WikiDer > Межпланетное мерцание

Interplanetary scintillation

В астрономия, межпланетное мерцание относится к случайным колебаниям интенсивности радиоволны из небесный origin в масштабе нескольких секунд. Это аналог мерцание можно увидеть глядя на звезды в небо ночью, но в радиочасти электромагнитный спектр а не видимый. Межпланетное мерцание - это результат распространения радиоволн в результате колебаний плотности электрон и протоны которые составляют Солнечный ветер.

Раннее обучение

Мерцание в радиоволнах из-за ионосфера наблюдался еще в 1951 г. Энтони Хьюиш, а затем он сообщил о нарушениях в излучении, полученном во время наблюдения яркого радиоисточника в Телец в 1954 г.[1] Хьюиш рассмотрел различные возможности и предположил, что нарушения в солнечная корона вызовет рассеяние к преломление и мог произвести наблюдаемые им нарушения.[2] Десять лет спустя, делая астрометрический наблюдения нескольких ярких источников небесных радиоволн с помощью радиоинтерферометр, Хьюиш и двое его сотрудников сообщили о «необычных колебаниях интенсивности» в нескольких источниках.[3] Данные убедительно подтверждают мнение, что флуктуации были вызваны неоднородностями плотности плазма связанный с Солнечный ветер, которое авторы назвали межпланетным мерцанием,[4] и признан «открытием явления межпланетного мерцания».[5]

Для изучения межпланетных мерцаний Хьюиш построил Межпланетная сцинтилляционная матрица на Радиоастрономическая обсерватория Малларда. Массив состоял из 2048 диполи более пяти акры земли и был построен для постоянного наблюдения за небом с временным разрешением около 0,1 секунды. Такое высокое временное разрешение выделяло его среди многих других радиотелескопы время, поскольку астрономы не ожидали, что излучение объекта будет иметь такие быстрые изменения.[6] Вскоре после того, как начались наблюдения, ученик Хьюиша Джоселин Белл перевернула это предположение с ног на голову, когда заметила сигнал, который вскоре был распознан как исходящий от нового класса объектов, пульсар. Таким образом, «именно исследование межпланетных мерцаний привело к открытию пульсаров, хотя это открытие было побочным продуктом, а не целью исследования».[7]

Причина

Сцинтилляция возникает в результате изменения показатель преломления среды, в которой распространяются волны. В Солнечный ветер это плазма, состоящий в основном из электроны и одинокий протоны, а вариации показателя преломления вызваны вариациями плотность плазмы.[8] Различные показатели преломления приводят к фаза изменения между волнами, проходящими через разные места, что приводит к вмешательство. Поскольку волны интерферируют, оба частота волны и ее угловой размер уширены, а интенсивность меняется.[9]

Приложения

Солнечный ветер

Поскольку межпланетное мерцание вызвано Солнечный ветер, измерения межпланетного мерцания могут «использоваться как ценные и недорогие датчики солнечного ветра».[10] Как уже отмечалось, наблюдаемая информация, колебания интенсивности, связана с желаемой информацией, структурой солнечного ветра, через фазовый переход, испытываемый волнами, проходящими через солнечный ветер. В среднеквадратичное значение (RMS) флуктуации интенсивности часто выражаются относительно средней интенсивности от источника с помощью термина, называемого индексом мерцания, который записывается как

Это может быть связано с отклонением фазы, вызванным турбулентностью солнечного ветра, с учетом падающего электромагнитный плоская волна, и дает

[11]

Следующий шаг, связывающий изменение фазы со структурой плотности солнечного ветра, можно сделать более простым, если предположить, что плотность плазмы наиболее высока по направлению к Солнцу, что позволяет использовать «приближение тонкого экрана». Это в конечном итоге дает среднеквадратичное отклонение для фазы

[12]

куда - длина волны падающей волны, это классический радиус электрона, - толщина "экрана" или масштаб длины, на котором происходит большая часть рассеяния, - типичная шкала размеров неоднородностей плотности, - среднеквадратическое отклонение электронной плотности относительно средней плотности. Таким образом, межпланетные мерцания можно использовать как зонд плотности солнечного ветра. Измерения межпланетных мерцаний также можно использовать для определения скорости солнечного ветра.[13]

Особенно хорошо изучены устойчивые свойства солнечного ветра. В определенный момент наблюдатели на земной шар имеют фиксированную линию обзора через солнечный ветер, но поскольку Солнце вращается в течение примерно месяца период, взгляд на Землю меняется. Тогда можно сделать "томографическая реконструкция распределения солнечного ветра »для характеристик солнечного ветра, которые остаются статичными.[14]

Компактные источники

В спектр мощности то, что наблюдается от источника, испытавшего межпланетные мерцания, зависит от угловой размер источника.[15] Таким образом, измерения межпланетных мерцаний можно использовать для определения размеров компактных радиоисточников, таких как активные галактические ядра.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Хьюиш (1955), стр. 238.
  2. ^ Хьюиш (1955), стр. 242–244.
  3. ^ Хьюиш (1964), стр. 1214.
  4. ^ Хьюиш (1964), стр. 1215.
  5. ^ Алуркар (1997), стр. 38.
  6. ^ Манчестер (1977), стр. 1–2.
  7. ^ Лайн (1990). п. 4.
  8. ^ Йокипии (1973), стр. 11–12.
  9. ^ Алуркар (1997), стр. 11.
  10. ^ Йокипи (1973), стр. 1.
  11. ^ Алуркар (1997), стр. 45.
  12. ^ Алуркар (1997), стр. 39–45.
  13. ^ Йокипи (1973), стр. 23–25.
  14. ^ "Широкофилдный массив Мерчисона: межпланетное мерцание". Архивировано из оригинал на 2011-07-20. Получено 2009-07-20.
  15. ^ Шишова (1978).
  16. ^ Артюх (2001), с. 185

Библиография