Реферат: Радиотехника и космос

Реферат: Радиотехника и космос

Áîëüøèå âîçìîæíîñòè ðàäèîëîêàöèè îáíàðóæè­ëèñü ïðè íàáëþäåíèè òàê íàçûâàåìîé ëèáðàöèè Ëóíû. Ïîä ýòèì òåðìèíîì àñòðîíîìû ïîíèìàþò ñâîåîáðàç­íûå «ïîêà÷èâàíèÿ» ëóííîãî øàðà, âûçâàííûå îò÷àñòè ãåîìåòðè÷åñêèìè ïðè÷èíàìè (óñëîâèÿìè âèäèìîñòè), îò÷àñòè ïðè÷èíàìè ôèçè÷åñêîãî õàðàêòåðà. Áëàãîäàðÿ ëèáðàöèè çåìíîé íàáëþäàòåëü âèäèò íå ïîëîâèíó, à îêîëî 60% ëóííîãî øàðà. Çíà÷èò, ëèáðàöèÿ ïîçâîëÿ­åò íàì èíîãäà «çàãëÿäûâàòü» çà êðàé âèäèìîãî ëóí­íîãî äèñêà è íàáëþäàòü ïîãðàíè÷íûå ðàéîíû îáðàò­íîé ñòîðîíû Ëóíû.

Ïðè «ïîêà÷èâàíèè», èëè ëèáðàöèè, Ëóíû îäèí åå êðàé ïðèáëèæàåòñÿ ê íàáëþäàòåëþ, à äðóãîé óäà­ëÿåòñÿ. Ñêîðîñòü ýòîãî äâèæåíèÿ î÷åíü ìàëà — ïî­ðÿäêà 1ì/ñåê, ÷òî ìåíüøå äàæå ñêîðîñòè ïåøåõîäà. Íî ðàäèîëîêàòîð ñïîñîáåí, îêàçûâàåòñÿ, îáíàðóæèòü è òàêèå ñìåùåíèÿ.

Ðàäèîëîêàòîð

ïîñûëàåò íà

Ëóíó âîëíû

îïðå­äåëåííîé

äëèíû.

Åñòåñòâåííî,

÷òî è

îòðàæåííûé

радиосигнал будет обладать той же длиной волны. Можно сказать, что радиоспектр

отраженного сигнала представляет собой одну определенную «радиолинию».

Если бы Луна не «покачивалась» относительно земного наблюдения, радиоспектры

посланного и отраженного импульса были бы совершенно одинаковыми. На самом же

деле разница, хотя и небольшая, все же есть. Радиоволна, отразившаяся от того

края Луны, который приближается к земному наблюдателю, по принципу Доплера

будет иметь несколько большую частоту и, следовательно, меньшую длину, чем

радиоволна, посланная на Луну. Для другого удаляющегося края Луны должен

наблюдаться противоположный эффект. В результате «радиолиния» в радиоспектре

отраженного импульса будет более широкой, растянутой, чем «радиолиния»

посланного импульса. По величине расширения можно вычислить скорость удаления

краев Луны. Этим же методом можно определить периоды вращения планет вокруг

оси и скорости их движения по орбите.

Раньше требовались многолетние высокоточные оптические наблюдения Луны, чтобы

затем после долгих вычислений получить величину либрации. Радиолокаторы

решили эту задачу, так сказать, непосредственно и несравненно быстрее.

При каждом измерении пользуются некоторым эталоном — меркой, употребляемой

как единица длины. Для измерений на земной поверхности таким эталоном служит

метр. Для астрономии расстояние ни метр, ни даже километр не являются вполне

подходящей единицей масштаба — слишком уж велики расстояния между небесными

телами. Поэтому астрономы употребляют вместо метра гораздо более крупную

единицу длины. Называется она «астрономической единицей» ( сокращенно

«а.е.»). По определению астрономическая единица равна среднему расстоянию от

Земли до Солнца. Чтобы связать астрономические измерения длины с чисто

земными мерками расстояний, астрономическую единицу в конечном счете

сопоставляют с метром — выражают астрономическую единицу в метрах или

километрах.

Во времена Иоганна Кеплера (17 век) величину астрономической единицы еще не

знали — она впервые была найдена только век спустя. Не были известны и

расстояния от Солнца до других планет Солнечной системы. Тем не менее, третий

закон Кеплера гласит, что «квадраты времен обращения планет вокруг Солнца

относятся между собой как кубы их средних расстояний до Солнца». Каким же

образом, не зная расстояний планет до Солнца, Кеплер мог открыть этот важный

закон?

Весь секрет, оказывается, в том, что не зная абсолютных (выраженных в

километрах) расстояний планет до Солнца, можно сравнительно просто из

наблюдений вычислить их относительные расстояния, то есть узнать, во сколько

раз одна планета дальше от Солнца, чем другая.

Зная же относительные расстояния планет от Солнца, можно сделать чертеж

Солнечной системы. В не будет хватать только одного — масштаба. Если бы можно

было указать, чему равно расстояние в километрах между любыми двумя телами на

чертеже, то, очевидно, этим самым был бы введен масштаб чертежа, и в единицах

данного масштаба сразу можно было бы получить расстояние всех планет до

Солнца.

До применения радиолокации среднее расстояние от Земли до Солнца, то есть

астрономическая единица, считалось равным 149504000 км. Эта величина

измерена не абсолютно точно, а приближенно с ошибкой в 17000 км в ту

или другую сторону.

Некоторых такая ошибка может ужаснуть. С этой точки зрения расстояние от Земли

до Солнца измерено очень точно — относительная ошибка не превышает сотых долей

процента. Но постоянное стремление к повышению точности характерно для любой

точной науки . Поэтому можно понять астрономов , когда они снова и снова

уточняют масштаб Солнечной системы и

ñòðåìÿòñÿ

ïðèìåíèòü

ñàìûå

ñîâåðøåííûå

ìåòîäû äëÿ

èçìåðåíèÿ

àñòðîíîìè÷åñêîé

åäèíèöû. Âîò

òóò-òî è

ïðèõîäèò íà

ïîìîùü

ðàäèîàñòðîíîìèÿ.

Ñîâåðøåííî î÷åâèäíî, ÷òî ðàäèîëîêàöèÿ ïëàíåò èç-çà èõ óäàëåííîñòè íåñðàâíåííî òðóäíåå ðàäèîëî­êàöèè Ëóíû. Íå çàáóäüòå, ÷òî ìîùíîñòü ðàäèîýõà ïàäàåò îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ÷åòâåðòîé ñòåïåíè ðàññòîÿíèÿ, òî åñòü î÷åíü ñèëüíî. Íî ñîâðåìåííàÿ ðàäèîòåõíèêà ïðåîäîëåëà è ýòè òðóäíîñòè.

 ôåâðàëå 1958 ãîäà àìåðèêàíñêèìè ó÷åíûìè âïåðâûå ïðîâåäåíà ðàäèîëîêàöèÿ áëèæàéøåé èç ïëà­íåò—Âåíåðû, à â ñåíòÿáðå òîãî æå ãîäà ïîéìàíî ðàäèîýõî îò Ñîëíöà.

Âî âðåìÿ ðàäèîëîêàöèè Âåíåðà íàõîäèëàñü â 43 ìèëëèîíàõ êèëîìåòðîâ îò Çåìëè. Çíà÷èò, ðàäèîâîëíå òðåáîâàëîñü ïðèìåðíî 5 ìèíóò äëÿ ïóòåøåñòâèÿ «òóäà è îáðàòíî». Ñèãíàëû ïîäàâàëèñü â òå÷åíèå 4 ìèíóò 30 ñåêóíä, à ñëåäóþùèå 5 ìèíóò «ïîäñëóøèâàëîñü» ðàäèîýõî. Äëèòåëüíàÿ ïîñûëêà ðàäèîñèãíàëîâ áûëà âûçâàíà íåîáõîäèìîñòüþ—ïðè êîðîòêîì èìïóëüñå åäèíè÷íîå îòðàæåíèå îò Âåíåðû íå ìîãëî íàáëþ­äàòüñÿ.

Äàæå ñ òàêèìè óõèùðåíèÿìè ðàçîáðàòüñÿ â ïðè­íÿòûõ ðàäèîñèãíàëàõ áûëî íåëåãêî. Êðàéíå ñëàáûå, îòðàæåííûå îò Âåíåðû ðàäèîâîëíû ìàñêèðîâàëèñü ñîáñòâåííûìè øóìàìè ïðèåìíîé àïïàðàòóðû. Òîëüêî ýëåêòðîííûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû ïîñëå ïî÷òè ãîäîâîé îáðàáîòêè íàáëþäåíèé íàêîíåö äîêàçàëè, ÷òî ðàäèîëîêàòîð âñå-òàêè ïðèíÿë î÷åíü ñëàáîå ðà­äèîýõî îò Âåíåðû. Ïîñëå ïåðâîãî óñïåõà ðàäèîëîêà­öèÿ Âåíåðû áûëà ïîâòîðåíà åùå íåñêîëüêî ðàç.

Ðàäèîýõî îò Âåíåðû ïîëó÷èëîñü â 10 ìèëëèîíîâ ðàç áîëåå ñëàáûì, ÷åì ðàäèîýõî îò Ëóíû. Íî ðàäèî­ëîêàòîðû åãî âñå-òàêè ïîéìàëè—òàêîâ ïðîãðåññ ðà­äèîòåõíèêè çà êàêèå-íèáóäü äâåíàäöàòü ëåò.

Ãîðàçäî

áîëåå

óâåðåííî è ñ

ëó÷øèìè

ðåçóëüòàòà­ìè

ïðîâåëè

ðàäèîëîêàöèþ

Âåíåðû â

àïðåëå 1961 ãîäà

ñîâåòñêèå

ó÷åíûå. Ïî èõ

äàííûì

óäàëîñü

óòî÷íèòü

âåëè­÷èíó

àñòðîíîìè÷åñêîé

åäèíèöû.

Îêàçàëîñü,

÷òî Ñîëí­öå

íà 95 300 êì

äàëüøå îò

Çåìëè, ÷åì

äóìàëè äî

òåõ ïîð, è

àñòðîíîìè÷åñêàÿ

åäèíèöà

ðàâíà 14959930001.

Îøèáêà â

ýòîì

èçìåðåíèè

íå ïðåâûøàåò

2000 êì â òó èëè

äðóãóþ

ñòîðîíó, ÷òî

ïî

îòíîøåíèþ ê

èçìåðåííîìó

ðàññòîÿíèþ

ñîñòàâëÿåò

âñåãî ëèøü

òûñÿ÷íûå

äîëè

ïðîöåíòà!

Òåïåðü âåëè÷èíó àñòðîíîìè÷åñêîé åäèíèöû çíàþò åùå òî÷íåå, ÷òî ïîçâîëÿåò ñ ìåíüøèìè îøèáêàìè âû÷èñëÿòü òðàåêòîðèè êîñìè÷åñêèõ ðàêåò, à ýòî èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ ìåæïëàíåòíûõ ïóòåøåñòâèé.

Ñîëíöå äëÿ ðàäèîëîêàòîðà ãîðàçäî áîëåå êðóïíàÿ öåëü, ÷åì Âåíåðà. Íî çàòî Ñîëíöå—ñàìî ìîùíûé èñòî÷íèê êîñìè÷åñêèõ ðàäèîâîëí. ×òîáû ýòè ðàäèî­âîëíû íå «çàãëóøèëè» ðàäèîýõî, îòðàæåííûé îò Ñîëíöà ðàäèîñèãíàë äîëæåí áûòü ïî êðàéíåé ìåðå â ñòî ðàç ñèëüíåå ñèãíàëà, îòðàæåííîãî îò Âåíåðû.

Ðàäèîëîêàöèÿ

Ñîëíöà

âïåðâûå

ïðîâîäèëàñü

òàê.

Ïåðåäàò÷èê

âêëþ÷àëñÿ ñ

èíòåðâàëàìè

â 30 ñåêóíä â

ïðîäîëæåíèå 15

ìèíóò.

Íàáëþäåíèÿ

íà÷àëèñü â

ñåíòÿáðå 1958

ãîäà è áûëè

ïðîäîëæåíû

âåñíîé 1959

ãîäà. Ïðè

îáðàáîòêå

òàêæå

ïðèøëîñü

ïðèáåãíóòü

ê ïîìîùè

ýëåêòðîííûõ

âû÷èñëèòåëüíûõ

ìàøèí. Â

õîðî­øåì

ñîãëàñèè ñ

ïðåäâàðèòåëüíûìè

ðàñ÷åòàìè

ïîëó÷è­ëîñü,

÷òî

ðàäèîñèãíàë,

ïîñëàííûé ñ

Çåìëè,

îòðàçèëñÿ

îò òåõ ñëîåâ

ñîëíå÷íîé

êîðîíû,

êîòîðûå

íàõîäÿòñÿ

íà

ðàññòîÿíèè 1,7

ðàäèóñà

Ñîëíöà îò

åãî

ïîâåðõíîñòè.

Åùå â 1959 ãîäó

ðàäèîëîêàöèÿ

Ìåðêóðèÿ

ïîêàçà­ëà,

÷òî ñóòêè

íà ýòîé

ïëàíåòå

áëèçêè ê 59

çåìíûì

ñóòêàì, òî

åñòü

Ìåðêóðèé íå

îáðàùåí

âñåãäà ê

Ñîëí­öó

îäíîé

ñòîðîíîé,

êàê

ñ÷èòàëîñü

äî ýòîãî.

Ðàäèîëî­êàòîðû

âûÿñíèëè

òàêæå, ÷òî

ñóòêè íà

Âåíåðå â 243

ðàçà

äëèííåå

çåìíûõ,

ïðè÷åì

Âåíåðà

âðàùàåòñÿ â

íàïðàâëåíèè

ñ âîñòîêà íà

çàïàä, òî

åñòü â

ñòîðîíó,

îáðàòíóþ

âðàùåíèþ

âñåõ

îñòàëüíûõ

ïëàíåò.

Ðàäèîëó÷ ñêâîçü îáëàêà Âåíåðû «ïðîùóïàë» åå ðåëüåô è óñòàíîâèë ñóùåñòâîâàíèå íà Âåíåðå êðàòå­ðîâ, ïîäîáíûõ ëóííûì. Ðàäèîëîêàöèÿ óòî÷íèëà äàí­íûå î ðåëüåôå Ìàðñà. Íî ñàìîå, ïîæàëóé, óäèâèòåëü­íîå áûëî äîñòèãíóòî â ìåòåîðíîé àñòðîíîìèè.

8.Ìåòåîðû íàáëþäàþò äíåì.

Çâåçäíàÿ íî÷ü.  íåâîîáðàçèìîé äàëè òèõî ñèÿþò òû­ñÿ÷è ñîëíö. È âäðóã êàê áóäòî îäíà èç çâåçä ñîðâà­ëàñü è ïîëåòåëà, îñòàâëÿÿ íà íåáå óçåíüêóþ ñâåòÿ­ùóþñÿ ïîëîñêó. Âñå ÿâëåíèå îáû÷íî çàíèìàåò äîëè ñåêóíäû, ðåæå íåñêîëüêî ñåêóíä.

Так выглядят «падающие звезды», или метеориты,— явление, хорошо знакомые

каждому еще с детских лет. Когда по небу пролетает «падающая звезда», это

означает, что в земную атмосферу из безвоздушного мирового пространства

вторглась крохотная твердая частичка весом в граммы или даже доли грамма —

метеорное тело.

Двигаясь со скоростью десятки километров в секунду, сильно сжимает перед

собой воздух. Он ярко светится, образуя спереди метеорного тела так

называемую «воздушную подушку». Ее мы и видим как «падающую звезду», тогда

как само метеорное тело из-за малости непосредственному наблюдению не

доступно.

Поединок твердой частички космического вещества и земной атмосферы всегда имеет

один исход. Примерно на высоте 80-100 км метеорные тела полностью

разрушаются, и остающаяся после них мельчайшая метеорная пыль медленно оседает

на Землю. Так как яркость метеоров сравнима с видимой яркостью звезд, то до

последнего времени «падающие звезды» наблюдались только по ночам, на темном

фоне звездного неба.

Радиоастрономия значительно расширила возможность изучения этих интересных

явлений.

Когда метеорное тело стремительно прорезает земную атмосферу, то, сталкиваясь

с молекулами и атомами воздуха, оно частично ионизует их, то есть «вышибает»

из них некоторые электроны. В результате за метеорным телом образуется

длинный цилиндрический слой из ионизованных газов. Его размеры весьма

внушительны — при поперечнике в несколько метров длина этой ионизованной

«трубы» достигает десятков километров. Вследствие диффузии (рассеивания

газов) «труба» постепенно расширяется и в конце концов, разрушаемая ветрами и

другими причинами, как бы растворяется в атмосфере.

Мы уже отмечали, что слой ионизованных газов для радиоволн определенных длин

является своеобразным зеркалом. Значит, с помощью радиолокатора можно

получить радиоэхо и от ионизованных метеорных следов. Возможности

радиотехники в этой области исключительно велики. Радиолокаторы могут быстро

определить расстояние до метеора, скорость метеорного тела, его торможение в

атмосфере и, наконец, положение радианта, то есть той точки неба, откуда, как

нам кажется, вылетел метеор.

Опыты показали ,что наилучшие результаты получаются, если радиолокация метеоров

ведется на волнах длиной около 5 м.

Современные радиолокаторы так чувствительны, что им доступны метеоры 16-й

звездной величины, то есть почти в 10000 раз менее яркие, чем самые слабые из

звезд, доступных невооруженному глазу.

Систематические радиолокационные наблюдения метеоров начались с 1946 года. В

ночь с 9 на 10 октября этого года Земля должна была пересечь орбиту кометы

Джакобини — Циннера. Когда такое же событие происходило в 1933 году, на небе

наблюдался интенсивный «звездный дождь». Сотни метеоров бороздили во всех

направлениях звездное небо. В этот день земной шар встретился с метеорным

потоком — огромным роем метеорных тел, своеобразных «осколков» кометного

ядра, несущихся вокруг Солнца по орбите породившей их кометы. Астрономы

договорились называть метеорные потоки по тому созвездию, из которого, как

нам кажется, вылетают соответствующие им метеоры. Так как метеорный дождь,

связанный с кометой Джакобини — Циннера, имеет радиант в созвездии Дракона,

то порожденный ею метеорный поток получил название Драконит.

Ежегодно в конце первой декады октября Земля встречается с драконидами —

метеорными телами потока Драконид. Но только иногда их звездные дожди бывают

особенно обильными. Как раз такой случай и произошел в 1946 году, когда Земля

пересекала наиболее плотную часть потока.

К огорчению астрономов в ночь с 9 на 10 октября 1946 года ярко светила Луна, и

ее сияние сильно мешало обычным наблюдениям. Но для радиолокаторов лунный свет

не помеха. Советские ученые Б.Ю. Левин и П.О. Чечик в ту ночь

çàðåãèñòðèðîâàëè

ðàäèîýõî îò

ñîòåí

ìåòåîðîâ,

áîëü­øèíñòâî

êîòîðûõ

îñòàâàëîñü

íåâèäèìûì.

Ñ òåõ ïîð ðàäèîëîêàöèîííûå íàáëþäåíèÿ ìåòåîðîâ ïðî÷íî âîøëè â ïðàêòèêó ðàáîòû ìíîãèõ îáñåðâàòîðèé. Íè òóìàí, íè äîæäü, íè îñëåïèòåëüíîå äíåâíîå ñèÿíèå Ñîëíöà íå ìîãóò ïîìåøàòü ðàäèîëîêàòîðàì «íàùóïûâàòü» íåâèäèìûå «ïàäàþùèå çâåçäû». Îíè óâåðåííî ôèêñèðóþò êàê ñïîðàäè÷åñêèå ìåòåîðû, òî åñòü òå ìåòåîðû, êîòîðûå íå ñâÿçàíû ñ êàêèì-íèáóäü îïðåäåëåííûì ìåòåîðíûì ïîòîêîì, òàêè è íåâèäèìûå «çâåçäíûå äîæäè».

9. ïîèñêàõ âíåçåìíûõ öèâèëèçàöèé.

Âðÿä ëè åñòü äðóãàÿ íàó÷íàÿ ïðîáëåìà, êîòîðàÿ âûçûâàëà áû òàêîé æãó÷èé èíòåðåñ è òàêèå æàðêèå ñïîðû, êàê ïðîáëåìà ñâÿçè ñ âíåçåìíûìè öèâèëèçà­öèÿìè. Ëèòåðàòóðà ïî ýòîé ïðîáëåìå óæå íàñ÷èòû­âàåò ìíîãèå òûñÿ÷è íàèìåíîâàíèé. Ñîçûâàþòñÿ íà­ó÷íûå êîíôåðåíöèè è ñèìïîçèóìû, íàëàæèâàåòñÿ ìåæäóíàðîäíîå ñîòðóäíè÷åñòâî ó÷åíûõ, âåäóòñÿ ýêñ­ïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ. Ïî ìåòêîìó âûðàæå­íèþ Ñòàíèñëàâà Ëåìà, ïðîáëåìà ñâÿçè ñ âíåçåìíûìè öèâèëèçàöèÿìè ïîäîáíà èãðóøå÷íîé ìàòðåøêå—îíà ñîäåðæèò â ñåáå ïðîáëåìàòèêó âñåõ íàó÷íûõ äèñ­öèïëèí.

Îäíèì èç âîçìîæíûõ êàíàëîâ ñâÿçè ñ ðàçóìíûìè îáèòàòåëÿìè, ïî-âèäèìîìó, ìîæåò áûòü ïðèåì ðàäèî­ñèãíàëîâ îò âûñîêîðàçâèòûõ âíåçåìíûõ öèâèëèçàöèé. Ïðè ñîâðåìåííîì óðîâíå ðàäèîòåõíèêè âîçìîæíà òàê­æå ïîñûëêà ñèãíàëîâ ñ Çåìëè äàëåêèì «áðàòüÿì ïî ðàçóìó».

 êîíöå 1959 ãîäà

äâà

èçâåñòíûõ

çàðóáåæíûõ

ó÷åíûõ

Ìîððèñîí è

Êîêêîíè

âûñòóïèëè ñ

ïðîåêòîì

óñòàíîâëåíèÿ

ðàäèîñâÿçè

ñ

îáèòàòåëÿìè

äðóãèõ

ïëà­íåò. Ñóòü

ýòîãî

ïðîåêòà

çàêëþ÷àåòñÿ

â ñëåäóþùåì:

Âíóòðè

íåâîîáðàçèìî

îãðîìíîé

ñôåðû

ðàäèóñîì â

ñîòíþ

ñâåòîâûõ

ëåò

çàêëþ÷åíî

îêîëî ñòà

òûñÿ÷ çâåçä.

Ñðåäè íèõ

íàéäóòñÿ

äåñÿòêè, à

ìîæåò áûòü, è

ñîòíè

òàêèõ,

êîòîðûå

îêðóæåíû

îáèòàåìûìè

ïëàíå­òàìè.

Ìîæíî

äóìàòü, ÷òî è

ïåðåä

äðóãèìè

öèâèëèçà­öèÿìè,

äîñòèãøèìè

òàêîãî æå

óðîâíÿ

ðàçâèòèÿ,

êàê íàøà,

âñòàë òîò æå

Страницы: 1, 2, 3, 4