Запрос:

Установить плагин

Рекомендую
0 0

О методах радиоастрономии.


Методами радиоастрономии исследуется космическое излучение с длинами волн от нескольких десятых долей миллиметра (субмиллиметровый диапазон) до нескольких сотен метров. Коротковолновая сторона смыкается с инфракрасным диапазоном, а длинноволновая ограничивается сильным поглощением низкочастотных радиоволн в межзвездной плазме. Этот участок электромагнитного спектра содержит более 20 октав (одной октаве соответствует изменение длины волны и частоты в два раза). Радиодиапазон, используемый в астрономии, во много раз превышает оптический, на который приходится менее одной октавы. Сантиметровый, дециметровый и метровый участки спектра беспрепятственно проходят через земную атмосферу. Волны короче 1,25 см в той или иной степени поглощаются молекулами кислорода и водяных паров, так что наблюдениям с Земли доступны лишь некоторые узкие участки спектра, да и то в условиях пониженной влажности. Радиоволны длиннее 15 - 30 м отражаются земной атмосферой и доступны только внеатмосферным наблюдениям.
Источниками космического радиоизлучения являются практически все внеатмосферные объекты: звезды, галактики, межзвездная среда, атмосферы планет и т.д. Во многих случаях это движение является тепловым, т.е. возникает в результате столкновений электронов с протонами плазмы, происходящих при тепловых движениях. Типичными примерами источников теплового излучения могут служить Солнце, ионизированный водород межзвездной среды, отдельные газовые туманности.
Важной разновидностью теплового излучения является монохроматическая эмиссия нейтрального водорода на частоте 1420,4 МГц (21 см). Оно возникает в результате взаимодействия электронов и протонов в атоме. Даже при температурах вблизи абсолютного нуля у большинства атомов газообразного водорода электрон обладает энергией, превышающей энергию электронов у остальной части атомов на 6 миллионных долей электрон-вольта. С этим ничтожным избытком энергии водородный атом в вакууме способен просуществовать в среднем 11 млн. лет, а в межзвездной среде вследствие столкновений между атомами это время уменьшается до 10 лет. За это время спин (вращательный момент количества движения) электрона меняет свое направление на противоположное по отношению к магнитному моменту протона. При этом происходит излучение кванта с энергией 6х10-6 эв, т. е. в линии с длиной волны = 21 см.
Радиоизлучение на длине волны 21 см позволяет исследовать водород, недоступный никаким другим методам наблюдений, находящийся в самых холодных и темных областях Галактики и, тем не менее, занимающий подавляющую часть плоской ее составляющей. По международным соглашениям на Земле запрещена генерация радиоизлучения на некоторых длинах волн, в том числе и на длине волны 21 см.
В некоторых случаях радиоизлучение имеет иную, нетепловую природу. Наиболее мощными источниками нетеплового радиоизлучения во Вселенной являются квазары, галактики (особенно радиогалактики), а в нашей Галактике туманности - остатки сверхновых звезд, пульсары и быстрые электроны межзвездной среды. Нетепловую природу имеет и радиоизлучение Солнца во время вспышек.
Нетепловое излучение возникает в результате ряда процессов, наиболее часто встречающимися из которых являются следующие:

1. Синхротронное излучение - излучающие электроны, движение которых происходит под действием магнитного поля по спиральной траектории, навивающейся на магнитные силовые линии, обладают очень большими энергиями. Такие релятивистские электроны излучают только в узком конусе в направлении своего движения. Если в излучающем объекте имеется преимущественное направление магнитного поля, то это излучение оказывается поляризованным.

2. Электромагнитное излучение, вызванное одновременными одинаковыми колебаниями многих заряженных частиц (в первую очередь электронов) в плазме (плазменные волны). Плазма - газ, атомы которого ионизированы, а «оторванные» электроны движутся наравне с атомами как свободные частицы.

3. Электромагнитное излучение, вызванное одновременными одинаковыми колебаниями электронов во многих атомах и молекулах. Эти колебания создают очень мощное монохроматическое излучение, подобное излучению лазера.

Для приема и измерения мощности космического радиоизлучения служит специальный инструмент - радиотелескоп. Он состоит из антенны, собирающей излучение с определенной площади, характеризуемой эффективной площадью антенны, и приемника, на вход которого поступает излучение, собранное антенной.
Интерферометры - системы нескольких антенн, разнесенных на большие расстояния. В последнее время осуществляются интерферометры с очень большими базами, вплоть до диаметра Земли (глобальные интерферометры).
Важную роль играет также применение методов радиолокации. Вначале оно ограничивалось наблюдением сигналов, отраженных от метеоров. Сейчас удалось получить отраженные сигналы от Луны, планет и даже Солнца. Анализ отраженных сигналов позволяет уточнить расстояния, скорость вращения планет вокруг оси и некоторые свойства поверхности, исследовать движение и физические параметры вещества на Солнце.

Рекомендации Друзья