De ionosfeercorrectie bij afstandmeting
naar een buitenaards object
1 fs
ft J
icht radi°^
1 JJt
-71
door prof. ir. J. C. de Munck, hoogleraar aan de Afdeling der Geodesie van de TH
Delft.
SUMMARY
Ionospheric correction for (pseudo) range measurement to satellites
If range- and doppler measurements to a satellite are corrected for the ionospheric range effect by
using two radio frequencies, some higher order terms will remain. In this paper these terms are
calculated for a simple model of the ionosphere, starting from the refraction theory of Moritz. One
of the conclusions is that the earth magnetic effect is not always negligible.
1. Inleiding
In een vorig nummer van dit tijdschrift heb ik een
stukje geschreven over de (hoek)refractie in de iono-
sfeer [1]*), die wel interessant is uit fysisch oogpunt,
maar die nauwelijks invloed kan hebben op de geode
tische metingen. De correcties voor de looptijd in de
ionosfeer zijn echter wel van belang, met name bij
metingen met behulp van radiosatellieten (Doppler-
satellieten, Global Positioning System") en bij de
zeer lange basisinterferometrie („VLBI").
Het looptijdeffect in de ionosfeer kan klein worden ge
houden door te werken met een zeer hoge frequentie,
terwijl ook een groot deel van het effect kan worden
geëlimineerd door te werken met twee frequenties. Er
blijft dan nog een resteffect over, waaraan in de litera
tuur niet dikwijls aandacht wordt besteed. Iets over
dit onderwerp vindt men in [2], [3] en [4], In deze arti
kelen wordt echter weinig of geen aandacht besteed
aan de invloed van het aardmagnetische veld.
In het onderhavige artikel worden voor een bepaald
soort eenvoudige ionosfeermodellen analytische for
mules afgeleid, waarmee de verschillende resteffec-
ten kunnen worden berekend. Omdat de modellen
zeer eenvoudig zijn (vooral omdat ze slecht verifieer
baar zijn), moeten de uitkomsten worden opgevat als
schattingen. De formules kunnen verder worden ge
bruikt om de invloed van speciale omstandigheden in
de ionosfeer te schatten.
2. Algemene formule voor de looptijdcorrectie
in de ionosfeer
Moritz geeft in [5] de optische (fase)weglengte s (dat
is de faselooptijd gedeeld door de lichtsnelheid in de
vrije ruimte, c) in een reeksontwikkeling in machten
van een grootheid, die van de orde van grootte is van
(n2 1), als n de brekingsindex voorstelt, die een
functie is van de plaats in een inhomogeen medium. Ge
schreven in een voor ons bruikbare vorm geldt volgens
Moritz:
s s - - Ss (l-n2)dX - - Is (1-n2)2dX -
dX
(1)
Hierin is:
s de optische weglengte tussen begin- en eind
punt (zie figuur 1)
s de afstand langs een rechte lijn tussen be
gin- en eindpunt
X, Y, Z cartesische coördinaten met het beginpunt
als oorsprong en waarvan de X-as door het
eindpunt gaat
n de brekingsindex op de X-as
en-|§ afgeleiden op de X-as en
d Y
een coördinaat die samenvalt met de X-as.
Figuur 1.
De voortplanting van radiogolven in een als homogeen
te beschouwen deel van de anisotrope ionosfeer wordt
beheerst door een ingewikkelde betrekking, die de (fa-
se)brekingsindex n geeft als functie van een aantal para
meters. Als de frequentie van de radiogolf voldoende
hoog is, dan kan deze z.g. Appleton-Hartree formule
meestal worden vervangen door de quasi longitudinale
benadering*) (zie bijvoorbeeld [6]), die luidt:
r2/f2
Waarin
f0 de plasmafrequentie; dat is een grootheid met de
dimensie van een frequentie, die (vrijwel) alleen af
hangt van het aantal vrije elektronen Ne per m3 (f i
80,5 IMe Hertz2)
f de frequentie
fL een grootheid met de dimensie van een frequentie,
die een maat is voor de component van het aard
magnetische veld in de voortplantingsrichting (fL
1 400 000 Hz) en waarin het teken afhangt van de
polarisatietoestand van de golf.
Als f fL kan bovenstaande vorm worden benaderd
door:
(2)
De nummers 1 t.m. 9 verwijzen naar Literatuur" aan het eind
van dit artikel.
In het quasi-transversale geval, dat in de buurt van de magne
tische evenaar kan optreden, wordt 1 n2 fjj/f2 termen
van de orde van grootte van fjjfj;/f4 voor het longitudinale
geval. Deze resttermen blijken zeer klein te zijn, zie AsR in
tabel 3.
NGT GEODESIA 82
429
