т>1сот1>1 Z, иолучеиная с помощью ракеты (точки), и рассчигалпая кривая v (г) (пунктир)

Разность допплеровских частот S/ при сохранении условия to можно вычислить, используя (24. 14). Непосредственно эта величина определяется (см. § 2), если учесть, что для квазипродольного распространения в соответствующих формулах квадраты частот и эквивалентны значе-пиям

to (о) -f- и ш ((О - ш) (24.17)

[(см. (22. 9)]. В итоге

г{1) г(1)

Вынося Hl за знак интеграла, получаем

гпсш \ * .sill у Z \ sin f /

(24.19)

(24. 20)

9 - угол между вектором скорости спутника и радиусом-вектором, проведенным из точки наблюдения.

В предельном случае, когда вертикальные и радиальные составляющие скорости равпы, т. е. z=r (sin <f=l), формула (24. 19) определяет электронную концентрацию Л в точке, где sin

Если / i/sin tp, то из (24. 19) определяется просто полное число электронов TVe. Измереиия S/нетрудно осуществить, регистрируя быстрые изменения амплитуды принимаемых сигналов.

л- 1 п п л ..п ! п с D г- п л п о Г1 П о о о D I

Рпс. 24.3. Фотозапись рал1и>С11гиалов третьего ИСЗ

На рис. 24.3 приведен образец подобной фотоосциллограммы сигналов третьего ИСЗ; па ней видны периодические изменения амплитуды сигнала с частотой 8/. Отметим, что разрывы сигналов па осциллограмме соответствуют интерва,лам между отдельными телеграфными посылками излучателя спутника. ,

Рассчитаем тенерь производную логарифма отношения амплитуд. Исиоль-зуя приведенные выше формулы, имеем

r[f.) r{t)

и в предельном случае, когда i-г (sin

:Г-SoV (24.22)

если 2/sin < f, то

d (In Во) i тазя /Vj.

-di-- = (-3)

Формулы (24. 22) и (24. 23) определяют искомое число столкновений в точке, где sin или среднее значение v главным образом в неотклоняю-

ш.ей области но результатам измерений отнонюния амплитуд Я-ЧП\ если известны значепия или Ny, пепосредствешто получаемые в этом же опыте из (24- 19).

Отношение WH можно получить, например, по максимумам и минимумам огибающей занисей амплитуды сигналов, которые пропорциональны i?} и i?* } (см. рис. 2.16).

1. Результаты исследований коэффициента отражения

Имеется обильная литература, содержащая результаты экспериментальных исследований коэффициента отражения от ионосферы, которые практически широко иснользуются для расчетов поглощения радиоволн в иопосфере, в частности, при репгении различных задач радиосвязи (см., например, 16191). Ни}ке рассматриваются .лишь некоторые наиболее типичные результаты этих работ.

Различные исследования показывают, что частотная зависимость коэффициента поглопения часто удовлетворяет соотношению In ?1/( о)+о)), если (шЧ (0) /2. Исключения наблюдаются на частотах, близких к критическим частотам различных слоев (рис. 24.4) [125], где проявляется влияние поглощения в отклоняющей области. Соответствующий анализ подобных опытов привел к заключению, что область, в которой происходит неоткло-пяющее поглощение, лежит главным образом ниже максимума К, где поглощение составляет порядка 90% по-пиого пог.пощения волны. Зависимость In р ~ 1/(ш--(о), как мы видели, соответствует ожидаемому теоретически изменению In р с частотой. Результаты обработки экспериментальных данных, однако, показывают, что во многих случаях получается эмпирическая зависимость

Jnp~ --т:, (24.24)

где значение зависит от широты, времени суток и сезона и т. п. Рекомендуются, например, значения к1=и\ для приэкваториальной области и к2 -- 2,5 для средних и высоких широт. До сих пор отсутствуют достаточно подробные данные о значениях к.