реферат

по астрономії

Тема: Радіотехніка і космос

З о д е р ж а н і е.

Вступ. Зародження радіоастрономії. 3

Прозора атмосфера. 5

Радіотелескопи і рефлектори. 7

Боротьба з перешкодами. 10

Про пильність радіотелескопів. 11

«Радіоеха в астрономії. 14

Радіолокація Місяця і планет. 14

Метеори спостерігають днем. 18

У пошуках позаземних цивілізацій. 19

Висновок. 22

Використана література. 24

1.Зарожденіе радіоастрономії.

Грудня 1931 ... В одній з армійських лабораторій її співробітник Карл Янський вивчає атмосферні перешкоди радіоприйому. Нормальний хід радіопередачі на хвилі 14,7 м порушений шумами, інтенсивність яких не залишається постійною.

Поступово з'ясовується загадкова періодичність - кожні 23 години 56 хвилин перешкоди стають особливо сильними. І так день у день, з місяця в місяць.

Втім, загадка швидко знаходить своє рішення. Дивний період в точності дорівнює тривалості зоряної доби в одиницях сонячного часу. Через кожні 23 години 56 хвилин за звичайними годинах, відлічує сонячний час, земну кулю робить повний оборот навколо своєї осі, і всі зірки знову повертаються в початкове положення щодо горизонту будь-якого пункту Землі.

Звідси Янський робить природний висновок: прикрі перешкоди мають космічне походження. Якась таємнича космічна «радіостанція» раз на добу займає таке становище на небі, що її радіопередача досягає найбільшої інтенсивності.

Янський намагається відшукати об'єкт, викликає радіоперешкоди. І, незважаючи на досконалість радіоапаратури, винуватець знайдений. Радіохвилі виходять із сузір'я Стрільця, того самого, в напрямку якого знаходиться ядро ​​нашої зоряної системи - Галактики.

Так народилася радіоастрономія - одна з найбільш захоплюючих галузей сучасної астрономії.

Перші п'ятнадцять років радіоастрономія майже не розвивалася. Багатьом було ще не ясно, чи принесуть радіо методи якусь істотну користь астрономії.

Війна, що друга світова війна призвела до стрімкого зростання радіотехніки.

Радіолокатори були прийняті на озброєнні всіх армій. Їх вдосконалювали, всіляко прагнули підвищити чутливість, зовсім не припускаючи, звичайно, використовувати радіолокатори для дослідження небесних тіл.

Радянські вчені академіки Л. І. Мандельштам і Н. Д. Папалексі теоретично обгрунтували можливість радіолокації Місяця ще в 1943 році.

Це були перші радиоастрономическое дослідження в Радянському Союзі.

Два роки по тому (в 1946 році) він був здійснено спочатку в США, а потім в Угорщині. Радіохвилі, послані людиною, досягли Місяця і, відбившись від неї, повернулися на Землю, де були схоплені чутливим радіоприймачем.

Наступні десятиліття - це надзвичайно швидкого прогресу радіоастрономії. Його можна назвати тріумфальним, оскільки щорічно радіохвилі приносять з космосу дивовижні відомості про природу небесних тіл.

Радіоастрономія використовує зараз найчутливіші прийомні пристрої і найбільші антенні системи. Радіотелескопи проникли в такі глибини космосу, які залишаються не досяжними для звичайних оптичних телескопів. Радіоастрономія стала невід'ємною частиною сучасного природознавства. Перед людством розкрився радіо космос - картина Всесвіту в радіохвилях.

Кожна наука вивчає певні явища природи, використовуючи свої методи і засоби. Для радіоастрономії об'єктом вивчення служить весь неосяжний космос, все незліченну кількість небесних тіл. Правда, це вивчення кілька одностороннє - воно ведеться лише за допомогою радіохвиль. Але і в такому «розрізі» Всесвіт виявляється нескінченно різноманітною, невичерпної для дослідника.

Ми живемо в світі хвиль. Будь-яке тіло, будь то книга, ваше тіло або зірка, випромінює енергію в формі електромагнітних хвиль. Людське око чутливий далеко не до всіх з них. Лише незначна частка електромагнітних хвиль, потрапляючи на сітківку ока, викликає відчуття світла. Але і цієї частки виявляється досить, щоб наповнити земну кулю сяйвом сонячного світла і гамою різноманітних фарб. Бути може, наша обмеженість у сприйнятті електромагнітних хвиль є благодійна турбота про нас самої природи. Адже якби людина сприймала все випромінювання, що існують в природі, чи не був би він пригнічений їх нескінченним різноманіттям?

Як би там не було, але людському оку доступні лише ті електромагнітні хвилі, довжина яких укладена в межах від 400 до 760 миллимикрон. Розкладаючи тригранної скляної призмою білий промінь на складові частини, ми отримуємо спектр - райдужну смужку, в якій представлені всі кольори, доступні глазу.

Добре відомо, що по обидва боки видимого спектру розташовуються області невидимих ​​випромінювань. Такі ультрафіолетові промені з довжиною хвилі менше 400 миллимикрон. Вони виявляють своє існування по-різному. У спекотний сонячний день деякі з них викликають засмагу на нашому тілі. Ті ж промені сильно впливають на емульсію звичайних фотопластинок, залишаючи на ній добре видимі сліди. До ультрафіолетовим променям прилягають рентгенових промені, широко застосовуються в медицині. Найбільш короткохвильові з відомих випромінювань, так звані гамма промені, виділяються при радіоактивному розпаді. Їх енергія дуже велика і вони дуже небезпечні - потужне гамма-випромінювання може породити болісні явище променевої хвороби.

За червоною кордоном видимого спектру лежить область невидимих ​​інфрачервоних променів. Деякі з них, з довжиною хвилі значно меншій одного сантиметра, здатні помітно нагріти наше тіло, і тому їх іноді називають тепловими променями. Коли ви підносите руку до розпеченому праски і якомусь відстані відчуваєте його тепло, в цей момент ваша рука піддається саме цих інфрачервоних, «теплових» променів.

За інфрачервоними променями слідують радіохвилі. Їх довжини вимірюються міліметрами, сантиметрами, дециметрами і метрами.

Незважаючи на кількісні і якісні відмінності, перераховані випромінювання - від гамма променів до радіохвиль - володіють однією загальною властивістю: всі вони мають спільну природу, є електромагнітними хвилями.

Завдяки спільності природи всім електромагнітним хвилях властиві, наприклад, такі процеси. Як однакова швидкість поширення, відбиток, і переломлення, поглинання і розсіювання. Радіохвилі, як і промені видимого світла, можуть складатися один з одним, тобто, кажучи мовою фізики, интерферировать.

У деяких випадках можна спостерігати дифракцію радіохвиль, або «заокруглення» ними предметів, розміри яких порівнянні з їх довжиною.

Чудово, що всяке нагріте тіло випромінює електромагнітні хвилі всіляких довжин. Відклавши по горизонтальній осі графіка довжини хвиль, а по вертикальній осі величини, що характеризують інтенсивність випромінювання, тобто випромінюваної енергії для даної довжини хвилі, можна отримати, як кажуть фізики, розподіл енергії по спектру даного тіла.

Для Сонця максимум кривої розподілу енергії по спектру лежить в області жовтих променів. І дійсно, віддалене від Землі на відстань зірок наше Сонце начебто жовтенької. Жовтий колір Сонця звичайно не помітний тільки через сліпучої яскравості денного світила.

В області інфрачервоних променів крива розподілу енергії по спектру поступово наближається до горизонтальної осі, теоретично кажучи, ніде її не перетинаючи. Це означає, що будь-яке нагріте тіло в якійсь мірі випромінює і радіохвилі. Домовимося випромінювання радіохвиль, викликане нагретостью тіла, називати тепловим радіовипромінювання.

Як бачите, радіохвилі далеко не завжди мають штучне походження.

Швидше навпаки - природних радіостанцій незрівнянно більше, ніж тих, які створені руками людини. Строго кажучи, будь-яке тіло може розглядатися як природна радіостанція, нехай незначною мощности.

Вам, звичайно, траплялося спостерігати прикрі перешкоди на екрані телевізора. Десь поруч проїжджає тролейбус чи автобус, і відразу зображення псується - екраном біжать якісь білі смужки. І в цьому випадку винуватець - природні радіохвилі. Їх породили іскрові розряди на кінцях струмоприймачів тролейбуса або в щітках генератора автомашини. «Непрохані» радіохвилі втрутилися в передачу, зіпсували настроювання телевізора і викликали перешкоди.

Кожна електрична іскра - це природна «радіостанція».

Електричні розряди завжди породжують радіохвилі. Як відомо, перший радіоприймач А. С. Попова був «грозоотметчиком» - він вловлював хвилі, породжувані блискавкою.

Є, однак, суттєва відмінність радіохвиль, випромінюваних електричної іскрою і радіовипромінювання, наприклад, нагрітого праски.

Радіовипромінювання іскри викликано не тільки нагретостью розпеченого повітря, але і іншими, більш складними процесами. У таких випадках кажучи нема про тепловому радіовипромінювання. Як ми побачимо надалі, нетеплове радіовипромінювання може виникнути, наприклад, при гальмуванні надшвидких електронів під дією магнітних сил.

Здавалося б, велика кількість різноманітних радіо випромінювань дозволяє вивчати Всесвіт у кожному діапазоні радіохвиль. Але, на жаль, цьому перешкоджає атмосфера.

2.Прозрачна чи атмосфера?

Важко повірити, що повітря майже не прозорий, що до наших очей доходить лише незначна частка всіх випромінювань, що існують в природі.

Погляньте на малюнок 1. Він ілюструє прозорість земної атмосфери для електромагнітних хвиль різних довжин. Гладка горизонтальна частина кривої, що збігається з горизонтальною віссю графіка, зазначає ті випромінювання, для яких земна атмосфера абсолютно непрозора. Два «горба» кривою, один вузький, інший широкий, відповідають двом «вікнам прозорості» в земній атмосфері.

Ліве з них лежить в основному в області видимих ​​променів - від ультрафіолетових до інфрачервоних. На жаль, атмосфера Землі зовсім не прозора для променів, довжина хвилі яких менше 290 миллимикрон. Тим часом в далеких ультрафіолетових областях спектра розташовані спектральні лінії багатьох хімічних елементів. Ми їх не бачимо, і тому наші відомості про хімічний склад небесних тіл далеко не повні.

рис.1 Прозорість земної атмосфери.

Останнім часом астрономи намагаються вирватися за межі повітряної оболонки Землі та побачити космос, в «чистому вигляді». І це їм вдається. Висотні ракети і повітряні кулі виносять спектрографи й інші прилади в верхні, дуже виряджені верстви атмосфери, і там автоматично фотографують спектр Сонця.

Розпочато вивчення цим способом і інших астрономічних об'єктів.

Інший край «оптичного вікна» атмосфери впирається в область спектра з довжиною хвилі близько мікрона. Інфрачервоні промені з більшою довжиною хвилі сильно поглинаються переважно водяними парами земної атмосфери.

Багато тисячоліть астрономи вивчали Всесвіт лише через одне вузьке «оптичне вікно» атмосфери. Вони не підозрювали що є ще одне «вікно», набагато ширше. Воно лежить в області радіохвиль.

Лівий край «радіо вікна» відзначений ультракороткими радіохвилями довжиною 1,25 см, правий край радіохвилями довжиною близько 30 м.

Радіохвилі довжина яких менше 1,25 см (крім хвиль довжиною близько 8 мм), поглинаються молекулами кисню і водяної пари. Від них є безперервний перехід до тих електромагнітних хвиль, якими ми називаємо інфрачервоними.

Радіохвилі, довжина яких більше 30 м, поглинаються особливим верхнім шаром атмосфери, що носить назву іоносфери.Як показує сама назва, іоносфера складається з іонізованих газів, тобто таких газів, атоми яких позбавлені частини своїх електронів (які так само входять в іоносферу).

Для деяких радіохвиль шар іонізованого газу подібний до дзеркала - радіохвилі відбиваються від нього як сонячний промінь від поверхні води. Тому що приходять хвилі більше 30 м майже повністю відбиваються від іоносфери. Для них Земля є «блискучим кулькою» (як для сонячних променів блискучий іграшковий ялинкова куля), і пробити іоносферу вони не в змозі.

«Радіо вікно» набагато ширше «оптичного вікна». На малюнку 1 по горизонтальній осі відкладена так звана логарифмічна шкала довжин, тобто одиниці масштабу вздовж цієї осі є одиниці ступеня числа 10. Якщо ж мати справу з числами, а не з їх логарифмами, то ширина «радіо вікна» (близько 30 м) вийде майже в десять мільйонів разів більше ширини «оптичного вікна». Таким чином, «оптичне вікно» швидше слід вважати надзвичайно вузькою щілиною, і можна тільки дивуватися, що досліджуючи Всесвіт через таку «щілину», ми знаємо про неї дуже багато.

Природно очікувати, широко розчинене в космос «радіо вікно» покаже нам Всесвіт ще більш різноманітною і складною.

Якщо випромінювання небесного тіла по довжині хвилі підходить для «радіо вікна», воно практично безперешкодно досягає земної поверхні, і завдання астрономів полягає в тому, щоб вловити і досліджувати якимось способом це випромінювання.

Для цього і створені радіотелескопи.

3.Радіотелескопи і рефлектори.

Згадаймо, як влаштований телескоп-рефлектор. Промені, що посилаються небесним тілом, потрапляють на увігнуте параболічне дзеркало і, відбиваючись від його поверхні, збирається у фокусі рефлектора. Тут виходить зображення небесного тіла, яке розглядається через сильну лупу - окуляр телескопа. Маленьке друге дзеркало, що відбиває промені в сторону окуляра, має суто конструктивне, а не принципове значення.

Роль головного дзеркала тут досить ясна. Воно створює зображення небесного тіла, і це зображення буде найкращим в тому випадку, коли небесне тіло знаходиться на продовженні оптичної осі телескопа. Телескоп в такому випадку спрямований прямо на спостережуваний об'єкт.

Приймачем випромінювання в телескопі-рефлекторі служить людське око або миска. Щоб збільшити кут зору і детально розглянути зображення світила, припадати користуватися проміжним пристроєм - окуляром.

Отже, в телескопі-рефлекторі є збирач випромінювання - параболічне дзеркало і приймач випромінювання - очей спостерігача або миска.

За такою ж схемою влаштований, по суті, і найпростіший радіотелескоп (рис.2). У ньому космічні радіохвилі збирає металеве дзеркало, іноді суцільне, а іноді загратоване.

рис.2 Схема пристрою радіотелескопа.

Форма дзеркала радіотелескопу, як і в рефлекторе, параболічна. Звичайно і тут подібність не випадкове - лише параболічна (або, точніше, параболоидная) поверхню здатна зібрати в фокусі падаюче на неї електромагнітне випромінювання.

Якби очей міг сприймати радіохвилі, пристрій радіотелескопа могло б бути не відрізнятись від пристрою телескопа-рефлектора. Насправді приймачем радіохвиль в радіотелескопах служить не людське око або фотопластинка, а високочутливий радіоприймач.

Дзеркало концентрує радіохвилі на маленькій дипольної антени, опромінюючи її. Ось чому ця антена в радіотелескопах отримала назву опромінювача.

Радіохвилі, як і будь-яке випромінювання, несуть в собі деяку енергію. Тому, падаючи на опромінювач, вони збуджують в цьому металевому провіднику впорядковане переміщення електронів, інакше кажучи, електричний струм. Радіохвилі з неймовірною швидкістю «набігають» на опромінювач. Тому в облучателе виникають швидко змінні струми.

Тепер ці струми треба передати на приймальний пристрій і досліджувати. Від опромінювача до радіоприймача електричні струми передаються по волноводам - ​​спеціальним лідерів у яких, форму порожніх трубок. Форма перетинів хвилеводів і їх розміри можуть бути різними.

Космічні радіохвилі або, точніше, порушені ними електричні струми надійшли в радіоприймач. Можна було б, мабуть, підключивши до приймача репродуктор, послухати «голоси зірок». Але так зазвичай не роблять. Голоси небесних тіл позбавлені будь-якої музикальності - НЕ чарівні «небесні мелодії», а ріжуче наш слух шипіння і свист почулися із репродуктора.

Астрономи надходять інакше. До системи радіотелескопа вони приєднують спеціальний самописний прилад, який реєструє потік радіохвиль певної довжини.

Два типу установок є не тільки в рефлекторів, а й у радіотелескопів. Одні з них можуть рухатися тільки навколо вертикальної і горизонтальної осей. Інші обладнані параллактической установкою - таких, правда, поки меншість. Установки радіотелескопів мають дуже важливе призначення: як можна точніше націлити дзеркало на об'єкт і зберегти таку орієнтування під час спостережень.

Є між радіотелескопами і рефлекторами велика різниця. Настільки великі що забувати про них не можна. Перш за все, розміри збирачів випромінювань - дзеркал. Найбільший з існуючих в нашій країні телескопів-рефлекторів 6-метровий інструмент Спеціальної астрофізичної обсерваторії. Дзеркала радіотелескопів значно більше. У рядових їх вони вимірюються метрами, а один з найбільших рухомих діючих радіотелескопів має дзеркало діаметром 76 м. До останнього часу найбільшим радіотелескопом був телескоп в Аресібо (Пуерто-Ріко). Нерухоме дзеркало цього телескопа має діаметр 300 м і вмонтовано в кратер одного бездіяльних вулканів. Цей інструмент може працювати і як радіолокатор, причому радіосигнали від нього можуть бути схоплені (на рівні земної радіотехніки) в межах всієї нашої Галактики.

У тій же Спеціальної астрофізичної обсерваторії АН СРСР знаходиться 600-метровий радіотелескоп. На відміну від радіотелескопу в Пуерто-Ріко, головна частина нашого радіотелескопа є не суцільне металеве увігнуте дзеркало, а кільце діаметром 600 м, що складається з 895 рухомих алюмінієвих відбивачів, кожен з яких має розміри 2 * 7,5 м. Цей найбільший в світі радіотелескоп розрахований на прийом радіохвиль з довжиною хвилі від 8 мм до 30 см. по ряду параметрів (зокрема, по спроможності) цей інструмент не має собі рівних у світі. У часу побудують ще більші радіотелескопи, тоді як рефлектори з поперечником дзеркала 10 м навряд чи вдасться створити в найближчі двадцять-тридцять років. У чому ж причина настільки суттєвої різниці?

Секрет простий. Виготовити дзеркало телескопа-рефлектора в технічному відношенні незрівнянно важче, ніж набагато більше за величиною дзеркало радіотелескопа.

Для того щоб параболічне дзеркало давало у своєму фокусі досить рідкісне, чітке зображення небесного об'єкта (неважливо, у видимих ​​або невидимих ​​променях), поверхня дзеркала не повинна ухилятися від ідеальної геометричної поверхні більш ніж на 1/10 довжини хвилі зібраного випромінювання. Такий «допуск» вірний як для видимих ​​променів світла, так і для радіохвиль. Але для радіохвиль 1/10 довжини хвилі вимірюється міліметрами, а то і сантиметрами, тоді як для променів видимого світла цей допуск мізерно малий - соті частки мікрона! Як бачите, важливі не абсолютні значення шорсткості дзеркал, а їхнє ставлення до довжини хвилі зібраного випромінювання.

Про те, як важко створити великий рефлектор, ми вже говорили. Радіотелескоп з поперечником кілька десятків метрів побудувати легше. Адже якщо навіть цей телескоп буде приймати радіохвилі з довжиною хвилі 1,25 см, то шорсткості не повинні за розмірами перевищувати 1 мм - допуск цілком технічно здійсненний.

У деяких радіотелескопах, розрахованих на прийом радіохвиль з довжиною, вимірюваної багатьма метрами, дзеркала робляться не суцільні, а сітчастими. Цим значно зменшується вага інструменту, і в той же час, якщо розміри осередків малі тоді як довжиною радіохвиль, гратчасте дзеркало діє як суцільне. Інакше кажучи, для радіохвиль отвори в дзеркалі радіотелескопу, по суті, є невідчутними «нерівностями».

Підкреслимо одну чудову особливість описуваних радіотелескопів - вони можуть працювати на різних довжинах хвиль. Адже очевидно, що властивість параболічних дзеркал концентрувати випромінювання у фокусі не залежить від довжини хвилі цього випромінювання. Тому, змінюючи опромінювач, тобто приймальню антену, можна «настроювати» радіотелескоп на бажану довжину хвиль. При цьому, звичайно, потрібно змінити частоту радіоприймача.

Чим більше розміри дзеркала, тим більше випромінювання воно збирає. Кількість зібраного випромінювання, очевидно, пропорційно площі дзеркала. Виходить, чим більше дзеркало, то чутливіші телескоп, тим слабші джерела випромінювання вдається спостерігати - чи ведеться прийом на радіохвилях або в променях видимого світла.

Чудово, що радіотелескопи можна встановлювати в будь-якому пункті країни. Адже вони зовсім не залежать від примх погоди або прозорості атмосфери. За допомогою радіотелескопів можна досліджувати Всесвіт хоча у проливний дощ!

4.Борьба з перешкодами.

Нелегко створити суцільне металеве дзеркало з поперечником в кілька десятків метрів, та ще встановити так, щоб, переміщаючи дзеркало з дивовижною плавністю, його можна було націлити на будь-яку ділянку неба. Кожне таке творіння рук людських є справжнє диво сучасної техніки.

Іноді дзеркало радіотелескопа, як уже говорилося, роблять дуже великим, але нерухомим. При високій чутливості подібний телескоп обмежений у своїх можливостях - він завжди спрямований на одну і ту ж точку неба.

Втім, і нерухомий телескоп все-таки рухається, адже він перебувати на поверхні Землі, а земну кулю безупинно і рівномірно обертається навколо своєї уявної осі. Тому в поле зору нерухомого радіотелескопа постійно з'являються все нові і нові небесні тіла, причому спостереженню доступний досить широкий круговий пояс неба. Зрозуміло, через добу, коли Земля зробить повний оборот, картини в поле зору радіотелескопа знову почнуть повторюватися.

Радіоприймачі приєднані до антени радіотелескопа, дуже чутливі. Якщо, наприклад, до них просто підключити який-небудь провідник, то приймач стане реагувати на безладні теплові руху в цьому провіднику. Ясніше кажучи, тепловий рух електронів викликає на кінцях провідника безладно мінливі напруги, пропорційні температурі провідника. У приймальнику ці процеси набудуть характеру «шумів».

Хоча потужність таких перешкод від антенного пристрою мізерно мала, вони все ж, як це не прикро, часом в десятки, а іноді і в сотні разів перевершують потужність космічного радіовипромінювання. Заважають також і шуми, що виникають в самому приймальнику при роботі транзисторів.

Шуми, породжені апаратурою, хіба що маскуються під космічне випромінювання. Вони схожі один на одного і посилюються в приймальнику одночасно. Цією обставиною обмежується чутливість сучасних радіотелескопів. Однак за допомогою великого ускладнення апаратури вдається зареєструвати сигнали в сто раз слабші, ніж шуми апаратури.

При вивченні слабких джерел космічних радіохвиль застосовують досить складні і хитромудрі методи і пристрої. дозволяють вловити невловиме. І тут перемога залишається зрештою за людиною. Зростання техніки радіоастрономії відбувається дуже бурхливо, і з кожним роком радіотелескопи стають все більш і більш чутливими.

Втім, вже зараз чутливість радіотелескопів викликає подив.Якщо порівняти енергію випромінювання, сприйняту найкращими із сучасних радіотелескопів, з енергією видимого світла, що посилається зірками, то виявиться, що радіотелескопи в тисячі разів чутливі гігантських телескопів-рефлекторів. Серед різноманітних приймачів електромагнітних хвиль радіотелескопи немає собі рівних.

5. Про пильність радіотелескопів.

Завдяки складним оптичним явищам промені від зірки, уловлені телескопом, сходяться не в одній точці (фокусі телескопа), а в деякій невеликій області простору поблизу фокуса, утворюючи так зване фокальна пляма. У цьому плямі об'єктив телескопа конденсує електромагнітну енергію світила, уловлену телескопом. Якщо поглянути в телескоп, зірка нам здасться не крапкою, а кружечком з помітним діаметром. Але це не справжній диск зірки, а тільки її зіпсоване зображення, викликане недосконалістю телескопа. Ми бачимо створене телескопом фокальна пляма.

Чим більше діаметр об'єктиву, тим менше і розміри фокальної плями.

З величиною фокальної плями тісно пов'язана роздільна здатність телескопа. Так називають найменше відстань між двома джерелами випромінювання, які даний телескоп дає розрізнити окремо. Якщо, наприклад, в подвійній зірці обидві зірки так близькі на небі друг до друга, що їх зображення, створювані телескопом, потрапляють практично всередину фокального плями, подвійна зірка здасться в телескоп одиночної.

Оптичні телескопи мають досить великою роздільною здатністю. В даний час найкращі з оптичних телескопів здатні «розділити» подвійні з Зірки з відстанню між складовими в 0,1 секунди дуги! Під таким кутом видно людську волосину на відстані 30 м.

Радіотелескопи сприймають вельми довгохвильове випромінювання. Тому фокальна пляма в радіотелескопах величезна. І відповідно роздільна здатність цих інструментів дуже низька. Виявляється, наприклад, що радіотелескоп з діаметром дзеркала 5 м при довжині радіовипромінювання 1 м здатний розділити джерела випромінювання, якщо вони відстоять один від одного більше ніж на де сять градусів!

Десять градусів-це двадцять видимих ​​поперечників Місяця. Значить, зазначений радіотелескоп не здатний «розгледіти» окремо такі дрібні для нього небесні світила, як Сонце або Місяць.

Ясно, що низька роздільна здатність звичайних невеликих радіотелескопів - великий недолік; навіть при величезних розмірах дзеркала вона, як правило, поступається роздільною силі людського ока (не кажучи вже про оптичних телескопах). Як же можна усунути цю перешкоду?

Фізикам вже давним-давно відоме явище складання хвиль, назване ними інтерференцією. У шкільному підручнику фізики докладно описано, яке значення має інтерференція на практиці. Виявляється, інтерференцію можна використовувати в радіоастрономії.

Уявімо, що одночасно з двох джерел поширюються дві хвилі. Якщо вони, як кажуть фізики, знаходяться в протилежних фазах, тобто «горб» однієї доводиться саме проти «западини» інший, обидві хвилі «погасять» одне одного, і коливання середовища припиняться. Якщо це світлові хвилі-настане тьма, якщо звукові-тиша, якщо хвилі на воді - повний спокій.

Може трапитися, що хвилі перебувають в однакових фазах ( «горб» однієї хвилі збігається з «горбом» інший). Тоді такі хвилі підсилюють одна одну, і коливання середовища будуть відбуватися з подвоєною інтенсивністю.

Уявімо собі тепер пристрій, який називається радіоінтерферометром (рис.3). Це два однакових радіотелескопу, розділених відстанню (базою) і соеди наних між собою електричним кабелем, до середини якого приєднаний радіоприймач. Від джерела радіовипромінювання на обидва радіотелескопу безперервно приходять радіохвилі. Однак тим з них, які потрапляють на ліве дзеркало, доводиться пройти кілька більший шлях, ніж радіохвилях, уловленим правим радіотелескопом. Різниця в шляхах, звана різницею ходу, дорівнює відрізку АБ. Неважко здогадатися, що якщо в цьому відрізку укладається парне число напівхвиль улавливаемого радіовипромінювання, то «ліві» і «праві» радіохвилі прийдуть в приймач з однаковою фазою і посилять один одного. При непарному числі півхвиль відбудеться зворотне- взаємне гасіння радіохвиль, і в приймач радіосигнали зовсім не надійдуть.

Зверніть увагу: при зміні напрямку на джерело випромінювання змінюється і різниця ходу.

Досить при цьому (що дуже важливо!) Чи ш вельми незначна зміна кута , щоб «гасіння» хвиль змінилося їх зусиллям або навпаки, на що відразу ж відгукнеться дуже чутливий заради опри емнік.

Радіоінтерферометри роблять, як прави ло, нерухомими. Але ж Земля обертається навколо своєї осі, і тому положення світил на небі безперервно змінюється. Отже, в радіоінтерферометрів постійно будуть спостерігатися періодичні посилення і ослаблений ня радіопередачі від спостерігаємо ого источни ка космічних радіохвиль.

Радіоінтерферометри набагато «зорче» звичайних радіотелескопів, так як вони реагують на дуже малі кутові зміщення світила, а значить, і дозволяють досліджувати об'єкти з невеликими кутовими розмірами. Іноді радіоінтерферометри складаються не з двох, а з декількох радіотелескопів. При цьому роздільна здатність радіоінтерферометра істотно збільшується. Є й інші технічні пристрої, які дозволяють сучасним «радіо очам» астрономів стати дуже «зіркими», набагато більш пильними, ніж неозброєний людське око!

рис.3 Схема радіоінтерферометра (d- його база, тобто відстань між радіотелескопами, характерізует напрямок на джерело радіохвиль).

Радіоінтерферометри набагато «зорче» звичайних радіотелескопів, так як вони реагують на дуже малі кутові зміщення світила, а значить, і дозволяють досліджувати об'єкти з невеликими кутовими розмірами. Іноді радіоінтерферометри складаються і з двох, а з декількох радіотелескопів. При цьому роздільна здатність радіоінтерферометра істотно збільшується. Є й інші технічні пристрої, які дозволяють сучасним «радіо очам» астрономів стати дуже «зіркими», набагато більш пильними, ніж неозброєний людське око!

У лютому 1976 року радянські і американські вчені здійснили цікавий експеримент-радіотелескопи Кримської і Хайсптекской (США) обсерва торій в цьому досвіді грали роль «очей» велетенського радіоінтерферометра, а відстань у багато тисяч кілометрів між цими обсерваторіями було його базою. Так як база була дуже велика і космічні радіо об'єкти спостерігалися з різних континентів, досягнута роздільна здатність виявилася воістину фантастичною-одна десятитисячна частка секунди дуги! Під таким кутом видно з Землі на Місяці слід від ноги космонавта! Пізніше до цих експериментальних там приєдналися і австралійські вчені, так що астрономи «глянули» на космічні радіоджерела відразу з трьох континентів. Результати виправдали витрачені зусилля: в ядрах галактик і квазарах виявлені вибухові процеси надзвичайної актив ності, причому в ряді випадків спостерігається швидкість розльоту космічних хмар в квазарах, мабуть, перевершує швидкість світла!

Таким чином, нова техніка поставила перед наукою і новий перші проблеми принци пи ального характеру. Досягнута нині роздільна здатність радіоінтерферометрів - це ще не межа. В майбутньому, ймовірно, радіотелескопи стануть ще пильніше.

До речі сказати, і в оптичній астрономії викорис товують інтерферометри. Їх приєднують до великих телескопів, щоб виміряти реальні поперечники зве зд. В обох випадках інтерферометри відіграють роль своєрідних «очок», що дозволяють розглянути важливі подробиці в навколишньому нас Всесвіту.

Але оптично е ін терферометри по пильність значно поступаються тим, які вживаються нині в радіоастрономії.

6. «Радіое хо» в астрономії і.

До цих пір мова йшла про пасивному вивченні космічних радіохвиль. Вони уловлюються радіотелескопами, і завдання астронома полягає чи ш в тому, щоб найкращим чином розшифрувати ці сигнали, отримати з їх допомогою якомога більше відомостей про небесні тіла. При цьому дослідник н іяк не втручається в хід досліджуваного їм явища-он лише пасивно спостерігає.

Та галузь радіоастрономії, з якої ми тепер коротко познайомимося, має і ної, якщо так можна висловитися, активний характер. Її називають радіолокаційної астрономії їй.

Слово «локація я» означає визна Єлени е Позиціонування ні я будь-ні будь предмета. Якщо, наприклад, для цього використовується звук, то говорять про звуковий локації. Нею, як відомо, широко користуються сучасні мореплавці. Особливе пристрій, який називається ехолотом, посилає в напрямку до дна океану короткі, але потужні нечутні ультразвуки. Відбий вшісь від дна, вони повертаються, і ехолот фіксує час, витрачений звуком на подорож до дна і назад. Знаючи швидкість поширення звуку у воді, легко підрахувати глибину океану.

Подібним же чином можна виміряти і глибину колодязя або якого-небудь ущелини. Голосно крикнув, потім чекайте, коли до вашого вуха долине луна - відбитий звук. Врахувавши, що швидкість звуку в повітрі дорівнює 337 м / с, легко обчислити шукане відстань. Цікаво, що звукова локація трапляється в світі тварин. Летюча миша має спеціальний природним локаційним органом, який, випускаючи нечутні звуки, допомагає миші орієнтуватися в польоті. Ці ультразвуки поглинаються в товстому шарі волосся, і тому, не отримавши зворотного звукового відлуння, кажан сприймає голову як «порожнє місце». Цим і пояснюється, що кажан іноді в темряві вдаряється об голови людей, не прикриті головним убором.

Коли говорять про «радіолокації», то під цим словом розуміють визначення місцеположення предмета за допомогою радіохвиль. Астрономія радіолокації - ще зовсім молода галузь науки. Систематично радіолокаційні спостереження небесних тіл почалися всього п'ятдесят років тому. І все-таки досягнуті успіхи дуже значні. Дуже цікаві і подальші перспективи цього активного методу вивчення небесних тіл. »Активного» тому, що тут людина сама направляє в космос створені їм штучні радіохвилі і, спостерігаючи їх відображення, може потім за власним бажанням видозмінити експеримент.

Образно кажучи, в радіолокаційної астрономії людина «доторкається» до небесних тіл створеним їм радиолучем, а не пасивно спостерігає їх випромінювання.

7.Радіолокація Місяця і планет.

Ще в 1928 році, коли більшість радіоаматорів користувалися примітивними детекторними приймачами, радянські вчені Л. І. Мандельштам і Н. Д. Папалексі розглядали питання про посилку радіосигналу на Місяць і прийомі па Землі радіоеха. Тоді це була тільки смілива мрія, далеко випереджала дійсність. Але така характерна риса великих вчених-их думка випереджає факти і бачить те, що стає реальністю лише в майбутньому.

У роки другої світової війни Л. І. Мандельштам і Н. Д. Папалексі знову повернулися до займала їх ідеї. Тепер настали інші часи. Радіолокація міцно увійшла в практику військового життя, і радіолокатори впевнено намацували невидимі мети.

Радянські вчені на основі нових даних підрахували, яка повинна бути потужність радіолокатора і інші його якості, щоб з його допомогою можна було здійснити радіолокацію Місяця. Наукова цінність такого експерименту була поза сумнівами. Адже до сих пір, щоб визначити відстань до Місяця, доводилося спостерігати її положення серед зірок одночасно з двох досить віддалених один від одного обсерваторій. Радіолокація вирішила б ту ж задачу при спостереженнях з одного пункту. З огляду на швидкий прогрес радіотехніки, можна було очікувати, що радіолокаційні вимірювання астрономічних відстаней дадуть результати набагато більш точні, ніж ті, які були отримані в минулому.

Труднощі, однак, виявилися величезними.Розрахунки показали, що при інших рівних умовах потужність відбитого сигналу зменшується обернено пропорційно четвертого ступеня відстані до цілі. Виходило, що місячний радіолокатор повинен володіти приблизно в тисячу разів більшу чутливість, ніж звичайна радіолокаційна станція берегової оборони, виявляють в ті роки літак ворога з відстані в двісті кілометрів.

І все ж проект здавався досить переконливим, і впевненість його авторів в успіху незабаром була виправдана фактами.

У початку 1946 року майже одночасно, але з різними установками, угорські та американські радіофізики здійснили радіолокацію Місяця.

На Місяць посилалися потужні імпульси радіохвиль довжиною 2,7 м. Кожен імпульс мав тривалість 0,25 секунди, причому пауза між імпульсами становила 4 секунди. Антена радіолокатора була ще дуже недосконала: вона могла повертатися тільки навколо вертикальної осі. Тому дослідження велися лише при сході або заході Місяця, коли остання перебувала поблизу горизонту.

Приймальний пристрій радіолокатора впевнено зафіксувало слабкий відбитий сигнал, місячне радіоехо.

Шлях до Місяця і назад радіохвилі зробили всього за 2,6 сек, що, втім, при їх неймовірно великій швидкості не повинно викликати подиву. Точність цього першого радіовиміри через недосконалість апаратури була ще дуже низька, але все ж збіг з відомими раніше даними було дуже гарне.

Пізніше радіолокація Місяця була повторена на багатьох обсерваторіях, і з кожним разом зі все більшою точністю і, звичайно, з більшою легкістю.

Великі можливості радіолокації виявилися при спостереженні так званої лібрації Місяця. Під цим терміном астрономи розуміють своєрідні «похитування» місячного кулі, викликані почасти геометричними причинами (умовами видимості), почасти причинами фізичного характеру. Завдяки лібрації земний спостерігач бачить не половину, а близько 60% місячного кулі. Значить, либрация дозволяє нам іноді «заглядати» за край видимого місячного диска і спостерігати прикордонні райони зворотного боку Місяця.

При «погойдуванні», або лібрації, Місяця один її край наближається до спостерігача, а інший видаляється. Швидкість цього руху дуже мала - близько 1 м / сек, що менше навіть швидкості пішохода. Але радіолокатор здатний, виявляється, виявити і такі зміщення.

Радіолокатор посилає на Місяць хвилі певної довжини. Природно, що і відбитий радіосигнал буде володіти тією ж довжиною хвилі. Можна сказати, що радіоспектр відбитого сигналу є ще однією певну «радиолинию».

Якби Місяць не "погойдувалася» щодо земного спостереження, радіоспектрі посланого і відбитого імпульсу були б абсолютно однаковими. Насправді ж різниця, хоча і невелика, все ж є. Радіохвиля, що відбилася від того краю Місяця, який наближається до земного спостерігача, за принципом Доплера матиме дещо більшу частоту і, отже, меншу довжину, ніж радіохвиля, послана на Місяць. Для іншого віддаляється краю Місяця повинен спостерігатися протилежний ефект. В результаті «радіолінія» в радіоспектрі відбитого імпульсу буде ширшою, розтягнутої, ніж «радіолінія» посланого імпульсу. За величиною розширення можна обчислити швидкість видалення країв Місяця. Цим же методом можна визначити періоди обертання планет навколо осі і швидкості їх руху по орбіті.

Раніше були потрібні багаторічні високоточні оптичні спостереження Місяця, щоб потім після довгих обчислень отримати величину лібрації. Радіолокатори вирішили це завдання, так би мовити, безпосередньо і незрівнянно швидше.

При кожному вимірі користуються деяким еталоном - міркою, що вживається як одиниця довжини. Для вимірів на земній поверхні таким еталоном служить метр. Для астрономії відстань ні метр, ні навіть кілометр є цілком підходящої одиницею масштабу - надто вже великі відстані між небесними тілами. Тому астрономи вживають замість метри набагато більшу одиницю довжини. Називається вона «астрономічної одиницею» (скорочено «а.о.»). За визначенням астрономічна одиниця дорівнює середній відстані від Землі до Сонця. Щоб зв'язати астрономічні вимірювання довжини з чисто земними мірками відстаней, астрономічну одиницю зрештою зіставляють з метром - висловлюють астрономічну одиницю в метрах або кілометрах.

За часів Йоганна Кеплера (17 століття) величину астрономічної одиниці ще не знали - вона вперше була знайдена тільки через століття. Чи не були відомі і відстані від Сонця до інших планет Сонячної системи. Проте, третій закон Кеплера говорить, що «квадрати часів обертання планет навколо Сонця відносяться між собою як куби їх середніх відстаней до Сонця». Яким же чином, не знаючи відстаней планет до Сонця, Кеплер міг відкрити цей важливий закон?

Весь секрет, виявляється, в тому, що не знаючи абсолютних (виражених в кілометрах) відстаней планет до Сонця, можна порівняно просто з спостережень обчислити їх відносні відстані, тобто дізнатися, у скільки разів одна планета далі від Сонця, ніж інша.

Знаючи ж відносні відстані планет від Сонця, можна зробити креслення Сонячної системи. Не вистачатиме тільки одного - масштабу. Якби можна було вказати, чому одно відстань кілометрів між будь-якими двома тілами на кресленні, то, очевидно, цим самим був би введений масштаб креслення, і в одиницях даного масштабу відразу можна було б отримати відстань всіх планет до Сонця.

До застосування радіолокації середнє відстань від Землі до Сонця, тобто астрономічна одиниця, вважалося рівним 149504000 км. Ця величина виміряна не абсолютно точно, а наближено з помилкою в 17000 км в ту або іншу сторону.

Деяких така помилка може неприємно здивувати. З цієї точки зору відстань від Землі до Сонця виміряна дуже точно - відносна похибка не перевищує сотих часток відсотка. Але постійне прагнення до підвищення точності характерно для будь-якої точної науки. Тому можна зрозуміти астрономів, коли вони знову і знову уточнюють масштаб Сонячної системи та прагнуть застосувати найдосконаліші методи для виміру астрономічної одиниці. Ось тут-то і приходить на допомогу радіоастрономія.

Цілком очевидно, що радіолокація планет через їх віддаленості незрівнянно важче радіолокації Місяця. Не забудьте, що потужність радіоеха падає обернено пропорційно четвертого ступеня відстані, тобто дуже сильно. Але сучасна радіотехніка подолала і ці труднощі.

У лютому 1958 року американськими вченими вперше проведена радіолокація найближчій з планет-Венери, а у вересні того ж року спіймано радіоехо від Сонця.

Під час радіолокації Венера перебувала в 43 мільйонах кілометрів від Землі. Значить, радіохвилі потрібно приблизно 5 хвилин для подорожі «туди і назад». Сигнали подавалися протягом 4 хвилин 30 секунд, а наступні 5 хвилин «підслуховувати» радіоехо. Тривала посилка радіосигналів була викликана необхідністю-прі короткому імпульсі одиничне відображення від Венери не могло спостерігатися.

Навіть з такими хитрощами розібратися в прийнятих радиосигналах було нелегко. Вкрай слабкі, відбиті від Венери радіохвилі маскувалися власними шумами приймальної апаратури. Тільки електронні обчислювальні машини після майже річної обробки спостережень нарешті довели, що радіолокатор все-таки прийняв дуже слабке радіоехо від Венери. Після першого успіху радіолокація Венери була повторена ще кілька разів.

Радіоехо від Венери вийшло в 10 мільйонів разів більше слабким, ніж радіоехо від Місяця. Але радіолокатори його все-таки зловили-такий прогрес радіотехніки за якісь дванадцять років.

Набагато більш впевнено і з кращими результатами провели радіолокацію Венери в квітні 1961 року радянські вчені. За їхніми даними вдалося уточнити величину астрономічної одиниці. Виявилося, що Сонце на 95 300 км далі від Землі, ніж думали до тих пір, і астрономічна одиниця дорівнює 14959930001. Помилка в цьому вимірі не перевищує 2000 км в ту або іншу сторону, що по відношенню до виміряного відстані складає всього лише тисячні частки відсотка !

Тепер величину астрономічної одиниці знають ще точніше, що дозволяє з меншими помилками обчислювати траєкторії космічних ракет, а це має велике значення для міжпланетних подорожей.

Сонце для радіолокатора набагато більша мета, ніж Венера. Але зате Сонце-саме потужне джерело космічних радіохвиль. Щоб ці радіохвилі не "заглушили» радіоехо, відбитий від Сонця радіосигнал повинен бути принаймні в сто разів сильніше сигналу, відбитого від Венери.

Радіолокація Сонця вперше проводилася так. Передавач включався з інтервалами в 30 секунд протягом 15 хвилин. Спостереження почалися в вересні 1958 року і були продовжені навесні 1959 року. При обробці також довелося вдатися до допомоги електронних обчислювальних машин. У хорошому злагоді з попередніми розрахунками вийшло, що радіосигнал, посланий з Землі, відбився від тих верств сонячної корони, які знаходяться на відстані 1,7 радіуса Сонця від його поверхні.

Ще в 1959 році радіолокація Меркурія показала, що добу на цій планеті близькі до 59 земних діб, тобто Меркурій НЕ звернений завжди до Сонця однією стороною, як вважалося до цього. Радіолокатори з'ясували також, що добу на Венері в 243 рази довше земних, причому Венера обертається в напрямку зі сходу на захід, тобто в бік, протилежний обертанню всіх інших планет.

Радіопромінь крізь хмари Венери «промацав» її рельєф і встановив існування на Венері кратерів, подібних місячним. Радіолокація уточнила дані про рельєф Марса. Але саме, мабуть, дивовижне було досягнуто в метеорної астрономії.

8.Метеори спостерігають днем.

Зоряна ніч. У неймовірною дали тихо сяють тисячі сонць. І раптом наче одна з зірок зірвалася і полетіла, залишаючи на небі вузеньку світиться смужку. Все явище зазвичай займає частки секунди, рідше кілька секунд.

Так виглядають «падаючі зірки», або метеорити, - явище, добре знайомі кожному ще з дитячих років. Коли по небу пролітає «падаюча зірка», це означає, що в земну атмосферу з безповітряного світового простору вторглася крихітна тверда частинка вагою грами або навіть частки грама - метеорні тіло.

Рухаючись зі швидкістю десятки кілометрів в секунду, сильно стискає перед собою повітря. Він яскраво світиться, утворюючи попереду метеорного тіла так звану «повітряну подушку». Її ми і бачимо як «падаючу зірку», тоді як саме метеорні тіло через дрібниці безпосередньому спостереженню не доступно.

Поєдинок твердої частинки космічного речовини і земної атмосфери завжди має один результат. Приблизно на висоті 80-100 км метеорні тіла повністю руйнуються, і залишається після них найдрібніша метеорна пил повільно осідає на Землю. Так як яскравість метеорів порівняти з видимої яскравістю зірок, то до останнього часу «падаючі зірки» спостерігалися тільки ночами, на темному тлі зоряного неба.

Радіоастрономія значно розширила можливість вивчення цих цікавих явищ.

Коли метеорні тіло стрімко прорізає земну атмосферу, то, стикаючись з молекулами і атомами повітря, воно частково ионизует їх, тобто «вибиває» з них деякі електрони. В результаті за метеорних тілом утворюється довгий циліндричний шар з іонізованих газів. Його розміри дуже солідні - при поперечнику в кілька метрів довжина цієї іонізованої «труби» сягає десятків кілометрів. Внаслідок дифузії (розсіювання газів) «труба» поступово розширюється і в кінці кінців, руйнована вітрами і іншими причинами, як би розчиняється в атмосфері.

Ми вже відзначали, що шар іонізованих газів для радіохвиль певних довжин є своєрідним дзеркалом. Значить, за допомогою радіолокатора можна отримати радіоехо і від іонізованих метеорних слідів. Можливості радіотехніки в цій області виключно великі. Радіолокатори можуть швидко визначити відстань до метеора, швидкість метеорного тіла, його гальмування в атмосфері і, нарешті, положення радіанта, тобто тієї точки неба, звідки, як нам здається, вилетів метеор.

Досліди показали, що найкращі результати виходять, якщо радіолокація метеорів ведеться на хвилях довжиною близько 5 м.

Сучасні радіолокатори так чутливі, що він доступні метеори 16-ї зоряної величини, тобто майже в 10000 разів менш яскраві, ніж найслабші з зірок, доступних неозброєним оком.

Систематичні радіолокаційні спостереження метеорів почалися з 1946 року. В ніч з 9 на 10 жовтня цього року Земля повинна була перетнути орбіту комети Джакобини - Ціннера. Коли таке ж подія відбувалася в 1933 році, на небі спостерігався інтенсивний «зоряний дощ». Сотні метеорів борознили за всіма напрямами зоряне небо. У цей день земну кулю зустрівся з метеорних потоком - величезним роєм метеорних тіл, своєрідних «осколків» кометного ядра, що мчать навколо Сонця по орбіті породила їх комети. Астрономи домовилися називати метеорні потоки у тій сузір'я, з якого, як нам здається, вилітають відповідні їм метеори. Оскільки метеорний дощ, пов'язаний з кометою Джакобіні - Ціннера, має радіант в сузір'ї Дракона, то породжений нею метеорний потік отримав назву Драконит.

Щорічно в кінці першої декади жовтня Земля зустрічається з драконидами - метеорними тілами потоку Драконід. Але тільки іноді їх зоряні дощі бувають особливо великими. Саме такий випадок і стався в 1946 році, коли Земля перетинала найбільш щільну частину потоку.

На жаль астрономів в ніч з 9 на 10 жовтня 1946 року яскраво світила Місяць, і її сяйво сильно заважало звичайним спостереженням. Але для радіолокаторів місячне світло не перешкода. Радянські вчені Б.Ю. Левін і П.О. Чечік в ту ніч зареєстрували радіоехо від сотень метеорів, більшість яких залишалося невидимим.

З тих пір радіолокаційні спостереження метеорів міцно увійшли в практику роботи багатьох обсерваторій. Ні туман, ні дощ, ні сліпуче денне сяйво Сонця не можуть перешкодити радіолокатор «намацувати» невидимі «падаючі зірки». Вони впевнено фіксують як спорадичні метеори, тобто ті метеори, які не пов'язані з яким-небудь певним метеорних потоком, таки і невидимі «зоряні дощі».

9. У пошуках позаземних цивілізацій.

Навряд чи є інша наукова проблема, яка викликала б такий пекучий інтерес і такі палкі суперечки, як проблема зв'язку з позаземними цивілізаціями. Література по цій проблемі вже налічує багато тисяч найменувань. Скликаються наукові конференції і симпозіуми, налагоджується міжнародне співробітництво вчених, ведуться експериментальні дослідження. За влучним висловом Станіслава Лема, проблема зв'язку з позаземними цивілізаціями подібна іграшкової матрьошці-вона містить в собі проблематику всіх наукових дисциплін.

Одним з можливих каналів зв'язку з розумними мешканцями, мабуть, може бути прийом радіосигналів від високорозвинених позаземних цивілізацій. При сучасному рівні радіотехніки можлива також посилка сигналів з Землі далеким «братів по розуму».

В Наприкінці 1959 два відомих зарубіжних вчених Моррісон і Коккони виступили з проектом встановлення радіозв'язку з мешканцями інших планет. Суть цього проекту полягає в наступному: Всередині неймовірно величезної сфери радіусом в сотню світлових років укладено близько ста тисяч зірок. Серед них знайдуться десятки, а може бути, і сотні таких, які оточені населеними планетами. Можна думати, що і перед іншими цивілізаціями, досягли такого ж рівня розвитку, як наша, встав той же питання-як встановити радіозв'язок з іншими розумними мешканцями Всесвіту? Хто знає, можливо, і зараз в напрямку нашого Сонця хтось посилає радіосигнали з глибин зоряного світу - сигнали, на які поки людство відповідало мовчанням! На який же довжині придатні швидше за все ведеться ця передача?

Невідомі нам розумні істоти живуть на планеті, оточеній атмосферою. Значить, і вони, ймовірно, можуть радирувати в космос тільки крізь вузьке «радиоокно» їх атмосфери. Значить, можливий діапазон радіохвиль для «міжзоряного» радіозв'язку, швидше за все, обмежується довжинами від декількох сантиметрів до 30 м. Космічні природні джерела радіохвиль, як уже відомо читачеві, ведуть постійну інтенсивну «радіопередачу» на хвилях метрового діапазону. Щоб вона не створювала прикрі перешкоди, радіозв'язок населених світів розумно вести па довжинах хвиль коротше 50 см. Але дуже короткі радіохвилі, в кілька сантиметрів, знову непридатні - адже теплове радіовипромінювання планет відбувається саме на таких хвилях, і воно буде «глушити» штучну радіозв'язок.

І ось Моррісону і Коккони приходить в голову блискуча думка. Радіозв'язок треба вести на хвилях, близьких до 21 см, які випромінює міжзоряний водень. Адже розумні мешканці інших планет повинні розуміти величезну роль міжзоряного водню в вивченні Всесвіту. Значить, і у них повинна бути потужна радіоапаратура, що працює саме на цій хвилі. Так як водень-найпоширеніший елемент у спостережуваної нами частини в Всесвіту, то його випромінювання на хвилі довжиною 21 см може розглядатися як певний природний, «космічний» еталон довжин. Значить, найімовірніше прийом радіосигналів з інших населених планет треба вести на хвилі довжиною 21 см.

Важко, звичайно, передбачити, який шифр буде приховано в цих сигналах. Треба думати, що наші далекі «брати по космосу» скористаються універсальною мовою всіх мислячих істот-мовою математики. Може бути, їх сигнали будуть давати послідовність цифр 1, 2, 3 ... Або вони передадуть через безодні космосу шифрування значення такого чудового числа, як . У всякому разі штучні радіосигнали на хвилі 21 см можна буде відрізнити від природних. Зокрема, так як радіопередавач встановлений до а планеті і разом з нею обертається навколо зірки, то завдяки ефекту Доплера штучні радіосигнали повинні періодично міняти свою частоту.

Проект Моррісона і Коккони викликав у середовищі астрономів величезний інтерес. З кінця 1960 року в Національній радіоастрономічної обсерваторії США Франк Дрейк почав систематичні «прослуховування» деяких зірок з метою виявити штучні радіосигнали. Для початку були обрані дві зірки, дуже схожі на Сонце. Це Тау із сузір'я Кита і Епсілон із сузір'я Ерідана. До кожної з них близько одинадцяти світлових років. Прослуховування велося на радіотелескопі з діаметром дзеркала 26 м.

Космос мовчав. Втім, сподіватися на швидкий успіх було б надто наївно. Пройдуть голи, а може бути, багато десятиліть, перш ніж вдасться прийняти штучні радіопередачі з глибин Всесвіту. Та й розшифрувавши ці сигнали і пославши у відповідь свої, ми не можемо очікувати швидкого, «оперативного» розмови. Наші питання і їх відповіді будуть поширюватися зі швидкістю заспівана, а це значить, що від посилки питання до отримання відповіді пройдуть десятиліття! На жаль, прискорити розмова неможливо - в природі немає нічого швидше радіохвиль,

З 1967 року пошуки радіосигналів від інопланетян почалися і в нашій країні. Ці роботи ведуться під керівництвом відомого радянського вченого члена-кореспондента АН СРСР В. С. Троїцького. В даний час на всеспрямованих (а не на параболічних) радіотелескопах ведеться прийом радіосигналів в діапазоні від 3 до 60 см. Одночасно подібні спостереження проводяться і в інших місцях Радянського Союзу. Якщо на всіх цих далеких один від одного радіотелескопах одночасно будуть прийняті загадкові «сплески» радіовипромінювання, є підстави вважати, що прийняті радіосигнали (або якісь радіоперешкоди) з космосу.

Поки що і ці експерименти не привели до бажаного результату, хоча виявлено нове явище-сплески радіовипромінювання природного походження, що приходять на Землю з ближнього космосу.

Найбільший в світі кільцевої 600-метровий радіотелескоп Спеціальної астрофізичної обсерваторії АН СРСР вже з самого початку своєї роботи включився в пошуки космічних радіосигналів штучного походження.

У США обговорюється проект «Циклоп», реалізований за допомогою Науково-дослідного центру НАСА (Національне управління з астронавтики і дослідженню космічного простору). За проектом «Циклоп» система для прийому радіосигналів від інопланетян складається з тисячі радіотелескопів, встановлених на відстані 15 км один від одного II працюють спільно. По суті, ця система радіотелескопів подібна одному велетенському параболічного радіотелескопа з площею дзеркала 20 квадратних кілометрів! Проект «Циклоп» передбачається реалізувати протягом найближчих 10-20 років. Такі Терміни не повинні здаватися надмірними, так як вартість планованого споруди воістину астрономічна - не менше 10 мільярдів доларів!

Якщо система «Циклоп» стане реальністю, вдасться в принципі приймати штучні радіосигнали в радіусом 1000м світлових ле т. В такому огром н ом обсязі космічного простору місти ться св перевищене мілі вона сонце подібних зірок, частина яких, можливо, оточена населеними планетами. Чув ств даткови системи «Циклоп» разюча. Якби навколо найближчої до нас зірки Альфа Центавра зверталася планета, подібна до Землі (з таким же рівнем розвитку радіотехніки), то сі стема «Циклоп» була б здатна вловити радіопередачі, що проводяться один для одного мешканцями цієї планети!

Поки проект «Циклоп» не здійснено, група американських радіоастрономів намагається прийняти радіосигнали приблизно від 500 найближчих зірок (в радіусі до 80 світлових років). Прийом ведеться на 100метровом параболическом радіотелескопі, одному з найбільших в світі.

Розпочата й перша спроба активної радіозв'язку з інопланетянами. Як вже говорилося, 300метровий радіотелескоп в Аресібо може працювати як радіолокатор на хвилі 10 см, причому його сигнал (за допомогою радіотелескопів, подібних до земних!) Може бути схопить в межах всієї нашої Галактики.

16 листопада 1974 року, коли відбулося офіційне відкриття радиообсерватории в Аресібо, гігантський радіолокатор послав шифроване радіоповідомлення до інопланетян. У цьому повідомленні в двійковій системі числення закодовані найважливіші відомості про Землю та її мешканців. Сигнал посланий на кульове зоряне скупчення в сузір'ї Геркулеса, що містить близько 30000 зірок. Якщо хоча б біля однієї з цих зірок є високорозвинена цивілізація, здатна прийняти і розшифрувати сигнал, відповідь на нього ми отримаємо не раніше, ніж через 48000 років - такі далекі від нас ці зірки!

І все таки жага спілкування зі позаземним Розумом така сильна, що всі технічні та тимчасові труднощі здаються переборними. До того ж розумні наші побратими можуть виявитися і по сусідству з нами.

10. Висновок.

А з чого все таки розпочалася радіоастрономія !? А почалося все з того, що американський радіоінженер Карл Янський в грудні 1931р. Виявив якісь дивні радіошуми, які перешкоджали передачі хвилі 14,7 м. З'ясувалося, що джерелом радіоперешкод було радіовипромінювання Чумацького Шляху.

Під час другої світової війни радіолокатори широко увійшли в практику і були прийняті на озброєння всіх армій. У 1943р. Радянські академіки Л.І. Мандельштам і І.Д. Папалексі теоретично обгрунтували можливість радіолокації Місяця, що і було здійснено три роки по тому. В після воєнні роки прогрес радіоастрономії придбав бурхливий, майже вибуховий характер.

Слідом за радіолокацією метеорів (1945) і Венери (1958) пішла радіолокація Юпітера (1963) і Меркурія (1963). У 1946р. На хвилі довжиною 4,7 м був відкритий потужний космічний джерело радіовипромінювання в сузір'ї Лебедя. Ще роком раніше голландський астрофізик Ван Де Хюлст теоретично обґрунтував можливість космічного випромінювання хвилі довжиною 21 см, яке було виявлено в 1951 р. Радіовипромінювання Сонця на хвилі довжиною 18,7 м, відкрите ще в 1947р., Стало одним з важливих явищ, що характеризують фізичну природу центрального тіла Сонячної системи.

Сучасні радіотелескопи приймають космічні радіохвилі в шести діапазонах - від субмиллимитрового (довжина хвилі менше міліметра) до декаметрового (довжина хвилі більше десяти метрів).Земна атмосфера пропускає радіохвилі в діапазонах від 1, 4 і 8 мм і в інтервалі від 1 см до 20 м. Інакше кажучи, найбільша пропускається атмосферою довжина радіохвилі в 20000 разів більше найменшої. Тим часом в оптичному діапазоні аналогічне ставлення крайніх довжин електромагнітних хвиль близько до двох. Таким чином, в цьому сенсі «радиоокно» в 10000 разів ширше оптичного «вікна».

Для прийому космічного радіовипромінювання існують різні типи радіотелескопів. Деякі з них нагадують рефлектори. У таких радіотелескопах радіохвилі збирає металеве увігнуте дзеркало, іноді гратчасте. Як і рефлекторів поверхню його має параболічну форму. Дзеркало концентрує радіохвилі на маленькій дипольної антени, опромінюючи її. З цієї причини приймальня антена в радіотелескопах називається опромінювачем. Змінюючи опромінювач може бути радиоприем різних довжинах хвиль. Виникаючі в облучателе струми передаються на приймальний пристрій і там досліджуються.

У описаних радіотелескопів застосовуються два типи установок азимутная і параллактическая. На відміну від рефлекторів, дзеркала радіотелескопів мають дуже великі розміри - метри і навіть десятки метрів. Один з найбільших радіотелескопів з рухомий антеною є в Радіоастрономічному інституті ім. Планка (Німеччина). Діаметр його дзеркала дорівнює 100 м. Ще більше нерухомий радіотелескоп на острові Пуерто-Ріко. Його дзеркало зроблено з кратера погаслого вулкана, воно має діаметр 305 м і займає площу понад 7 га! У фокусі дзеркала на висоті 135 м за допомогою спеціальних сталевих щогл укріплена гондола з облучателями. Гондола може переміщатися над дзеркалом і тому приймати випромінювання з досить великої зони неба.

«Ратан-600» - радіоастрономічний телескоп Академії наук СРСР. Він складається з 895 окремих дзеркал загальною площею 10000 м ^2, які встановлені по колу діаметром 600 м. Спеціальний пристрій з окремих дзеркал дозволяє формулювати параболічну поверхню, яка фокусує космічне радіовипромінювання на невеликому облучателе. «Ратан-600» може приймати радіохвилі в діапазоні від 8 мм до 30 см.

В радіоастрономії широко застосовується давно відомий у фізиці принцип інтерференції, тобто складання електромагнітних хвиль з різними фазами.

Радіоастрономія дозволила досліджувати радіовипромінювання окремих космічних тіл, а також вивчити спіральне будова Галактики. Крім того, радіоастрономи зафіксували разюче малі потоки енергії. Наприклад, за піввікову історію радіоастрономії хвилі довжиною 21 см прийнято енергії 10 ^-7.

Використана література.

1. Дитяча енциклопедія. Видавництво «Просвещение»

2. Цікаво про астраноміі. Видавництво ЦК ВЛКСМ «Молода гвардія».

3. Астрономи спостерігають. Видавництво «Наука».

4. «Радянська Енциклопедія».

5. Пароль-БТА Видавництво «Дитяча література».

6. Астрономія в її розвитку. Видавництво «Просвещение»