Способ измерения вертикальной составляющей скорости ветра в ионосфере Советский патент 1990 года по МПК G01S13/00 

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано для наземных измерений профиля вертикальной составляющей скорости ветра на высотах нижней ионосферы.

Цель изобретения - повьшение точности измерений за счет уменьшения ошибки, обусловленной влиянием горизонтальной составляющей скорости ветра.

Работа.по данному способу происходит следующим образом,

Первоначально формируют искусственную периодическую структуру горизонтальных неоднородно.стей ионосферной плазмы, для чего излучают в зенит возмущающий радиосигнале При этом длину возмущающего радиоизлучения Л„ выбирают большей критической длины волны F - слоя ионосферы Л , в результате чего излученный радиосигнал отражается от зтого слоя. За счет интерференции падающей и отраженной радиоволны во всем высотном интерва- ле от уровня Земли до высоты отражения формируется стоячая радиоволна, возмущающая ионосферу, Возмущающе е воздействие стоячей волны проявляется в перераспределении электронов в поле этой волны таким образом, что в течение нескольких секунд формируется искусственная периодическая структура горизонтальных неоднород- ностей ионосферной плазмы.

Поскольку возмущающая радиоволна направлена в зенкт, пространственный период этой структуры равен Ь 0,5K.i. Положение ; сформированнойi искусственной периодической структуры в пространстве фиксировано и определяется фазой, отраженной от ионосферы возмущающей радиоволны, а также величиной и направлением вертикальной составляющей скорости ветра Поскольку время ч фopмиp6вaнияf искусственной периодической структуры не превышает нескольких секунд, а ее пространственный период I. составляет нес- jKonbKo десятков метров, то для величин вертикальной составляющей ,скорости ветра V до 3-5 м/с выполняется условие L VL , для типичных ионосферных условий на высоте 50-100 км величина вертикальной составлякщей скорости ветра составляет около 1 м/с и вертикальная составляющая скорости ветра практически не уменьшает интенсивности формируемой структуры В случае больших скоростей ветра

измеренд1я могут быть проведены при увеличении пространственного периода структуры,

Пеле выключения возмущающего

радиоизлучения из-за большого числа соударений электронов и ионов с нейтральными молекулами структура увлекается движением нейтрального газа. Непосредственно по окончании

формирования периодической структуры горизонтальных неоднородностей ионосферной плазмы излучают в зенит последовательность радиоимпульсов, длина волны которых удовлетворяет условию А 2L, и принимают пос- ледовательность радиоимпульсов, рассеянных периодической структурой горизонтальных неоднородностей ионосферной плазмы,

Выбранное соотношение длины волны последовательности зондирующих ра- диоимпульсъв и пространственного периода сформированной структуры обеспечивает когерентное сложение отраженных сигналов и вследствие этого их уверенный прием даже при относительно слабых искусственных неодно- родностях ионосферной плазмы.

При приеме измеряют от импульса

к импульсу скорость изменения фазы несущей в последовательности рассеянных искусственной структурой неоднородностей радиоимпульсов в той их части, которая соответствует .исследуемой высоте, Это может быть достигнуто, например, измерением от импульса к импульсу соответствующей исследуемой высоте фазы несущей, и определением ее изменения 4Ч за время At, Конкретное значение отрезка времени ut определяется заданной точностью измерений и составляет около 1 Со

Поскольку искусственная периодн- ческая структура неоднородностей ионосферной плазмы имеет значительг- ные горизонтальные размеры, изменение от импульса к импульсу фазы несущей в принятой последовательности радиоимпульсов обусловлено в основ- ном перемещением этой структуры в вертикальном направлении и практически не зависит от величины горизон- ташьной составляющей скорости ветра, Вертикальную сост5авляющих скорости ветра определяют по формуле

V -- W 41Г

3 2533084

где W - скорость изменения фазы несу- вертиклаьной составляющей скоростн, щей в принятых радиоимпульсах (поло- направленной вниз, отрицательное - жительиое значение W соответствует вверх).