Астрономический календарь. Постоянная часть (1981) (1246623), страница 48
Текст из файла (страница 48)
95. Систематические наблюдения блеска Эроса (так же, как и астероида Географ) дают возможность определить направление его оси вращения. 291 Отметим еще один интересный способ наблюдений астероидов, вполне доступный любителю. В начале 1975 г. ожидалось покрытие телом Эроса довольно яркой звезды к Близнецов. Естественно, что «тень» Эроса прочерчивает на поверхности Земли очень узкую полосу. Эта полоса, по расчетам, должна была пройти через восточную часть США; группа любителей астрономии организовала коллективные наблюдения.
Некоторым из ее участников повезло: они видели, как померкла на несколько мгновений и Близнецов, и это дало возможность оценить поперечник Эроса, который оказался близким к 30 км. й 1О. Понятие о методах радиоастрономии Методами радиоастрономии исследуется космическое излучение а длинами воли 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.
Весь этот участок электромагнитного спектра содержит более двадцати октав (одной октаве соответствует изменение длины волны, а также частоты в 2 раза). Таким образом, радиодиапазон, используемыи 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 о 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 астрономические объекты: звезды, галактики, межзвездная среда, атмосферы планет и т. д. Во многих случаях это излучение является тепловым, т. е. возникает в результате столкновений электронов с протонами плазмы, происходящих при тепловых движениях.
Типичными примерами источников теплового излучения могут служить Солнце, ионнзованный водород межзвездной среды, отдельные газовые туманности. Важной разновидностью теплового излучения является моно- хроматическая эмиссия нейтрального водорода на частоте 1420,4 МГц (21 см).
Оно возникает в результате взаимодействия электронов и протонов в атоме. Даже при самых низких 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 «прожить» в ереднем 11 млн. лет. 242 Может случиться, что за это время вращательный момент количества движения электрона (спин) изменит свое направление на противоположное по отношению к магнитному моменту протона.
Если бы электрон и протон можно было уподобить вращающимся волчкам, то это означало бы, что первоначально они вращались в одну сторону, а в конце электрон переворачивается и они вращаются в разные стороны. В каждом случае при этом происходит излучение кванта с энергией йт = 6 10-« эВ, т.
е. в линии Х = 21 см. В некоторых случаях мощность наблюдаемого радиоизлучения оказывается значительно больше возможного верхнего предела теплового радиоизлучения при данной температуре. Так, например, во время больших всплесков мощность радиоизлучения Солнца в тысячи раз превосходит «спокойное» излучение солнечной короны.
В подобных случаях радиоизлучение имеет совсем иную, так называемую нетепловую природу. Наиболее мощными источниками нетеплового радиоизлучения во Вселенной являются квазары, галактики (особенно радиогалактики), а в нашей звездной системе туманности — остатки сверхновых звезд, пульсары и быстрые электроны межзвездной среды. Нетепловое радиоизлучение может возникать в результате одного из нескольких специальных процессов, из которых мы упомянем наиболее часто встречающиеся: 1. Синхротронноеизлучение(т. е. излучение типа, впервые наблюдавшегося в синхротроне) — излучающие электроны, движение которых происходит под действием магнитного поля по спиральной траектории, навивающейся на магнитные силовые линии, обладают очень большими энергиями, так что приходится учитывать эффекты, следующие из специальной теории относительности. Такие релятивистские электроны излучают только в узком конусе в направлении своего движения.
Если в излучающем обьекте 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 (плазмеиные волны). Как известно, плазмой называезся газ, атомы которого ионизованы, а «оторванные» электроны движутся наравне с ними как свободные частицы. 3. Электромагнитное излучение, вызванное одновременными одинаковыми колебаниями электронов во многих атомах и молекулах. Это излучение создает очень мощное монохроматическое излучение и подобно излучению лазера. Для приема и измерения мощности космического радиоизлучения служит специальный инструмент — радиотелескоп.
Он соатоит из антенны, собирающей излучение с определенной площади, характеризуемой аффективной площадью антенны А, и приемника, на вход которого поступает излучение, собранное антенной. В радиоастрономии применяются антенны самых раз- 243 личных типов. Основным и простейшим видом антенн является параболическое зеркало (рис. 9б), в фокусе которого собирается энергия далекого источника (подобно оптическому телескопу).
Рис. 24. парабовивеснвн антенна рвдиотеиескоиа Рт-22 отивиетр 22 нг Горьковского института раднаФнвнк». Эффективная площадь антенны А зависит от направления, из которого приходит регистрируемое излучение. Полярная диа- 4к грамма, изображающая зависимость 0 (ф, 8) = —, А (8, гр), где 8 и ф — углы, характеризующие направление на источник, а Х— длина волны, называется диаграмлой иаправленносгли. В центре диаграммы (8 = ф = 0) эффективная площадь антенны максимальна и равна А,. Эта величина А„выраженная в квадратных метрах, является важнейшей характеристикой радиотелескопа. Для параболической антенны с диаметром Р А, = (и~8) Р'.
На рисунке 97 изображено сечение типичной диаграммы направленности некоторой плоскостью, проходящей через направление, в котором А (8, ф) максимальна и равна А,. Как видно, она состоит из главного и боковых лепестков. Направленность антенны обычно характеризуют полушириной главного лепестка, 244 т, е.
углом.б на рис. 97 между точками диаграммы, где А = '/»Ае Для антенны в виде параболического зеркала диаметром 0 диаграмма симметрична относительно направления А, и все сечения типа, изображенного на рис. 97, одинаковы. Аналогично разрешающей способности оптического объекта полуширина составляет / ж Х7Й. Крупнейшей антенной такого типа является неподвижная 300-метровая чаша радиотелескопа в Аресибо (Пуэрто-Рико), смонтированная в кратере потухшего вулкана. На волне 70 см она дает разрешение 10'. Для / получения очень узких диаграмм направленности используются системы нескольких 'антенн, / / разнесенных на большие расстояния (радиоин- Р о/ер/(/ерометры) .
Радиоинтерферометры, состоящие из двух антенн, удаленных на расстояние /1, имеют диаграммы направленности в виде плоских лепестков, ширина которых примерно такая же, / / как у целого параболоида диаметра д, а длина 4 / определяется разрешением одной антенны («пожевал» диаграмма). о Рис. 97. Диаграина В ПОСЛЕДНЕЕ ВРЕМЯ ОСуЩЕСтВЛЯЮтСЯ ИНТЕР" направленности анферометры с очень большими базами, вплоть тенин. до диаметра Земли (глоба«ьиые интерферометры). Для этого а помощью очень точных часов синхронизуются сигналы, принимаемыедвумя большими радиотелескопами, нередко принадлежащими различным государствам. Такая методика позволяет достигнуть недоступного наземным оптическим телеско.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
