Инструкция для решения прямой задачи

(нахождение действующих высот отражения)

1. Аппроксимировать полученный график высотного профиля электронной концентрации ионосферы в виде кусочно-линейной функции.

2. Для работы с программой скопируйте файл “C:\StudProg\Vertical_sounding\Otragenie.xmcd” (или всю папку “C:\StudProg\Vertical_sounding\”) в свою папку (например, “C:\%USER%\%FAMILY_NAME%\”, где %USER% - имя пользователя, под которым вы вошли в систему (папка может иметь английское имя); %FAMILY_NAME% - ваша фамилия (полностью)) и оттуда запускайте программу. Как правильно копировать (чтобы не возникло недоразумений) описано в разделе “Копирование файла или папки”.

Программа находит истинную высоту отражения обыкновенной волны от ионосферы из условия: , где – угловая плазменная частота электронов, – частота заполнения волнового пакета.

Вводится частота заполнения волнового пакета и первая, если считать от поверхности Земли, функция, задающая электронную концентрацию ионосферы. Если решение попадает в пределы, в которых задана функция, то оно и является истинной высотой отражения, если не попадает, то нужно ввести следующую функцию, задающую электронную концентрацию ионосферы.

Также нужно помнить, что на частотах о-волна не отражается от ионосферы. Максимум плазменной частоты слоя называют его критической частотой:

.

Далее программа находит приблизительное значение истинной высоты отражения необыкновенной волны от ионосферы из условия: при , где -круговая гирочастота. В земных условиях: В программе Oslablenie.xmcdпредусмотрено уточнение истинной высоты отражения.

3. Для работы с программой скопируйте файл “C:\StudProg\Vertical_sounding\Oslablenie.xmcd” (или всю папку “C:\StudProg\Vertical_sounding\”) в свою папку (например, “C:\%USER%\%FAMILY_NAME%\”, где %USER% - имя пользователя, под которым вы вошли в систему (папка может иметь английское имя); %FAMILY_NAME% - ваша фамилия (полностью)) и оттуда запускайте программу. Как правильно копировать (чтобы не возникло недоразумений) описано в разделе “Копирование файла или папки”.

Программа находит действующие высоты отражения, время запаздывания и коэффициент ослабления поля волнового пакета при распространении в ионосфере.

Действующая высота отражения волнового пакета о-волны находится по формуле:

,

где – угловая частота заполнения волнового пакета,

– показатель преломления

о-волны, – время распространения волны до уровня отражения в ионосфере в секундах, с – скорость света в вакууме, verh1– истинная высота отражения о-волны, в формуле для нахождения показателя преломления введены следующие безразмерные параметры:

, , ,

где – эффективное число соударений электронов с нейтральными частицами, – вектор угловой гирочастоты электронов (частота, с которой свободный электрон вращается вокруг силовых линий магнитного поля Земли ), где e и m – заряд и масса электрона, – магнитная проницаемость вакуума. При использовании численных значений e, m, получаем .

– квадрат угловой плазменной частоты электронов, где Ne(z) – электронная концентрация с размерностью , e и m – заряд и масса электрона, – диэлектрическая проницаемость вакуума. При использовании численных значений e, m, и замене значений Ne с на значение с , , , -угол между вектором направлением распространения (в рассматриваемом случае – осью z, ортогональной к земной поверхности).

Вводится частота заполнения волнового пакета, электронная концентрация, истинная высота отражения, соответствующая заданной частоте заполнения, напряженность магнитного поля Земли, угол между вектором напряженности магнитного поля Земли и направлением распространения.

Если электронная концентрация ионосферы задана двумя функциями n1(z) на высотах (0, z1) и n2(z) на высотах (z1, z2), то электронная концентрация записывается в следующем виде: .

Если тремя функциями, то .

Если четырьмя функциями: .

Если пятью функциями: .

Если программа не находит конечного решения, то это означает, что истинная высота отражения задана не точно (выше координаты точки поворота) и следует уточнить верхнюю границу интегрирования (verh) используя график подынтегральной функции и ее значение на верхнем пределе (r1(verh)).

4. Для работы с программой скопируйте файл “C:\StudProg\Vertical_sounding\Istin.mcd” (или всю папку “C:\StudProg\Vertical_sounding\”) в свою папку (например, “C:\%USER%\%FAMILY_NAME%\”, где %USER% - имя пользователя, под которым вы вошли в систему (папка может иметь английское имя); %FAMILY_NAME% - ваша фамилия (полностью)) и оттуда запускайте программу. Как правильно копировать (чтобы не возникло недоразумений) описано в разделе “Копирование файла или папки”.

Задается электронная концентрация, частота заполнения и истинная высота отражения с точностью до первой цифры после запятой (с точностью до метров).

Рассматривается подынтегральная функция в зависимости от истинной высоты отражения z2: вторая цифра после запятой определяется исходя из того, что до этой высоты подынтегральная функция возрастает, а после нее убывает. Остальные числа после запятой определяются аналогичным способом.