72 5 77

е 10

8 9 W Время .

11 iz час

5Г73

8 9 W 11 12 Время. иас

Рис, 6.5. Кривые зависимости критической чистоты от времени, иллюстрирующие сдвиг во времени минимума на кривых в различных пунктах

Анализ таких характеристик также позволяет определять вертикальную компоненту дрейфа неоднородных образований, обусловливающих нарушение гладкой зависимости высотно-частотпых характеристик и появление на них специфических выбросов.

Схематически результаты такого опыта изображены на рис. 6.6, на котором отмеченный перегиб а перемещался вниз по высоте на показанной последовательности высотно-частотных характеристик [4011.

Допустим, например, что в двух взаимно удаленных на расстояние 1 точках регистрируются одновременно амплитуды Я (t) отраженных сигнален, и предположим, что: а) расстояние между этими точками меньше рассеивающей неоднородности to; б) за время перемещения неоднородности

Время t

f f f

Частота

Рис. 6.6. Высотно-частотные характеристики, иллюстрирующие смещение вниз перегиба а на характеристиках с течением времени

Рис. 6,7, Фотограмма малоподобиых амплитудных кривых, снятых в трех разнесенных точках

вдоль липии, соединяющей обе точки, форма неоднородности остается не изменной; в) дифракционная картина изотропна.

Тогда ход амплитудных кривых, регистрируемых в обеих точках, должен быть подобным или, во всяком случае, иметь подобные участки, которые, однако, сдвинуты во времени вследствие перемещения подобных участков пучка волн - дифракционного поля.

Если принять для простоты, что вектор скорости V направлен вдоль отрезка I, и определить временной сдвиг подобных участков амплитудных кривых через т:, то

(fi. 6)

Коэффициент /о в формуле (6. 6) появляется вследствие того, что скорость перемещения дифракционной картины у земной поверхности вдвое больше скорости дрейфа рассеивающей области. Последнее связано с тем, что излученная вверх волна дважды испытывает допплеровское смещение частоты - при падении на отражающий экран и при отражении от него. Этим обстоятельством объясняется аналогичный множитель у членов vie в формуле (5.32).

Естественно, что если ведутся наблюдения R (t) в трех точках, не лежащих на одной прямой, то по двум временным сдвигам х, можно определить полный вектор скорости: значение V и направление скорости относительно точек наблюдения.

Многочисленные наблюдения показали, что во многих случаях в условиях спокойной ионосферы, когда обеспечивается прием единичного сигнала, амплитудные кривые R (t) действительно подобны (см. рис. 6.3) и позволяют довольно точно определять времена и х. Однако бывают случаи, когда кривые R (t) и R (t), снятые в различных точках, отличаются

друг от друга (рис. 6.7), что обусловлено различными причинами. Например, могут накладываться друг на друга пучки волн, рассеянные несколькими неоднородностями, перемещающимися различным образом друг относительно друга. Возможны случаи, когда размеры неоднородностей меньше L Усложнение дифракционного поля может быть такпсе следствием дробления сигналов в случае возмущенного состояния ионосферы. Не исключено также, что в ряде опытов единичный сигнал не выделяется чисто, а состоит из обыкновенной и необыкновенной волн.

по двум рядам значений амплитуд R (ж, t) и R {х~\-%, i-Ьт), измеряемым в двух различных точках в моменты времени, сдвинутые на т. Легко понять, что максимум рассчитанного таким путем временного коэффициента корреляции Pg (т) не совпадает обязательно с точкой т = О, а сдвинут относительно

нуля на время, равное t (см. рис. 6,2). Поэтому, если обработать амплитудные кривые с помощью формулы (6. 7), то можно получить значение t, если кривые R (t) не подобны.

Однако не всегда известно, обусловлен ли временной сдвиг только скоростью дрейфа F и не является ли он результатом влияния хаотичной скорости движения неоднородности. Поясним это соображение.

Допустим, например, что хаотичная скорость имеет горизонтальную составляющую foa, соизмеримую со скоростью F. Тогда, естественпо, временной сдвиг амплитудных кривых зависит не только от V, но и от геометрической суммы векторов (F-f Fog), и получаемая с помощью формулы (6. 7) скорость есть пе истинная, а кажущаяся скорость дрейфа. С другой стороны, вследствие такого сложного движения неоднородности структура самого дифракционного поля должна усложняться и, в частности, не быть сферически симметричной (изотропной), что вообще нарушает применимость описываемого способа расчета F. Наряду с этим дифракционная картина может также усложняться, скажем, вследствие вытянутой формы неоднородностей. При этих условиях для определения V необходим более сложный анализ кросс-коррелятивной и автокоррелятивной функций. Для этого выбирается модель дифракционной картины вытянутой формы. Она описывается двумя линейными масштабами (полуоси эллипса ) и их ориентацией относительно точек наблюдения. Далее, по трем кривым R (t) и рассчитанным по ним функциям Рд (т:) и Pjj (х) удается в итоге рассчитать как скорость V,

так и составляющую хаотичной скорости ioa- Наряду с этим, в результате такой обработки экспериментальных данных моишо также определить степень вытянутости неоднородностей и их ориентацию в горизонтальной плоскости [52, 53].

Описанные методы анализа экспериментальных данных построены при определенных предпосылках и соответствуют более или менее определенной физической модели не только строения неоднородной ионосферы, по и процессов изменения ее состояния. Еще нет достаточного количества данных, которые позволили бы судить, в какой мере принятая картина отражает реальный ход явлений и правильно их моделирует. Для этого потребуется более детальное изучение временного протекания наблюдаемых явлений, их зависимости от высоты и одновременное изучение спектров размеров

Определение скорости дрейфа в случае, когда кривые R {t) не имеют подобных участков, весьма затруднено и требует использованин более общего метода определения временного сдвига -с, основанного на вычислении кросс-коррелятивной функции амплитуды сигналов, называемой также взаимным коэффициентом корреляции [52]. Этот метод при соответствующей модификации позволяет определять скорость дрейфа, даже если дифракционная картина неизотропна.

В § 5 уже анализировались пространственный и временной коэффициенты корреляции (I) и Р;г () определяемые соответственно по двум рядам значений амплитуд R (t, х) а R {t, x-\-t), регистрируемым в различных точках в одни и те же моменты времени и по одному ряду значений амплитуд сигнала R {х, t) ж R {х, получаемому в одной точке. Коэффициенты

корреляции, как это очевидно, имеют максимумы соответственно при значениях 1=0 и т=.0. Рассчитаем теперь кросс-коррелятивную функцию