Міжпланетне мерехтіння — випадкові коливання інтенсивності радіохвиль небесного походження на шкалі часу в кілька секунд. Воно схоже на мерехтіння зорі на нічному небі, проте виникає не у видимій частині електромагнітного спектру, а на радіохвилях. Міжпланетне мерехтіння є результатом поширення радіохвиль через неоднорідності густини електронів і протонів, утворені сонячним вітром.
Ранні дослідження
Мерехтіння радіохвиль через дрібномасштабні структури в іоносфері, відоме як іоносферне мерехтіння, спостерігалося ще 1951 році Ентоні Г'юїшем, а потім в 1954 році для яскравого радіоджерела в Тельці. Г'юїш розглянув різні можливості та припустив, що неоднорідності в сонячній короні можуть спричиняти розсіювання через заломлення, викликаючі ті мерехтіння, які він спостерігав. Через десять років, проводячи астрометричні спостереження кількох яскравих джерел небесних радіохвиль за допомогою радіоінтерферометра, Г'юїш і двоє його співробітників повідомили про «незвичайні коливання інтенсивності» в кількох джерелах. Дані переконливо підтверджували уявлення про те, що флуктуації є наслідком нерегулярності густини плазми, пов'язаної з сонячним вітром. Автори назвали це явище міжпланетним мерехтінням і відзначили «відкриття явища міжпланетного мерехтіння».
Щоб дослідити міжпланетне мерехтіння, Г'юїш створив [en] в Мулардівській радіоастрономічній обсерваторії. Масив складався з 2048 диполів на майже п'яти акрах землі. Він був побудований для постійного огляду неба з часовою роздільною здатністю приблизно 0,1 секунди. Ця висока роздільна здатність відрізняла його від багатьох інших радіотелескопів того часу, оскільки астрономи не очікували, що випромінювання від об'єкта матиме таку швидку зміну. Невдовзі після початку спостережень студентка Г'юїша Джоселін Белл зробила несподіване відкриття, помітивши сигнал, який незабаром було визнано похідним від нового класу об'єктів — пульсара. Таким чином, саме дослідження міжпланетного мерехтіння призвело до відкриття пульсарів, хоча це відкриття було побічним продуктом, а не метою дослідження.
Причина
Мерехтіння виникає в результаті зміни показника заломлення середовища, через яке проходять хвилі. Сонячний вітер — це плазма, що складається в основному з електронів і протонів, а коливання показника заломлення викликані коливаннями густини плазми. Різні показники заломлення призводять до зміни фази хвиль, що призводить до їхньої інтерференції. В результаті хвильовий фронт вигинається, хвилі розсіюються або збираються, і їхня інтенсивність змінюється.
Застосування
Сонячний вітер
Міжпланетне мерехтіння спричинене сонячним вітром, тому його вимірювання можна використовувати як простий спосіб дослідження сонячного вітру, бо спостережувані флуктуації інтенсивності спричинені неоднорідністю сонячного вітру. Середньоквадратичні коливання інтенсивності зазвичай ділять на середню інтенсивність джерела і називають це відношення індексом мерехтіння:
Індекс мерехтіння можна пов'язати з відхиленням фази, викликаним турбулентністю в сонячному вітрі. Розрахунок для плоскої падаючої електромагнітної хвилі дає
Наступний крок пов'язує зміну фази зі структурою густини сонячного вітру. Його можна спростити, припустивши, що щільність плазми найвища у напрямку до сонця, що дозволяє використовувати «наближення тонкого екрана». Це зрештою дає середньоквадратичне відхилення для фази
де довжина хвилі, — класичний радіус електрона, це товщина «екрана» або масштаб довжини, на якому відбувається більша частина розсіювання, — типовий масштаб розмірів неоднорідностей густини, а — середньоквадратична зміна щільності електронів відносно середньої густини. Таким чином, міжпланетне мерехтіння можна використовувати як зонд густини сонячного вітру. Також воно використовується для визначення швидкості сонячного вітру.
Довготривалі структури в сонячному вітрі можуть бути особливо добре досліджені цим методом. У кожний момент часу спостерігач на Землі має фіксовану лінію зору відносно сонячного вітру, але коли Сонце обертається з періодом обертання близько місяця, відносна лінія зору змінюється. Тоді можна зробити «томографічну реконструкцію» стійких структур в сонячному вітрі.
Компактні джерела
Спектр потужності, який спостерігається від джерела, яке зазнає міжпланетного мерехтіння, залежить від кутового розміру джерела. Таким чином, вимірювання міжпланетного мерехтіння можна використовувати для визначення розміру компактних радіоджерел, таких як активні ядра галактик.
Примітки
- Ionospheric Scintillation | NOAA / NWS Space Weather Prediction Center.
- Hewish (1955), p. 238.
- Hewish (1955), pp. 242—244.
- Hewish (1964), p. 1214.
- Hewish (1964), p. 1215.
- Alurkar (1997), p. 38.
- Manchester (1977), pp. 1–2.
- Lyne (1990). p. 4.
- Jokipii (1973), pp. 11–12.
- Alurkar (1997), p. 11.
- Jokipii (1973), p. 1.
- Alurkar (1997), p. 45.
- Alurkar (1997), pp. 39–45.
- Jokipii (1973), pp. 23–25.
- . Архів оригіналу за 20 липня 2011. Процитовано 20 липня 2009.
- Shishov (1978).
- Artyukh (2001), p. 185
Бібліографія
- Artyukh, Vadim S. (2001). Investigations of AGNs by the interplanetary scintillation method. Astrophysics and Space Science. 278 (1/2): 185—188. Bibcode:2001Ap&SS.278..185A. doi:10.1023/A:1013154728238.
- Alurkar, S.K. (1997). Solar and Interplanetary Disturbances. Singapore: World Scientific. ISBN .
- Hewish, A. (1955). The Irregular Structure of the Outer Regions of the Solar Corona. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 228 (1173): 238—251. Bibcode:1955RSPSA.228..238H. doi:10.1098/rspa.1955.0046. JSTOR 99619.
- Hewish, A., Scott, P.F., and Wills, D. (September 1964). Interplanetary Scintillation of Small Diameter Radio Sources. Nature. 203 (4951): 1214—1217. Bibcode:1964Natur.203.1214H. doi:10.1038/2031214a0.
- Jokipii, J.R. (1973). Turbulence and Scintillations in the Interplanetary Plasma. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 11 (1): 1—28. Bibcode:1973ARA&A..11....1J. doi:10.1146/annurev.aa.11.090173.000245.
- Lyne, A.G.; Graham-Smith, F. (1990). Pulsar astronomy. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN .
- Manchester, R.N.; Taylor, J.H. (1977). Pulsars. San Francisco: W.H. Freeman and Company. ISBN .
- Shishov, V.I., Shishova, T.D. (1978). The influence of the source sizes on the interplanetary scintillation spectra - Theory. Astronomicheskii Zhurnal. 55: 411—418. Bibcode:1978AZh....55..411S.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Mizhplanetne merehtinnya vipadkovi kolivannya intensivnosti radiohvil nebesnogo pohodzhennya na shkali chasu v kilka sekund Vono shozhe na merehtinnya zori na nichnomu nebi prote vinikaye ne u vidimij chastini elektromagnitnogo spektru a na radiohvilyah Mizhplanetne merehtinnya ye rezultatom poshirennya radiohvil cherez neodnoridnosti gustini elektroniv i protoniv utvoreni sonyachnim vitrom Ranni doslidzhennyaMerehtinnya radiohvil cherez dribnomasshtabni strukturi v ionosferi vidome yak ionosferne merehtinnya sposterigalosya she 1951 roci Entoni G yuyishem a potim v 1954 roci dlya yaskravogo radiodzherela v Telci G yuyish rozglyanuv rizni mozhlivosti ta pripustiv sho neodnoridnosti v sonyachnij koroni mozhut sprichinyati rozsiyuvannya cherez zalomlennya viklikayuchi ti merehtinnya yaki vin sposterigav Cherez desyat rokiv provodyachi astrometrichni sposterezhennya kilkoh yaskravih dzherel nebesnih radiohvil za dopomogoyu radiointerferometra G yuyish i dvoye jogo spivrobitnikiv povidomili pro nezvichajni kolivannya intensivnosti v kilkoh dzherelah Dani perekonlivo pidtverdzhuvali uyavlennya pro te sho fluktuaciyi ye naslidkom neregulyarnosti gustini plazmi pov yazanoyi z sonyachnim vitrom Avtori nazvali ce yavishe mizhplanetnim merehtinnyam i vidznachili vidkrittya yavisha mizhplanetnogo merehtinnya Shob dosliditi mizhplanetne merehtinnya G yuyish stvoriv en v Mulardivskij radioastronomichnij observatoriyi Masiv skladavsya z 2048 dipoliv na majzhe p yati akrah zemli Vin buv pobudovanij dlya postijnogo oglyadu neba z chasovoyu rozdilnoyu zdatnistyu priblizno 0 1 sekundi Cya visoka rozdilna zdatnist vidriznyala jogo vid bagatoh inshih radioteleskopiv togo chasu oskilki astronomi ne ochikuvali sho viprominyuvannya vid ob yekta matime taku shvidku zminu Nevdovzi pislya pochatku sposterezhen studentka G yuyisha Dzhoselin Bell zrobila nespodivane vidkrittya pomitivshi signal yakij nezabarom bulo viznano pohidnim vid novogo klasu ob yektiv pulsara Takim chinom same doslidzhennya mizhplanetnogo merehtinnya prizvelo do vidkrittya pulsariv hocha ce vidkrittya bulo pobichnim produktom a ne metoyu doslidzhennya PrichinaMerehtinnya vinikaye v rezultati zmini pokaznika zalomlennya seredovisha cherez yake prohodyat hvili Sonyachnij viter ce plazma sho skladayetsya v osnovnomu z elektroniv i protoniv a kolivannya pokaznika zalomlennya viklikani kolivannyami gustini plazmi Rizni pokazniki zalomlennya prizvodyat do zmini fazi hvil sho prizvodit do yihnoyi interferenciyi V rezultati hvilovij front viginayetsya hvili rozsiyuyutsya abo zbirayutsya i yihnya intensivnist zminyuyetsya ZastosuvannyaSonyachnij viter Mizhplanetne merehtinnya sprichinene sonyachnim vitrom tomu jogo vimiryuvannya mozhna vikoristovuvati yak prostij sposib doslidzhennya sonyachnogo vitru bo sposterezhuvani fluktuaciyi intensivnosti sprichineni neodnoridnistyu sonyachnogo vitru Serednokvadratichni kolivannya intensivnosti zazvichaj dilyat na serednyu intensivnist dzherela i nazivayut ce vidnoshennya indeksom merehtinnya m D I 2 1 2 I displaystyle m frac langle Delta I 2 rangle 1 2 langle I rangle Indeks merehtinnya mozhna pov yazati z vidhilennyam fazi viklikanim turbulentnistyu v sonyachnomu vitri Rozrahunok dlya ploskoyi padayuchoyi elektromagnitnoyi hvili daye m 2 D ϕ displaystyle m approx sqrt 2 Delta phi Nastupnij krok pov yazuye zminu fazi zi strukturoyu gustini sonyachnogo vitru Jogo mozhna sprostiti pripustivshi sho shilnist plazmi najvisha u napryamku do soncya sho dozvolyaye vikoristovuvati nablizhennya tonkogo ekrana Ce zreshtoyu daye serednokvadratichne vidhilennya dlya fazi ϕ R M S l r e a L 1 2 d N 2 1 2 displaystyle phi RMS lambda r e left aL right 1 2 left langle delta N 2 rangle right 1 2 de l displaystyle lambda dovzhina hvili r e displaystyle r e klasichnij radius elektrona L displaystyle L ce tovshina ekrana abo masshtab dovzhini na yakomu vidbuvayetsya bilsha chastina rozsiyuvannya a displaystyle a tipovij masshtab rozmiriv neodnoridnostej gustini a d N 2 displaystyle delta N 2 serednokvadratichna zmina shilnosti elektroniv vidnosno serednoyi gustini Takim chinom mizhplanetne merehtinnya mozhna vikoristovuvati yak zond gustini sonyachnogo vitru Takozh vono vikoristovuyetsya dlya viznachennya shvidkosti sonyachnogo vitru Dovgotrivali strukturi v sonyachnomu vitri mozhut buti osoblivo dobre doslidzheni cim metodom U kozhnij moment chasu sposterigach na Zemli maye fiksovanu liniyu zoru vidnosno sonyachnogo vitru ale koli Sonce obertayetsya z periodom obertannya blizko misyacya vidnosna liniya zoru zminyuyetsya Todi mozhna zrobiti tomografichnu rekonstrukciyu stijkih struktur v sonyachnomu vitri Kompaktni dzherela Spektr potuzhnosti yakij sposterigayetsya vid dzherela yake zaznaye mizhplanetnogo merehtinnya zalezhit vid kutovogo rozmiru dzherela Takim chinom vimiryuvannya mizhplanetnogo merehtinnya mozhna vikoristovuvati dlya viznachennya rozmiru kompaktnih radiodzherel takih yak aktivni yadra galaktik PrimitkiIonospheric Scintillation NOAA NWS Space Weather Prediction Center Hewish 1955 p 238 Hewish 1955 pp 242 244 Hewish 1964 p 1214 Hewish 1964 p 1215 Alurkar 1997 p 38 Manchester 1977 pp 1 2 Lyne 1990 p 4 Jokipii 1973 pp 11 12 Alurkar 1997 p 11 Jokipii 1973 p 1 Alurkar 1997 p 45 Alurkar 1997 pp 39 45 Jokipii 1973 pp 23 25 Arhiv originalu za 20 lipnya 2011 Procitovano 20 lipnya 2009 Shishov 1978 Artyukh 2001 p 185BibliografiyaArtyukh Vadim S 2001 Investigations of AGNs by the interplanetary scintillation method Astrophysics and Space Science 278 1 2 185 188 Bibcode 2001Ap amp SS 278 185A doi 10 1023 A 1013154728238 Alurkar S K 1997 Solar and Interplanetary Disturbances Singapore World Scientific ISBN 978 981 02 2925 2 Hewish A 1955 The Irregular Structure of the Outer Regions of the Solar Corona Proceedings of the Royal Society of London Series A Mathematical and Physical Sciences 228 1173 238 251 Bibcode 1955RSPSA 228 238H doi 10 1098 rspa 1955 0046 JSTOR 99619 Hewish A Scott P F and Wills D September 1964 Interplanetary Scintillation of Small Diameter Radio Sources Nature 203 4951 1214 1217 Bibcode 1964Natur 203 1214H doi 10 1038 2031214a0 Jokipii J R 1973 Turbulence and Scintillations in the Interplanetary Plasma Annual Review of Astronomy and Astrophysics 11 1 1 28 Bibcode 1973ARA amp A 11 1J doi 10 1146 annurev aa 11 090173 000245 Lyne A G Graham Smith F 1990 Pulsar astronomy Cambridge Cambridge University Press ISBN 978 0 521 83954 9 Manchester R N Taylor J H 1977 Pulsars San Francisco W H Freeman and Company ISBN 978 0 7167 0358 7 Shishov V I Shishova T D 1978 The influence of the source sizes on the interplanetary scintillation spectra Theory Astronomicheskii Zhurnal 55 411 418 Bibcode 1978AZh 55 411S