Об исследовании пространственно-временных вариаций плотности атмосферы на основе эволюции параметров орбит ИСЗ и разработке дин

Часть I.
ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОЛЕТНИХ ВАРИАЦИЙ ПЛОТНОСТИ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ ПО ЭВОЛЮЦИИ ПАРАМЕТРОВ ОРБИТ ИСЗ
В начале 1969 года Павел Ефимович инициировал работы по исследованию пространственно-временных вариаций плотности верхней атмосферы и разработке динамической модели. В заинтересованные организации было направлено письмо с предложениями объединить усилия по разработке модели и для обсуждения проблем организовать семинар.

Зависимость плотности верхней атмосферы от уровня солнечной активности
По многолетним данным об эволюции параметров движения 15 ИСЗ на орбитах с минимальными высотами 400-1100 км исследовано изменение плотности верхней атмосферы в минимумах 4-х циклов солнечной активности.
Установлено, что средняя плотность верхней атмосферы в минимумах солнечной активности не является постоянной и подвержена вариациям, коррелирующим с потоком радиоизлучения Солнца на волне 10,7 см и геомагнитной возмущённостью с солнечной активностью.
Плотность атмосферы может увеличиваться или уменьшаться в минимумах солнечной активности в течение нескольких циклов.

Атмосфера в периоды минимума солнечной активности
Обнаружено почти линейное уменьшение плотности в минимумах солнечной активности 20, 21 и 22-го циклов для всего диапазона исследуемых высот.
Статистическая обработка полученных результатов для 20-22 циклов солнечной активности дала следующие характеристики среднего снижения плотности:
за 10 лет 4.6% (сигма 1.94%, 25 реализаций),
за 20 лет 8.9% (сигма 4.36%, 11 реализаций).

Долговременный анализ атмосферы
в периоды минимума
солнечной активности
Достигнутое в результате длительного падения минимальное значение плотности не является необычным.
Практически такая же минимальная плотность в минимуме солнечной активности наблюдалась в 1964-1965гг.

Орбиты ИСЗ серии «КОСМОС»

Сферы, Норад
S

Плотность атмосферы в районе минимальной высоты полёта ИСЗ Calsphere-1 в минимумах 20, 21 и 22-го циклов солнечной активности (1964, 1976, 1986, 1996)

Соотношение между среднемесячной модельной плотностью атмосферы для высоты 400 км, вычисленной при средних и фактических значениях индексов в минимумах 19, 20, 21 и 22-го циклов солнечной активности

ВЫВОДЫ
Анализ изменения плотности за 4 цикла солнечной активности позволяет предположить, что обнаруженное продолжительное уменьшение плотности, наблюдавшееся в минимумах 20-22 циклов, не является вековым и вызвано, в основном, особенностями изменения параметров солнечной активности (потока радиоизлучения Солнца и геомагнитной возмущённости) в минимумах 19-22 циклов.

Часть II.
Исследование вариаций,
не описываемых моделями атмосферы
в проекте ОКЕАН

Отклонение (%) реальной плотности от модельной в функции высоты на 7 нисходящих витках, широта от -1° до - 27°, день 195

Отклонение (%) реальной плотности от модельной в функции долготы на 7 нисходящих витках, широта от -1° до - 27°, день 195

Отклонение (% ) реальной плотности от модели ГОСТ -2004
на 7 нисходящих витках, широта от -1° до - 27°, день 195

Отклонение (%) реальной плотности от модели Мсис 2001
на 7 нисходящих витках, широта от -1° до - 27°, день 195

III Динамическая модель атмосферы
ГОСТ-2004

Атмосфера Земли верхняя
Модель плотности для баллистического обеспечения полётов
искусственных спутников Земли
ГОСТ Р 25645.166-2004
Авторский коллектив:
И.И. Волков, д-р техн. наук; А.В. Забокрицкий, канд. техн. наук;
В.В. Пасынков, канд. техн. наук; В.В. Суевалов, канд. техн. наук;
В.Д. Ястребов, д-р техн. наук.
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственный комитет Российской Федерации
по стандартизации и метрологии
Дата введения 2005-01-01
РАЗРАБОТАН
4-м Центральным научно-исследовательским институтом
Министерства обороны Российской Федерации

Модель плотности атмосферы ρ кг/м3

Параметры модели
K0, K1, K2 , K3 , K4, - множители, учитывающие:
K0 - изменение плотности атмосферы, связанное с отклонением среднего взвешенного индекса F81 от фиксированного F0;
K1 - суточный эффект в распределении плотности;
K2 - полугодовой эффект;
K3 - изменение плотности, связанное с отклонением F10.7 от F81;
K4 - зависимость плотности атмосферы от геомагнитной возмущённости;
β - разность между долготой, для которой рассчитывается плотность атмосферы, и долготой с максимальным значением плотности в её суточном распределении, рад;
ϕ - центральный угол между точкой пространства, для которой рассчитывается плотность, и точкой пространства с максимальным значением плотности в её суточном распределении, рад;
ϕ1 - коэффициент модели, равный углу запаздывания максимума плотности по отношению к максимуму освещённости, рад;
A(d) - множитель, характеризующий влияние полугодового эффекта на плотность атмосферы;
d – число суток от начала года;
ai, bi, ci, di, ei, li, ni, ϕ1 - коэффициенты модели, используемые для расчёта плотности атмосферы при различных значениях фиксированного уровня солнечной активности F0;

Сравнение плотности ночной атмосферы ГОСТ 1984, 1990, 2004 и МСИС-2000 (уровень 75)
Отклонения (%)