Способ определения координат всплесков радиоизлучения солнца

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ВСПЛЕСКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ.СОЛНЦА на радиотелескопах с шириной диаграм1-1Ы направленности больше диаметра Солнца,, заключающемуся в приеме сигналов на первой несущей частоте сиг- : нала радиоизлучения Солнца при круfовсм сканировании диаграммы направленности вокруг Солнца, измерении амплитуд нулевой и двух ортогональных составляющих первой .гармоники частоты сканирования без всплеска и во время всплеска, отличают ий с я тем, что, с целью повышения точности определения координат,принимают сигналы на второй несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца и измеряют нулевую и две ортогональные составляющие первой гармоники частоты сканирования на второй несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца одновременно с измерениями на первой несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца, а координаты всплеска определяют по формулам « %сп 02 (- Wecn-()7 гт 02 всп , 02 01 02 всп всп .где -Afli и AOJ ДСП- измеряемые амплиту ды нулевой гармоники без всплеска и g :во время всплеска на i-й частоте ff Ах И д у,-С1иещение центра ра- j доизлучения СолнУ а на первой несущей f .частоте без всплеска,при этом хи .у определяют из системы уравнений 2 . V. оч «llL. Л«. Л,(х.у.) ( ) сл 01 01 01 00 : -« -у где и Ari- измеренные ортого нальные составлятцйе амплитуды первой гармо31ики, ).)Ло1() известные функции,определяющие форму диаграм1й 1 направленности по нулевой ;и первой гармоникам частоты сканирования .

C0IO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН 3(5D G 01 $3 56

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВ,К

k (l

«

"" - -. ппп

АФ2 (1 g)scn (1 д)А

l оа "о« оо осп о« осп

Аоа

02 Всгг о1 бсср

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 2971290/18-09 . (22) 05. 08. 80 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) Г.И. Гаврилов, A Ï. Молчанов и Л.В. Яснов (71) ЛГу им. A. A. Жданова и Ордена

Трудового Красного Знамени институт прикладной геофизики Госкомгидромета (53) 621. ° 396.96(088 ° 8) (56) 1. Боровик В.Н. Об обпределении положения всплесков радиоизлучения

Солнца. — "Солнечные данные", 1963, Р 12, с. 60-69 (прототип ). . (54 ) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ВСПЛЕСКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЦА . на радиотелескопах с шириной диаграм- мы направленности больше диаметра

Солнца,. заключающемуся в приеме сигналов на первой несущей частоте.сигнала радиоизлучения Солнца при круговом сканировании диаграгвы направленности вокруг Солнца, измерении амплитуд нулевой и двух ортогональных составляющих первой .гармоники частоты сканирования без всплеска .и во время всплеска, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности определения координат,принимают сигналы на второй несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца и измеряют нулевую и две ортогональные составляющие первой гармоники частоты сканирования на второй несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца одновременно с измерениями на первой несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца, а координаты всплеска определяют по формулам

;„,SU„„105 . A где до, и Аог всо измеряемые амплиту ,ды нулевой гармоники без всплеска и сО

:во время всплеска íà i-й частоте

:. (i=1 г2 ;

h х и д y ; смещение центра ра; доизлучения Солйца на первой несущей С ,частоте без всплеска, йри этом х . и I .у; определяют из системы уравнений Я

-ю -У где А и АИ вЂ” измеренные ортогональные составлякщие амплитуды первой гармоники, « .A"..(x.S),4 .(x у),A (к y.) иэ вестные функции,определякшие форму диаграммы направленности по нулевой. . и первой гармоникам частоты сканиро вания.

1053030 а2

Ао

2 Всп

+АХ

2 )ecÄ (К К2) ьсп=

О2

"02 есп "а всп

А

2)Всп (1 2)

55 йМ я 02 Всспп всп д +Ll 3, о2 ол

А

02 sec ол gcn где А и А - — измеряемые амилитуды QQ

oi oi ecn нулевой Гармоники беэ всплеска и во время всплеска на, i-ой частоте (i = 1,2);

Ь х и dy — сглещение центра:радиоизлучения Солнца на первой несущей

Изобретение относится к геофизике. и может использоваться для контроля состояния ионосферы и магнитосферы.

Известен способ определения координат всплесков радиоизлучения .Солнца на радиотелескопах с шириной радио- 5 граммы направленности больше диаметра Солнца, заключающийся в приеме сигналов на одной несущей частоте при круговом сканировании диграммы направленности вокруг Солнца, измерении, .fp амплитуд нулевой и двух ортогональных составляющих первой гармоники частоты сканирования без всплеска и во время всплеска (1).

Однако известный способ имеет низ- 15 кую точность определения координат всплесков в том .случае, .когда равносигнальное:. направление не совпадает с центром радиоизлучения СолНца, например, при наличии подвижного основания радиотелескопа.

Цель изобретения — повышение точности определения координат всплесков на Солнце.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения коор динат всплесков радиоизлучения Солнца на радиотелескопах с шириной диаграммы направленности больше диаметра

Солца, заключающемуся в приеме сигналов на первой несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца при круговом сканиронании диаграммы направленности вокруг Солнца, измерении амплитуд нулевой и двух ортогональных;составляющих первой гармоники частоты сканиро-35 вания без всплеска и во время всплеска, принимают сигналы на второй несущей частоте сигнала радиоизлучения

Солнца и измеряют нулевую и две ортогональные составляющие первой гармо- gg ники частоты сканирования на второй несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца одновременно с измере-. ниями на первой несущей частоте сигнала радиоизлучения Солнца, а коорди-45 наты всплеска определяют по формулам, частоте без всплеска, при этом х и у определяют иэ системы уравнений а ("1 " ) A0; 01 (" "4J с где A oq u 4 о4 ec"-èçìåðå ííûå .Ортогональные составляющие амплитуды первой гармоники;

Я„,(xДwД),A""„;;(; ;),A „(; „) вестные функции, определяющие форму, диаграммы направленности по нулевой и первой гармоникам частоты сканирования.

Способ осушествляется следующим образом.

Для определения координат всплесков радиоизлучения Солнца на малых

l полноворот ных радиотелескопах,, имеющих ширину диаграммы направленности более диаметра Солнца (а именно только на таких радиотелескопах можно строить службу диагностики протонов, генерируемых во вспышках), необходимо сканирование диаграммы направленности и определение амплитуд нулевой (т.е. постоянной .составлящей) и двух ортогональных составляющих первой гармоники сканирования на двух удаленных друг от друга, длинах волн.

Таковыми могут быть Л„ =-=2-.3 см и

Л2= 10 см. Волны короче Л„ = 2 см непрозрачны для земной атмосферы, а волны длинее 32= 10 см не подходят, потому что тогда будет трудно совместить электрически два диапазона и диаметр антенн потребуется увеличить в(й2/ "o) раз, что неоправденно по техническим соображениям. Совмещение волн .

Л„ = 2-3 см и Л = 10 см выполнено, а совмещение Л, 3 см и 2 = 10 см Описано подробно в литературе. Сделать волну Л2 близкой к 3„ нельзя из-за

/ того, что разность 02 01 02 Всп Ол всп стремиться к нулю и будет соответственно возрастать ошибка измере ний.

Выберем систему координат с центром в равносигнальном направлении сканирующей диаграммы направленности.

Координаты центра радиоизлучения

Солнца (ЦРС) на 1-волне в этой сисК ( теме обозначим х и у, А;, А„;,А„амплитуда нулевой и . двух ортогональных составляющих первой гармоники при единичном потоке от Солнца. Те же самые величины для реальных„потоков от

Солнца обозначим Аа,,А„„ А;. Последние величины непосредственно из леряются в процессе наблюдений, а функции

Аа;, ф, А". — известны. На каждый момент времени и составляем отношение. сигналов нулевой и первой гармоник 1053030

5 !

Из этой системы определяем величины х! и у! . Это система двух уравнений

Ic двумя неизвестными. Конкретное ее, решение определяется видом нходящих туда функций А 1., А,, А,, которые мо- g х )( гут быть различны для разного типа антенн. В общем виде требуется ее численное решение. Для диаграммы! направлениости, зависящей только от

g + y уравнения (1 ) упроща, d ,ются и принимают вид

-Х -У

" =х 8 (Ю) и " =У8С Е (d8), 25

I где fi(60;) — известные функции толь, ко от д 8!, определяют иэ функции . A А". à Bc — угол сканирования..

1i> !

Запишем выражение для координаты . yg центра тяжести радиоизлучения Солнца

i ecn

F. F.

i ecn х,.=ах 1- +ах . 4 х,:

1 ВС!! 1 1 ВС!! 35 где первых два слагаемых представ-, ляют известное выражение для координаты центра радиоизлучения Солнца (ЦРС) относительно его геометричес- .!й кого центра, а х — координата геометрического центра. Здесь F; и F; ес,1поток радиоизлучения без всплеска и от всплеска, ах . — координата ЦРС

Вне всплеска на 1-волне а д х Qcn координата всплеска (обе измеряются от геометрического центра Солнца).

Если учесть,. что

F всп oisces то получим координату ьх „. Следует подчеркнуть, что только измерения на двух волнах позволяет исключить величину х. Из формулы для йхв, сле55 дует, что для определения координат всплеска нужно определить разность (х„- х ) до всплеска, для чего необходймо провести до всплеска измерения амплитуд нулевой АО4 и двух 60 ортогональных составляющих первой гармоники А,. и А „; и запомнить их.

Далее определяются указанные величины so время всплеска и определяются координаты всплеска. 65

ЯДля определения величин - при е! вс!! флюктуациях слежения по амнлитуле, близкой к полуширине диаграммы направленности, необходимо производить коррекцию нулевой гармоники. Зная иэ (1) х и у!, это делают соответствующим учетом вида функции А ;(х!-у! ).

Точность определения координат зависит как от чувствительности радио,метров, так и от близости к нулю вы ражения Первое не существенно, так

:как современная аппаратура позволяет

Измерять смещение ЭЦРС с точностью несколько секунд. Что касается второго условия, то, поскольку поток от спокойного Солнца обратно пропорционален квадрату длины волны, а средний спектр всплесков в сантиметровом диапазоне характеризуется слабой зависимостью интенсивности от длины волны, выражение в скобках не будет стремиться к нулю. Если все же в какой-то момент всплеска оно равно нулю, то необходимо определить эту разность на другой фазе развития всплеска..

Предлагаемый способ обладает тем, преимуществом по отношению к известным способам определения координат всплесков на Солнце (например, по наблюдению на полноповорстном радиотелескопе с высоким угловым разрешением), что наблюдения могут производиться непрерывно, тем самым можно регистрировать короткоживущие всплески, следить за ними в процессе развития, что не требует сложной системы точного сопровождения при определении координат ЭЦРС, т.е . не требует того., чтобы величина x = О.

В прототипе при неточном слежении за центром Солнца или при несовпадении равносигнального напряжения с направлением на ЦРС возникает погрешность в определении координат всплес О С1! ка, которая имеет величину Х.

1 АоВсп о

В предлагаемом способе эта погрешность исключается. При наблюдении на- . кораблях величина х может достигать

2 Еск, что может на порядок превышать саму координату всплеска. Таким образом, технико-экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа заключается также и в расширении интервала времени слеженИя эа радиоизлучением Солнца, поскольку он может быть применен при наблюдениях на подвижных основаниях — кораблях, без установки систем стабилизации радиотелескопа.

Известно, что с территории СССР

Солнце можно наблюдать в среднем за год только 70% всего времени. Остальное время может быть выполнено только путем наблюдений на кораблях.

При наблюдении на кораблях предлагаемый способ определения координат яв1053030

Составитель Б. Подольный

Техред М,Надь Корректор Г. Решет них.

Редактор М. Ткач

Заказ 8865/43 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. УжгородГ ул. Проектная, 4 ляется единственно возможным. Требования, предъявляемые к службе ,обеспечения радиационной безопасности таковы, что в ней. недопустима какие-либо перерывы (иначе можно пропустить опасное событие). Предложенный способ существенно удешевля ет стоимость наземных установок,так как не требует точного слежения, необходимого в известном способе. В связи с этим он может быть использован эффективно геофизическими служ.бами для целей контроля и прогноза радиационной обстановки, в околоземном космическом пространстве, состояния ионосферы и магнитосферы, прохождения радиоволн, поскольку можно получать непрерывную и более точную и полную картину радиоизлучения Солнца.