Розподіл метеовеличин та коефіцієнта заломлення повітря в нижньому шарі атмосфери влітку
2.2 Методи обліку радіорефракції
Явище рефракції в атмосфері призводить до помилок виміру координат об'єктів радіотехнічними та оптичними методами. Регулярну складову таких помилок можна враховувати шляхом запровадження відповідних поправок у результати вимірювань. Залежно від мінливості вертикального градієнта коефіцієнта заломлення розрізняють два способи запровадження поправок:
Метод еквівалентного радіусу Землі;
Метод наведеного коефіцієнта заломлення.
2.2.1 Метод еквівалентного радіусу Землі
Він зводить завдання криволінійного поширення радіохвиль до задачі з прямолінійним розповсюдженням. Криволінійну траєкторію променя «розгинають», збільшуючи радіус Землі доти, доки траєкторія променя не виявиться прямолінійною. Радіус Землі, який відповідає прямолінійному променю, називають еквівалентним радіусом і використовують для розрахунків. Еквівалентний радіус Землі дорівнюватиме:
,(18)
де РЕ – еквівалентний радіус Землі,
KP – коефіцієнт пропорційності,
RЗ – радіус Землі.
Коефіцієнт пропорційності визначається формулою:
,(19)
де n0 – значення коефіцієнта заломлення лише на рівні земної поверхні.
Для нормальної атмосфери, вважаючи = - 4 · 10-8 1 / м, RЗ = 6370 · 103 м, n0 = 1, отримуємо KP = 1,33 та RЕ = 8460 км.
При розрахунках, пов'язаних із забезпеченням радіовидимості, слід оперувати з еквівалентним радіусом Землі так само, як із звичайним радіусом Землі за відсутності рефракції.
2.2.2 Метод наведеного коефіцієнта заломлення
Він у тому, що вплив кривизни земної поверхні (отже, і кривизни сферичної шаруватої атмосфери) замінюють впливом додаткового значення коефіцієнта заломлення атмосфери. Для цього криволінійнутраєкторію променя разом із земною поверхнею «розгинають» до тих пір, поки сферична поверхня Землі не перетвориться на плоску, а промінь при цьому матиме іншу кривизну. Відповідний нової рефракції коефіцієнт заломлення атмосфери називається наведеним коефіцієнтом заломлення.
Наведений коефіцієнт заломлення дорівнює:
,(20)
або в N – одиницях:
.(21)
Наведений коефіцієнт заломлення використовують так само, як і звичайний коефіцієнт заломлення в задачах поширення над плоскою Землею [2].
3. Вихідні матеріали та методика їх обробки
Дані за тиском були взяті з «Кліматичного атласу СРСР» [4] для рівня 0 м. Для решти висот (24, 40, 112, 180 м) тиск було розраховано за барометричною формулою:
,(22)
де P – тиск на висоті z,
P0 - тиск на вихідному рівні,
g – прискорення вільного падіння,
R - універсальна газова постійна (287, 05 Дж/кг К),
T – температура у °K.
Обробка матеріалів велася за допомогою процесора Exel. Дані запроваджувалися за датами; для кожної дати значення температури, вологості та тиску вводилися на п'яти висотах (0, 24, 40, 112, 180 м). Для того щоб розрахувати показник заломлення N, ще були необхідні значення пружності водяної пари на всіх висотах по добу. Парціальний тиск е було розраховано за формулою (10). Далі було розраховано значення показника заломлення N за формулою (9) і вертикальні градієнти за формулою (12) (див. додаток таблиця 1).
Після проведення розрахунків було виконано ще додаткові дії:
Із загального масиву даних через автофільтр знаходилися окремо дані з кожної висоті протягом місяця; На цих висотах було пораховано середньомісячні значення t, f, e, P, N,dN/dH та їх середньоквадратичні відхилення (див. додаток таблиці 2, 3, 4, 5, 6);
За середньомісячними значеннями t, f, e, N кожної висоті були побудовані графіки вертикальних профілів цих величин (див. аналіз графіків і самі графіки у розділі 4);
Було пораховано повторюваність різних видів рефракції за значеннями вертикального градієнта dN/dH (див. таблиці 2,3).
Після проведення всіх розрахунків було зроблено аналіз отриманих результатів (див. розділ 4).
4. Вертикальні профілі радіометеорологічних величин
Як було зазначено раніше, за середньомісячними значеннями t, f, e, N кожному висоті були побудовані графіки вертикальних профілів цих величин (таблиця 1).
Таблиця 1 – Середньомісячні значення радіометеорологічних величин різних висотах