ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ИОНОСФЕРА ЗЕМЛИ ВЕРХНЯЯ
МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ В ПЛОСКОСТИ ГЕОМАГНИТНОГО ЭКВАТОРА
Издание официальное
ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Институтом земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Российской Академии наук и Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации Госстандарта России
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 01.11.1994 г. № 255
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
© Издательство стандартов, 1995
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта России
II
ГОСТ Р 25645.158—
СОДЕРЖА НИЕ
1 Область применения...........*
2 Нормативные ссылки...........*
3 Определения и обозначения .............
4 Общие положения...............
5 Входные параметры модели.............
О Вспомоппсльные параметры и функции модели •.......
7 Модель распределения концом i рации электронов ионосферы Земли над
ieoM а гчнтным экватором в интервале высот 1000—20 000 км . Приложение А. Значения географической широты юомагнитного экватора
в зависимости от географической долготы........
Приложение В. Значения концентрации электронов
и высотного масштаба изменения концентрации электронов.
Приложение В. Примеры расчетов концентрации электронов.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ИОНОСФЕРА ЗЕМЛИ ВЕРХНЯЯ
Модель распределения концентрации электронов в плоскости геомагнитного экватора
Earth's uppermost ionosphere. Mode! ot distribution ol the concentration of electrons in the flat of geomagnetic equator
Дата введения 1995—07—01
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт устанавливает модель распределения средних за месяц концентраций электронов ионосферы Земли над геомагнитным экватором в интервале высот 1000—20000 км на любых долготах для любого времени суток различных дней года и уровней солнечной активности.
Стандарт предназначен для определения количества электронов ионосферы Земли, воздействующих на технические устройства в космическом пространстве, а также проектирования средств радиосвязи и радионавигации.
Стандарт не распространяется на периоды ионосферных бурь.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 24375-80 Радиосвязь. Термины и определения
ГОСТ 25645.146-89 Ионосфера Земли. Модель глобального распределения концентрации, температуры и эффективной частоты соударений электронов
3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
В настоящем стандарте применяют следующие термины и обозначения
Издание официальное
2-350
Термин |
Обо*» I i чение |
Пояснение |
Солнечная ак
ТИВНОСТЬ |
|
Комплекс процессов, происходящих в атмосфере Солнца, оказывающих воздействие на межпланетное пространство и, в частности, на Землю Уровень Солнечной активности характеризуется индексами Наиболее употребляемый индекс — число Вольфа |
Число Вольфа |
W |
Международное относительное число солнечных пятен, определяемое ежесуточно |
Среднее зна чение числа Вольфа |
Г |
Значение, полученное усреднением ежесуточных чисел Вольфа за интервал в 31 сутки, центрированный на заданную дату |
Ионосферная
буря |
— |
По ГОСТ 24375 |
Геомагнит ныи зкватор |
|
Линия на поверхности Земли, где магнитное наклонение равно нулю |
|
4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ |
4 1 Модель распределения средних за месяц значений концентраций электронов ионосферы Земли над геомагнитным экватором в интервале высот 1000—20 000 км (ниже модель) представлена в аналитическом виде. Входные параметры модели приведены и разделе 5 Формулы, по которым определяют значение концентрации электронов на основе входных параметров, приведены в разделах 6 и 7.
4 1 1 Таблица, по которой для заданной географической долю-ты определяют географическую широту геомагнитного экватора, приведена в приложении А. В этой таблице долгота приведена с шагом 10°. Если выбранное значение не совпадает с табличным, для определения широты геомагнитного экватора используют линейную интерполяцию
4.1 2 Модель не имеет разрывов при непрерывном изменении любого из входных параметров модели и высоты в интервале 1000-20 000 км.
4.1.3 Концентрация электронов над геомагнитным экватором на высоте 1000 км задастся по ГОСТ 25645.146, для обеспечения стыковки данной модели с нижележащей ионосферой (приложение Б).
4.2. Для проверки правильности использования модели в приложении В приведены таблицы тестовых расчетов по модели средних за месяц значений концентрации электронов над геомагнитным экватором в интервале высот 1000—20 000 км.
2
ГОСТ Р 25645J 58—94
4.3 Погрешности модельных значений концентрации электронов определены как относительные средние квадратические отклонения этих значений от реальных средних за месяц для данных гелио-геофизических условий.
Эти погрешности составляют:
±20%—Для интервала высот 3000—15000 км;
±35% —для интервала высот 15 000—20 000 км.
Для интервала высот 1000—3000 км погрешность совпадает с погрешностью концентраций электронов над геомагнитным экватором на высоте 1000 км по ГОСТ 25645.146.
5 ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИ
5.1 Для определения концентрации электронов над геомагнитным экватором в интервале высот h от 1000 до 20 000 км необходимо задать:
восточную географическую долготу выбранной точки над геомагнитным экватором Я в градусах;
дату, по которой определяется номер дня в году ND\
Т — местное время в часах;
среднее значение числа Вольфа W.
5.2 По заданной долготе Я с помощью таблицы приложения А определяют географическую широту выбранной точки над геомагнитным экватором ср в градусах.
5.3 По заданным параметрам и таблицам приложения Б определяют дополнительные параметры: концентрацию электронов на высоте 1000 км //(1000) и Я—характерный высотный масштаб изменения концентрации электронов.
5.3.1 Таблицы приложения Б приведены для следующих исходных данных: географических долгот Я.=30, 150 и 270°; марта, июня, сентября, декабря (значения параметров отнесены к 15-му числу каждого месяца, т. е. к номерам дней в году ND—74, 166, 258, 349, соответственно); средних значений числа Вольфа 10, 100, 150.
5.3.2 Для промежуточных значений Я, ND, Т и W значения Я (1000) и Я определяют линейной интерполяцией.
5.4 Величины Я, Л'D, Т, W, Л'(ЮОО) и Я являются входными параметрами модели.
6 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ФУНКЦИИ МОДЕЛИ
6.1 Вспомогательные параметры Л о = (1 + 0,7cos (п (Я ■+ 70) /180)) • (1 + cos (2я (ND + 16) /365,25)), (1) 2* i
ГОСТ Р 25645.158-94
Ai=l—0,1соз(я (Г—4)/12), (2)
Аг= 1 +Q,2W\ (3)
Ла = 1+0,001 W. (4)
6.2 Вспомогательные функции
Вспомогательная функция от высоты — расстояние от центра Земли до высоты h в радиусах Земли /?Е=6370 км:
L=l+h/RE. (5)
Вспомогательная функция, которая зависит от высоты h через L
A (I) = l—exp (—0,04L<). (6)
Вспомогательная функция, которая содержит вспомогательный параметр Л0 и зависит от высоты h через L и A (L)
B(L) =0,5Л0-Л (L)—0,7/.-ехр(0,Мо-Л (L)). (7)
7 МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ ИОНОСФЕРЫ ЗЕМЛИ НАД ГЕОМАГНИТНЫМ ЭКВАТОРОМ В ИНТЕРВАЛЕ ВЫСОТ 1000—20 000 КМ
По входным параметрам и вспомогательным параметрам и функциям модели определяют последовательно:
высотное распределение концентрации электронов N(h), м-3, в интервале 1000—6370 км:
-V(ft) = .V, (/i) =;V(1000) • exp((1000—h)f(H-L2)), (8)
высотное распределение концентрации электронов N(h), м-3, в интервале 6370—20 000 км:
N(h) = Nг(Ь.) =3- 10Mi- Л2-ехр (А3-В (L)). (9)
Уравнения (8) и (9) совместно со вспомогательными параметрами и функциями (I) — (7) являются моделью распределения средних за месяц значений концентрации электронов ионосферы Земли над геомагнитным экватором в интервале высот 1000— 20000 км.
4
ГОСТ Р 25645.158-94
ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)
Значения гееографической широты геомагнитного экватора в зависимости от географической долготы
Углы в градусах |
Долгота |
Широта |
Долгота |
Широта |
10.0 |
10.43 |
190,0 |
0.36 |
20.0 |
10.06 |
200,0 |
—0,42 |
30,0 |
9,G0 |
210.0 |
—1,37 |
40.0 |
9.10 |
220,0 |
—2.84 |
50.0 |
8.76 |
230,0 |
-4.01 |
G0.0 |
8.G0 |
240.0 |
— 1 15 |
70,0 |
8.74 |
250.0 |
—4,37 |
80.0 |
9,29 |
260,0 |
—6.34 |
90.0 |
9,82 |
270.0 |
-9.73 |
100.0 |
9,83 |
280,0 |
— 12.75 |
110,0 |
9.27 |
290.0 |
— 14.46 |
120,0 |
8.38 |
300.0 |
— 14.12 |
130.0 |
7.48 |
310,0 |
-10.41 |
140.0 |
7.07 |
320,0 |
—3 90 |
150.0 |
7.05 |
330.0 |
2,66 |
1С0.0 |
G.25 |
340,0 |
7 44 |
170,0 |
4,07 |
350,0 |
9.95 |
180,0 |
1.76 |
300,0 |
10,G2 |
|
В
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (рекомендуемое )
Таблицы Б.1—Б.36
Значения концентрации электронов на высоте 1000 км N (1000) и высотного масштаба изменения концентрации электронов Н для трех уровней солнечной активности: №=10, IV'= 100. №=150
ЗНАЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ И ВЫСОТНОГО МАСШТАБА ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ
Таблица Б.1
Долгота —30°, U7=10, HD —7А |
т, Ч
А (1000). м-3 //, км |
0
3.72 4 10 401,9 |
2
2.38+10
457,7 |
4
1.17 + 10 С00.3 |
в
1.58+10
531.5 |
8
4,02 + 10 392.9 |
10
6.12+10
•354,5 |
Т, ч
/V(IOOO). м-3 //, км |
12
6,55+10
352,8 |
14
0,90+10
351.2 |
16
8,88+10
330,4 |
18
1.33+11
299,7 |
20 9.91 + 10 318,1 |
22
6.12+10
354.6 |
|
Таблица Б2 |
Долгота — 150°, № = 10, HD =- 74 |
Т, ч |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
iV(1000), м~3 |
4.26+10 |
2.37 НО |
9.81+09 |
1.56+10 |
3,76+10 |
6.33+10 |
//, км |
378,6 |
447,2 |
629,4 |
519,7 |
392,4 |
345.0 |
Т, ч |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
ДфООО), м-*3 |
7.15+10 |
7,03+10 |
9.28+10 |
1.43+11 |
1.07+11 |
6.88+10 |
//, км |
338.6 |
343.1 |
321,3 |
290,4 |
307.2 |
337,7 |
|
Таблица БЗ |
Долгота = 270°, №=10, HD — 74 |
Т, ч
jV(1000), м-3 //. км |
00
4,39+10
398.0 |
02
2,36+Ю
481,3 |
04
1,14+10
645,1 |
06
1,89+10
523,0 |
08
4,42+10
397,4 |
10
6,38+10
363,4 |
Т, ч
W(1003), м-3 //, км |
12
6,82+10
361,7 |
14
6.79+10
365,5 |
16
9.90+10
332,4 |
18
1,68+11.
293,3 |
20
1.17+11
315,6 |
22
7,50+10
348,2 |
|
6 |
ГОСТ Р 25645.158-94 |
Таблица Б4
Долгота = 30°, №=10, N£=166 |
Т, ч
N(1000), м*3 //. км |
00 2,014 10 466,6 |
02
1,32410
537,3 |
04
9,00409
631.0 |
06
1,94410
466,1 |
08
3,70410
385,0 |
10
4,95410
360,2 |
Т, ч
N(1000). м~3 //, км |
12
5.28410
358,7 |
14
5.84 4 10 352.4 |
16
7,09410
336.4 |
18
8.46410
321,2 |
20
5.36410
357,2 |
22
3.31410
403,8 |
_ Таблица Б5
Долгота = 150°, №=10, N£)=*= 166 |
Т, ч
Л (1000), м-3 //. км |
00
2.14410
456.8 |
02
1.42410
522,2 |
04
8,85 ЬОЭ 635,9 |
06
1,81410
477,2 |
08 3.434 Ю 393,3 |
10
4,504 10 369,7 |
7 ч
Д'(ЮОО), м-3 //. им |
12
4.604 10 372,3 |
И
5.54 4 10 357,3 |
16
7,19410
335.2 |
18
9.32410
313.9 |
20
5.76410
350.5 |
22 3,54 4 10 395,9 |
_ Таблица Бб
Долгота = 270°, ТУ =10, N£=166 |
7\ ч
Л'(ЮОО), м-3 //. км |
00
2,22 >-10 451.0 |
02
1,47410
515,8 |
04
8.32409
655.0 |
06 1.54 410
еоб.б |
08
3,63410
387,1 |
10
5,054 10 358.2 |
Г, ч
N(1000), м~3 //, км |
12
5,464 10 355.5 |
14
6,37 И 0 344,6 |
16
7,65410
330,0 |
18
9.46410
312,8 |
,20
6,31410
342,4 |
22
389410
385,1 |
_ Т а б л и ц а Б 7
Долгота = 30°, №=10, N£ = 258 |
Г, ч
N(1000), м-3 /У, км |
00
2.73410
442,4 |
02 1.854 Ю 500.4 |
64
1,01410
640,4 |
06 1.76 НО 509.3 |
08
3.76410
400.2 |
10
5.88 410 358.1 |
Т, ч
N(1000), м-3 Я. км |
12
6.13410
358,7 |
14
6,45410
357.1 |
16
8,02-40
338,7 |
18
9,51410
323.7 |
20 6.44 4 10 354,1 |
22
4,28410
391,2 |
|
7 |