Радиоволны и радиотелескопы
До недавнего времени небесные светила изучались почти исключительно в видимых лучах спектра. Но в природе существуют еще невидимые электромагнитные излучения. Они не воспринимаются даже с помощью самых мощных оптических телескопов, хотя их диапазон во много раз шире видимой области спектра. Так, за фиолетовым концом спектра идут невидимые ультрафиолетовые лучи, которые активно воздействуют па фотографическую пластинку — вызывают ее потемнение. За ними располагаются рентгеновские лучи и, наконец, гамма-лучи с самой короткой длиной волны.
Если за красным краем солнечного спектра поместить термометр, то он будет нагреваться под действием инфракрасных (тепловых) лучей. Как бы продолжением их в непрерывной спектральной гамме являются радиоволны. Область радиоволн можно считать почти неограниченной, так как теоретически возможны электромагнитные волны очень большой длины. Но для большинства электромагнитных излучении воздух непрозрачен. Из всех излучений, возникающих в космосе, поверхности Земли достигает лишь ничтожная их доля.
Мы смотрим в просторы Вселенной сквозь два «окна». Первое расположено в области видимых и тепловых лучей и длинноволнового ультрафиолета. Поток же коротковолновых излучений начисто срезается — поглощается озоном, находящимся в атмосфере на высоте от 30 до 50 км. Считайте, что нам повезло! Ведь эти лучи крайне опасны для жизни. Исчезни озон — они убили бы на Земле практически все живое.
Многие тысячелетия люди наблюдали Вселенную только сквозь узкое «оптическое окно» атмосферы. Они даже не подозревали, что есть еще другое «окно» прозрачности, значительно более широкое. Лежит оно в области радиоволн.
Левый край «радиоокна» отмечен ультракороткими радиоволнами, имеющими длину 1,25 см. Радиоволны с меньшей длиной волны (кроме волн с длиной около 8 мм) поглощаются молекулами кислорода и водяных паров.
Правый край «радиоокна» ограничен 30-мстровыми волнами, так как волны длиной более 30 м почти полностью отражаются от земной ионосферы обратно — в космическое пространство. Для них наша Земля подобна блестящему елочному шарику, и пробить ионосферу они не в состоянии. «Радиоокно» почти в 10 млн раз шире «оптического окна», и естественно было ожидать, что, широко распахнутое в космос, оно покажет нам Вселенную более многообразной.
Использование «радиоокна» для астрономических наблюдений началось только в конце 30-х годов XX столетия, когда возникла новая область астрофизики — радиоастрономия, открывшая нам совсем новое «небо». Она помогла человеку увидеть то, что недоступно для самой совершенной астрономической оптики. И еще: радиоастрономические наблюдения можно вести и днем и ночью: они не зависят от капризов погоды. С помощью радиотелескопов можно исследовать глубины Вселенной и в проливной дождь, и в сильный снегопад!
Для улавливания радиоизлучения, поступающего к нам из космоса, применяются специальные радиофизические приборы — радиотелескопы. Принцип действия радиотелескопа тот же, что и оптического: он собирает электромагнитную энергию. Только вместо линз или зеркал в радиотелескопах используются антенны. Очень часто антенна радиотелескопа сооружается в виде огромной параболической чаши, иногда сплошной, а иногда решетчатой. Ее отражающая металлическая поверхность концентрирует радиоизлучение наблюдаемого объекта г га небольшой приемной антенне-облучателе, которая помещается и фокусе параболоида. В результате этого в облучателе возникают слабые переменные токи. По волноводам электрические токи передаются в очень чувствительный радиоприемник, настроенный на длину рабочей волны радиотелескопа. Здесь они усиливаются, и, подключив к приемнику репродуктор, можно было бы прослушать «голоса звезд». Но голоса звезд лишены всякой музыкальности. Это вовсе не чарующие слух «космические мелодии», а потрескивающее шипение или пронзительный свист... Поэтому к приемнику радиотелескопа, присоединяют обычно специальный самопишущий прибор. И вот уже на движущейся ленте самописец вычерчивает кривую интенсивности входного радиосигнала определенной длины волны. Следовательно, радиоастрономы не «слышат» шороха звезд, а «видят» его на разграфленной бумаге.
Как известно, в оптический телескоп мы наблюдаем сразу вес, что попадает в его поле зрения.
С радиотелескопом дело обстоит сложнее. Там всего лишь один приемный элемент (облучатель), поэтому изображение строится построчно — путем последовательного прохождения источника радиоизлучения через луч антенны, то есть аналогично тому, как на телевизионном экране.
|
|
Читайте в рубрике «Астрономические наблюдения»: |