(PDF) Что такое гравитационное поле

9

передатчик и приемник энергии поля. Передатчик состоит из импульсного источника питания 1,

трансформатора 2 в виде плоской катушки и сферической емкости (антенны) 3. Первичная обмотка

трансформатора содержит два витка, намотанных снаружи вторичной спиральной обмотки. Один

конец вторичной обмотки трансформатора 2 заземлен. Другой конец вторичной обмотки соединен

со сферической емкостью 3. Приемник устроен аналогичным образом.

Разряд высоковольтного конденсатора создает импульсы тока в первичной обмотке

трансформатора 2. Во вторичной обмотке возникают собственные колебания в режиме резонанса.

Высокочастотное напряжение подается на сферическую емкость 3. Вокруг емкости передатчика

возникает переменное электрическое поле (схематически изображено концентрическими

кругами). Емкость приемника воспринимает изменения поля. После снижения напряжения энергия

в приемнике поступает в полезную нагрузку.

Для повышения плотности тока во вторичной обмотке Тесла использовал резкие фронты

напряжения, питающего индуктивность первичного контура. Плотность тока смещения (потока

гравитонов) пропорциональна скорости изменения электрического поля:

⃗ = −







Тесла рассматривал электрические явления с точки зрения эфиродинамики, всегда

подчеркивая отличия от теории поперечных волн Герца: «Я показал, что универсальная среда

является газообразным телом, в котором могут распространяться только продольные

импульсы, создавая переменное сжатие и расширение, подобно тем, которые производятся

звуковыми волнами в воздухе. Таким образом, беспроводный передатчик не производит волны

Герца, но он производит звуковые волны в эфире, поведение которых похоже на поведение

звуковых волн в воздухе, за исключением того, что огромная упругость и малая плотность

данной среды делают их скорость равной скорости света» [10].

Каждый заряд сферы-источника испускает ток смещения — поток вращающихся со

скоростью света тончайших жгутов. Поток электрического поля имеет волокнистую структуру. Вихри

электрической волны движутся вдоль своих осей, как фотоны. Они могут передавать момент.

Поэтому в опытах с трансформатором Тесла именно продольные электрические волны несут

энергию: зажигают люминесцентные лампы, озонируют воздух и дают нам ощущения тепла или

легкого покалывания рук и лица.

Продольные волны не только свободно проходят через диэлектрики, но и «проникают»

через металлические экраны. Здесь проявляет себя явление электростатической индукции.

Свободные электроны незаземленного экрана при положительной полуволне собираются на

стороне экрана, обращенной к волне. На противоположной стороне при этом создается избыток

положительных зарядов, излучение которых как бы «продолжает» исходную волну. В наших опытах

продольная волна от трансформатора Тесла «проходила» через лист медной фольги толщиной 0,3

мм с потерей  25% своей интенсивности.

Поток электрического поля расходится от сферы передатчика в виде последовательности

одиночных вихревых импульсов сжатия среды гравитонов. Интенсивность расходящихся волн

прямо пропорциональна частоте , радиусу R излучающей сферы и напряжению V на её

поверхности: S=(dQ/dt)/r2 =(4oRVcost)/r2. Интенсивность продольных волн убывает с

расстоянием как 1/r2.

Свет не излучение, а колебание материи

Натурфилософия

Уникальные свойства света.

1. В вакууме свет перемещается с максимально возможной в природе скоростью — скоростью света С.

2. При испускании света движущейся материей, скорость света не меняется, а остается постоянной, меняется только частота (Доплеровский эффект).

3. Фотоны в вакууме двигаются равномерно и прямолинейно. Если систему координат связать с фотоном, то материя относительно фотона будет двигаться со скоростью света. При этой скорости, время, с точки зрения фотона, в окружающем пространстве должно остановиться. Как можно существовать в пространстве с нулевым временем?

4. При прохождении света через материю скорость его падает. Показателем снижения скорости является коэффициент преломления. Причина снижения скорости совершенно непонятна.

5. Как объяснить отражение света от зеркала без поглощения фотонов и появления в спектре характерных спектральных линий.

6. Кроме снижения скорости в материи свет преломляется. Направление луча до сих пор могло изменить только гравитационное поле или искривление пространства. В линзах и призмах я думаю такого нет.

7. Покинув материю свет опять меняет направление и восстанавливает скорость. Что заставило свет вначале затормозить и поменять направление, а затем обратно вернуло свету скорость?

8. Снижение светом скорости в материи, в отличии от излучения света движущим объектом, не приводит к доплеровскому эффекту.

9. Снижение скорости света (коэффициента преломления) зависит от длинны волны. Используется при разложения луча призмой на спектр. Радуга.

10. Отсутствие у фотона массы покоя.

Все эти свойства очень странны для излучения, но полностью объяснимы если предположить, что свет это волна, подобно звуковой, распространяющаяся внутри материи. Разберем по пунктам и начнем со второго.

            2. При испускании света движущейся материей скорость света не меняется, а остается постоянной, меняется только частота (Доплеровский эффект). — Абсолютно нормальное явление для волн распространяющихся в среде (можно наблюдать в природе шум приближающегося и удаляющегося локомотива отличается по частоте.) Для частиц света (фотонов) это абсолютно неприемлемо.

            3. Фотоны в вакууме двигаются равномерно и прямолинейно. Если систему координат связать с фотоном, то материя относительно фотона будет двигаться со скоростью света. При этой скорости время, с точки зрения фотона, в окружающем пространстве должно остановиться. Как можно существовать в пространстве с нулевым временем? — При движении волны внутри материи никакого реального перемещения массы нет и скорость в этом случае это формальная величина с какой скоростью частицы передают энергию друг другу при колебательных процессах. Это можно сравнить с движением тени по экрану или скорости бегущих огней в гирлянде. В этом случае никаких релятивистских эффектов быть недолжно.

            4. При прохождении света через материю скорость его падает. Показателем снижения скорости является коэффициент преломления. Причина снижения скорости совершенно непонятна. — Абсолютно нормальное явление для звуковых волн когда звук проходит сквозь более плотные вещества скорость его возрастает. Звук совершенно свободно проникает из одной среды в другую свободно меняя переносчика энергии. Надо сказать на границе фаз звук все же испытывает частичное отражение. В жизни такое отражение называется эхо. Свет в данном случае ведет себя абсолютно также.

            5. Как объяснить отражение света от зеркала без поглощения фотонов и появления в спектре характерных спектральных линий. — При переходе из одного вещества в другое с менее плотной (упругой) средой наблюдается отражение звуковой волны. Так металлы с их обобществленными (почти свободными) электронами являются плохими колебательными контурами для передачи электромагнитных колебаний — связь электрон атом в кристалле практически отсутствует. Следствием этого является очень большой коэффициент преломления (скорость распространения света в металле стремится к нулю) и большое отражение. Я думаю все знают свойство металлов — характерный металлический блеск.

            6. Кроме снижения скорости в материи свет преломляется. Направление луча до сих пор могло изменить только гравитационное поле или искривление пространства. В линзах и призмах я думаю такого нет. — Преломление как изменение скорости распространения волны в разных средах с разной (электромагнитной) упругостью автоматически искривит траекторию и вернет скорость при выходе волны обратно в исходное вещество.

            7. Покинув материю свет опять меняет направление и восстанавливает скорость. Что заставило свет вначале затормозить и поменять направление, а затем обратно вернуло свету скорость? — Ответ был дан уже ранее. Скорость света это не свойство света, а свойства среды в которой он распространяются электромагнитные колебания.

            8. Снижение светом скорости в материи, в отличии от излучения света движущим объектом, не приводит к доплеровскому эффекту. — Какой доплеровский эффект если нет реального движения? Это перенос энергии от источника вынужденных колебаний к наблюдателю через материю с различной электромагнитной плотностью.

            9. Снижение скорости света (коэффициента преломления) зависит от длинны волны. — Свет, как и радиоволны, это электромагнитные колебания. В материи благодаря колебаниям зарядов создаются электрические и магнитные поля. Магнитная проницаемость материалов зависит от частоты, а значит и электромагнитная упругость также зависит от частоты.

            10.  Отсутствие у фотона массы покоя. — Какая может быть масса если фактического переноса вещества не происходит, а происходит передача энергии через колебательные движения частиц материи имеющих заряды.

            1. В вакууме свет перемещается с максимально возможной в природе скоростью — скоростью света. — Для перемещения света в вакууме должны находится упругие  заряженные частицы. Прошу вспомнить про черную материю, которой в во вселенной значительно больше наблюдаемой материи. Она вполне может выполнять функции переносчика электромагнитных колебаний. Отсюда вытекает следующий вывод — скорость света замеренная в вакууме не является той скоростью С которая используется в релятивистских формулах. Это скорость распространения света в темной материи и она меньше С. Следовательно релятивистские частицы вполне могут обогнать свет в распространяющийся в темной материи. В качестве примера приведу случай в 1987 г. когда нейтрино на несколько часов опередило свет от взрыва сверхновой в Магеллановом облаке или когда европейские ученые ЦЕРН-а в 2011 г. обнаружили что нейтрино обгоняет свет.

            Прошу Вас вспомнить какая сложная конструкция движения планет была до гелиоцентрической системы и как после помещения Солнца в центр она упростилась. Переход от понятия света как излучения, к передачи энергии через колебание материи, значительно упрощает картину мира, дает ответы на вопросы на которые ответа до сих пор не было.  Передача энергии через материю фактически реанимирует эфир. В качестве эфира (субстанции передающий свет) может выступать любое вещество имеющее в своем составе заряженные частицы.

            Хочу для образности привести пример с током. Переносчиком тока может являться любая заряженная частица (электрон, ион, протон, заряженная пыль, дырки в полупроводниках, заряженные тела — облака, космические объекты и т.д.). Поскольку все в мире движется по циклу (планеты, электроны, ток в замкнутой цепи и т.д.) все токи создают магнитное поле которое в свою очередь электрическое — электромагнитное излучение. Переносчиком электромагнитного излучения могут быть все эти объекты без исключения. И все они могут быть эфиром.

Таинственные радиоимпульсы из глубин космоса – что это?

6 июля 2016

Автор фото, VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Начиная с 2007 г., астрономы зафиксировали около 20 таинственных радиоимпульсов, источники которых находились далеко за пределами нашей Галактики. Обозреватель BBC Earth решил разузнать поподробнее об этом явлении.

Во Вселенной нет недостатка в странных и до конца не понятых явлениях — от черных дыр до диковинных планет. Ученым есть над чем поломать голову.

Но одна загадка в последнее время особенно занимает астрономов — таинственные всплески радиоизлучения в космосе, известные как быстрые радиоимпульсы.

Они длятся лишь несколько миллисекунд, но при этом выделяется примерно в миллион раз больше энергии, чем производится за такой же промежуток времени Солнцем.

С момента обнаружения первого такого импульса в 2007 г. астрономам удалось зарегистрировать менее 20 подобных случаев — все их источники находились за пределами нашей Галактики и были равномерно распределены по небосводу.

Однако телескопы, как правило, в каждый конкретный момент времени наблюдают за небольшими участками неба.

Если экстраполировать полученные данные на весь небосвод, то, как предполагают астрономы, количество подобных радиоимпульсов может достигать 10 тысяч в день.

И никто не знает причину этого явления.

Автор фото, NASA/ESA

Цепочка звездных скоплений между двумя сближающимися галактиками

У астрономов, разумеется, предостаточно возможных объяснений, некоторые из которых звучат весьма экзотично: столкновения нейтронных звезд, взрывы черных дыр, обрывы космических струн и даже результаты деятельности внеземного разума.

«Сейчас теорий, пытающихся объяснить природу быстрых радиоимпульсов, существует больше, чем зарегистрировано собственно импульсов, — говорит Данкан Лоример, сотрудник американского Университета Западной Виргинии и руководитель научной группы, которая обнаружила самый первый быстрый радиоимпульс (его еще называют импульсом Лоримера). — Это благодатная почва для теоретиков».

Но даже если объяснение природы быстрых радиоимпульсов окажется гораздо более банальным, все равно они могут принести науке большую пользу.

Эти радиосигналы подобны лазерным лучам, прошивающим Вселенную и встречающим на своем пути магнитные поля, плазму и другие космические явления.

Иными словами, они захватывают по дороге информацию о межгалактическом пространстве и могут представлять собой уникальный инструмент исследования Вселенной.

«Они, без сомнения, революционизируют наше понимание Вселенной, поскольку с их помощью можно производить очень точные измерения», — говорит Пэнь Уэ-Ли, астрофизик из Торонтского университета.

Но прежде чем это произойдет, ученым нужно добиться лучшего понимания природы быстрых радиоимпульсов.

За последние несколько месяцев астрономам удалось достигнуть в этой области многообещающего прогресса.

Автор фото, Getty Images

Радиотелескоп обсерватории в австралийском городе Паркс

Первым, что поразило Лоримера в обнаруженном им импульсе, была его интенсивность.

Лоример с коллегами просматривали архивные массивы данных, собранные при помощи радиотелескопа Паркс в Австралии. Они искали радиоимпульсы — например, те, что испускают быстро вращающиеся нейтронные звезды, так называемые пульсары.

Эти звезды, каждая диаметром с крупный город, обладают плотностью атомного ядра и могут вращаться со скоростью свыше 1000 оборотов в секунду.

При этом они испускают узконаправленные потоки радиоизлучения, в связи с чем их еще называют космическими маяками.

Радиосигналы, излучаемые пульсарами, для наблюдателя с Земли выглядят как пульсации.

Но сигнал, обнаруженный командой Лоримера, был очень странным.

«Его интенсивность была настолько велика, что подавила работу электронных компонентов телескопа, — вспоминает Лоример. — Для источника радиоизлучения это крайне необычно».

Импульс продолжался около 5 миллисекунд, после чего его интенсивность упала.

«Я помню, как в первый раз увидел диаграмму импульса, — говорит член команды Лоримера Мэтью Бэйлз, астроном австралийского Технологического университета Суинберна. — Я был настолько взволнован в ту ночь, что не мог заснуть».

В течение примерно пяти лет после открытия импульса Лоримера он оставался необъяснимой аномалией.

Некоторые ученые полагали, что речь идет просто об инструментальной помехе. А в исследовании, опубликованном в 2015 г., говорится, что сходные по параметрам импульсы регистрируются во время работы микроволновок, установленных в хозяйственной части обсерватории Паркс.

Однако начиная с 2012 г. астрономы, работавшие на других телескопах, засекли еще несколько подобных радиоимпульсов, таким образом подтвердив, что сигналы на самом деле приходят из космоса.

И не просто из космоса — их источники находятся за пределами нашей Галактики, возможно, в миллиардах световых лет от Земли. Это предположение было высказано на основании измерений явления, известного как эффект дисперсии.

Автор фото, Getty Images

Обсерватория Паркс в Австралии

За время своего путешествия по Вселенной радиоволны вступают во взаимодействие с электронами плазмы, встречающейся им на пути. Такое взаимодействие вызывает замедление в распространении волн, зависящее от частоты радиосигнала.

Радиоволны более высокой частоты прибывают к наблюдателю чуть быстрее, чем радиоволны низкой частоты.

Замеряя разницу в этих значениях, астрономы могут вычислить, через какое количество плазмы пришлось пройти сигналу на пути к наблюдателю, что дает им приблизительное представление об удаленности источника радиоимпульса.

Радиоволны, приходящие к нам из других галактик, — не новость. Просто до открытия быстрых радиоимпульсов ученые не наблюдали сигналы такой высокой интенсивности.

Так, квазары — активные ядра галактик, внутри которых, как полагают ученые, находятся массивные черные звезды, — излучают огромное количество энергии, в том числе в радиодиапазоне.

Но квазары, расположенные в других галактиках, находятся настолько далеко от нас, что принимаемые от них радиосигналы чрезвычайно слабы.

Их легко мог бы заглушить даже радиосигнал от мобильного телефона, помещенного на поверхность Луны, отмечает Бэйлз.

Другое дело быстрые радиоимпульсы. «Существование сигнала, интенсивность которого в миллион раз превышает что-либо обнаруженное ранее, будоражит воображение», — говорит Бэйлз.

Особенно учитывая тот факт, что быстрые радиоимпульсы могут свидетельствовать о новых, неизученных физических феноменах.

Автор фото, SPL

Так может выглядеть космическая струна

Одно из наиболее неоднозначных объяснений их происхождения имеет отношение к так называемым космическим струнам — гипотетическим одномерным складкам пространства-времени, которые могут тянуться по меньшей мере на десятки парсеков.

Некоторые из этих струн могут обладать сверхпроводящими свойствами, и по ним может течь электрический ток.

Согласно гипотезе, предложенной в 2014 году, космические струны иногда обрываются, что приводит к выбросу электромагнитного излучения.

Или же, говорит Пэнь, объяснением этих вспышек могут быть взрывы черных дыр.

Гравитационное поле черной дыры настолько массивно, что даже свет, попав в нее, не способен вырваться обратно.

Однако в 1970-х гг. известный британский физик-теоретик Стивен Хокинг предположил, что энергия может испаряться с поверхности стареющих черных дыр.

Если предположить, что на раннем этапе развития Вселенной в ней формировались черные дыры небольших размеров, то сейчас они, возможно, как раз испаряются и в конечном счете взрываются, что приводит к мгновенному выбросу радиоизлучения.

В феврале 2016 г. астрономы объявили о том, что им, возможно, удалось сделать прорыв в исследованиях.

Автор фото, NASA/ESA

В центре галактики NGC 1600 находится гигантская черная дыра

Коллектив ученых под руководством Эвана Киэна, работающий в штаб-квартире радиоинтерферометра «Квадратная километровая решетка» (Square Kilometre Array) в британском Астрофизическом центре Джодрелл Бэнк, проанализировала параметры одного быстрого радиоимпульса, зарегистрированного в апреле 2015 г.

Согласно выводам астрономов, источник радиоимпульса находился в галактике, расположенной в 6 млрд световых лет от нас и состоящей из старых звезд.

Впервые исследователям удалось определить расположение источника радиоизлучения с точностью до галактики, что было воспринято в научном сообществе как чрезвычайно важное открытие.

«Установление галактики, в которой находится источник быстрого радиоимпульса, — это решающий элемент головоломки, — говорит Бэйлз, который работал и в команде Киэна. — Если удается определиться с галактикой, мы способны узнать, насколько далеко от нас расположен источник».

После этого можно точно замерить объем энергии импульса и начать отбрасывать самые неправдоподобные теории относительно его происхождения.

В данном случае параметры наблюдаемого радиоимпульса свидетельствовали о вероятности по крайней мере одного сценария: столкновения парных нейтронных звезд, вращавшихся друг вокруг друга.

Казалось, что загадка природы быстрых радиоимпульсов почти раскрыта. «Меня очень взволновали результаты этого исследования», — говорит Лоример.

Но всего через несколько недель ученые Эдо Бергер и Питер Уильямс из Гарвардского университета поставили эту теорию под сомнение.

Автор фото, Getty Images

Радиотелескоп «Сверхбольшая антенная решетка» (Very Large Array), расположенный в американском штате Нью-Мексико

Выводы команды Киэна основывались на наблюдении явления, которое ученые интерпретировали как затухание радиосигнала по окончании быстрого радиоимпульса.

Источник затухающего сигнала достоверно находился в галактике, расположенной в 6 млрд световых лет от Земли, и исследователи полагали, что быстрый радиоимпульс пришел оттуда же.

Однако, по мнению Бергера и Уильямса, то, что Киэн принял за остаточный — затухающий — радиосигнал, к быстрому радиоимпульсу никакого отношения не имело.

Они тщательно проанализировали характеристики остаточного сигнала, направив на удаленную галактику американский радиотелескоп «Сверхбольшая антенная решетка» (Very Large Array).

Обнаружилось, что речь идет об отдельном явлении, вызванном колебанием яркости самой галактики за счет того, что в ее центре находится сверхмассивная черная дыра, поглощающая космические газы и пыль.

Иными словами, мерцающая галактика не являлась местом, из которого был выпущен быстрый радиоимпульс. Просто в поле зрения телескопа она оказалась случайно — или за истинным источником, или перед ним.

А если радиоимпульс не был послан из этой галактики, то, возможно, и причиной его стало не столкновение двух нейтронных звезд.

У нейтронного сценария есть еще одно слабое место. «Частота излучения быстрых радиоимпульсов гораздо выше, чем частота излучения, ожидаемая при столкновении нейтронных звезд», — говорит Максим Лютиков из американского Университета Пердью.

Кроме того, столкновения нейтронных звезд происходят на несколько порядков реже вероятной частотности быстрых радиоимпульсов, так что все зарегистрированные случаи объяснить только этим явлением нельзя.

А вскоре новые научные данные снизили еще больше вероятность такого объяснения.

Автор фото, NASA

В Крабовидной туманности находится пульсар

В марте 2016 г. группа астрономов сообщила об ошеломительном открытии. Они изучали радиоимпульс, зарегистрированный в 2014 г. обсерваторией Аресибо в Пуэрто-Рико. Выяснилось, что речь идет не о единичном явлении — импульс повторялся 11 раз на протяжении 16 дней.

«Это стало самым крупным открытием с момента регистрации первого быстрого радиоимпульса, — говорит Пэнь. — Оно ставит крест на огромном числе предложенных до сих пор гипотез».

Все регистрировавшиеся прежде быстрые радиоимпульсы были единичными — повторения сигналов из того же сектора неба не фиксировалось.

Поэтому ученые предполагали, что они могут являться следствием космических катаклизмов, в каждом отдельном случае происходящих лишь однажды — например, взрывов черных дыр или столкновений нейтронных звезд.

Но такая теория не объясняет возможности (в некоторых случаях) повторения радиоимпульсов в быстрой последовательности. Что бы ни было причиной таких серий импульсов, условия для их возникновения должны сохраняться в течение определенного времени.

Это обстоятельство значительно сужает список возможных гипотез.

Одна из них, исследованием которой занимается Лютиков, гласит, что источниками быстрых радиоимпульсов могут быть молодые пульсары — нейтронные звезды, вращающиеся со скоростью до одного оборота в миллисекунду.

Со временем вращение пульсаров замедляется, а часть энергии вращения может выбрасываться в космос в виде радиоизлучения.

Не вполне ясно, каким именно образом пульсары могут испускать быстрые радиоимпульсы, но известно, что они способны излучать короткие импульсы радиоволн.

Так, пульсару, расположенному в Крабовидной туманности, предположительно около 1000 лет. Он относительно молод и является одним из самых мощных известных нам пульсаров.

Автор фото, VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Так может выглядеть пульсар

Чем моложе пульсар, тем быстрее он вращается и большей энергией обладает. Лютиков называет такие объекты «пульсарами на стероидах».

И хотя пульсар в Крабовидной туманности сейчас не обладает достаточной энергией для того, чтобы излучать быстрые радиоимпульсы, не исключено, что сразу после возникновения он мог это делать.

Еще одна гипотеза гласит, что источник энергии для быстрых радиоимпульсов — не вращение нейтронной звезды, а ее магнитное поле, которое может быть в тысячу триллионов раз сильнее земного.

Нейтронные звезды, обладающие исключительно сильным магнитным полем, так называемые магнетары, могут излучать быстрые радиоимпульсы за счет процесса, сходного с тем, в результате которого возникают вспышки на Солнце.

По мере вращения магнетара магнитные поля в его короне — тонком внешнем слое атмосферы — меняют конфигурацию и теряют стабильность.

В какой-то момент линии этих полей ведут себя как при щелчке кнутом. Высвобождается поток энергии, ускоряющий заряженные частицы, которые и излучают радиоимпульсы.

Автор фото, NASA

Магнетары — это нейронные звезды с очень сильным магнитным полем

«Магнетаров во Вселенной достаточно много, — говорит Бэйлз. — Они отличаются нестабильностью, что, возможно, и объясняет возникновение быстрых радиоимпульсов».

Гипотезы, связанные с нейтронными звездами, более консервативны и основаны на относительно хорошо изученных явлениях, поэтому представляются более вероятными.

«Все гипотезы возникновения быстрых радиоимпульсов, которые я считаю сколько-нибудь серьезными и которые всерьез обсуждаю с коллегами, имеют отношение к нейтронным звездам», — говорит Бэйлз.

Впрочем, он признает, что такой подход может быть несколько однобоким. Многие астрономы, изучающие быстрые радиоимпульсы, изучают также и нейтронные звезды, так что их склонность рассматривать первые сквозь призму вторых понятна.

Имеются и более нетрадиционные объяснения. Например, ряд исследователей высказывает предположение, что быстрые радиоимпульсы возникают в результате столкновений пульсаров с астероидами.

Не исключено, что верными являются сразу несколько гипотез, и каждая из них объясняет какой-то определенный случай возникновения быстрых радиоимпульсов.

Возможно, одни импульсы повторяются, а другие нет, что не до конца исключает гипотезы столкновений нейтронных звезд и других катаклизмов космического масштаба.

«Может оказаться, что ответ очень прост, — говорит Лютиков. — Но может статься и так, что мы имеем дело с неизученными аспектами физики, с новыми астрофизическими явлениями».

Вне зависимости от того, чем в действительности окажутся быстрые радиоимпульсы, они могут принести большую пользу космической науке.

Автор фото, NASA

Пульсар есть и в галактике Messier 82

Например, их можно было бы использовать для измерения объема вещества во Вселенной.

Как уже было сказано, радиоволны встречают на своем пути межгалактическую плазму, которая замедляет их скорость в зависимости от частоты волны.

Кроме возможности замерить расстояние до источника сигнала, разница в скорости волн также дает представление о том, сколько электронов находится между нашей галактикой и источником излучения.

«В радиоволнах закодирована информация об электронах, из которых состоит Вселенная», — говорит Бэйлз.

Это дает ученым возможность приблизительно оценить количество обычной материи в космосе, что в дальнейшем поможет им при расчете моделей возникновения Вселенной.

Уникальность быстрых радиоимпульсов заключается в том, что они являются своего рода космическими лазерными лучами, говорит Пэнь.

Они прошивают космическое пространство в определенном направлении и обладают достаточно высокой интенсивностью, чтобы обеспечить превосходную точность измерений.

«Это самый точный из доступных нам измерительных инструментов при изучении далеких объектов в пределах прямой видимости», — объясняет он.

Так, по его словам, быстрые радиоимпульсы могут рассказать о структуре плазмы и магнитных полей вблизи источника излучения.

При прохождении плазмы радиоимпульсы могут мерцать — точно так же, как мерцают звезды, если наблюдать их сквозь земную атмосферу.

Измерение характеристик этого мерцания позволит астрономам измерять размеры областей плазмы с точностью до нескольких сотен километров.Благодаря высокому научному потенциалу, и не в последнюю очередь из-за необъяснимости явления, в последние несколько лет интерес ученых к быстрым радиоимпульсам существенно вырос.

«Раньше этой тематикой ученые в основном занимались в свободное от основных исследований время», — отмечает Лоример.

Теперь же астрономы усиленно ищут быстрые радиоимпульсы в еще неисследованных областях небосклона и продолжают наблюдения за секторами неба, где уже были зафиксированы эти явления — в надежде их зарегистрировать.

При этом задействуются мощности телескопов по всему миру, поскольку при наблюдении одного импульса из нескольких обсерваторий вероятность более точного вычисления координат источника существенно повышается.

Так, уже в ближайшие несколько лет радиотелескопы, подобные канадскому CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, или Канадский водородный интенсивный картографический эксперимент), смогут наблюдать за обширными участками неба и регистрировать сотни быстрых радиоимпульсов.

Чем больше будет собрано данных, тем более понятным станет феномен быстрых радиоимпульсов. Возможно, когда-нибудь их тайна будет раскрыта.

Анатомия электромагнитной волны

Энергия, мера способности выполнять работу, принимает разные формы и может трансформироваться из одного типа в другой. Примеры накопленной или потенциальной энергии включают батареи и воду за плотиной. Движущиеся объекты являются примерами кинетической энергии. Заряженные частицы, такие как электроны и протоны, при движении создают электромагнитные поля, и эти поля переносят энергию, которую мы называем электромагнитным излучением или светом.

Что такое электромагнитные и механические волны?

Механические волны и электромагнитные волны — два важных способа передачи энергии в окружающем нас мире.Волны в воде и звуковые волны в воздухе — два примера механических волн. Механические волны вызываются возмущением или вибрацией в веществе, будь то твердое тело, газ, жидкость или плазма. Материя, через которую распространяются волны, называется средой. Волны на воде образуются из-за колебаний жидкости, а звуковые волны из-за колебаний в газе (воздухе). Эти механические волны проходят через среду, заставляя молекулы сталкиваться друг с другом, как падающие домино, передавая энергию от одного к другому.Звуковые волны не могут распространяться в космическом вакууме, потому что нет среды для передачи этих механических волн.

Классические волны передают энергию, не перемещая материю через среду. Волны в пруду не переносят молекулы воды с места на место; скорее энергия волны проходит через воду, оставляя молекулы воды на месте, как жук, покачивающийся на волнах в воде.

Когда воздушный шар трется о шевелюру, создается астатический электрический заряд, заставляющий отдельные волоски отталкиваться друг от друга.Предоставлено: имбирный мясник

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Электричество может быть статическим, как энергия, от которой волосы встают дыбом. Магнетизм также может быть статическим, как в магните холодильника. Изменяющееся магнитное поле вызовет изменяющееся электрическое поле, и наоборот — они связаны. Эти изменяющиеся поля образуют электромагнитные волны. Электромагнитные волны отличаются от механических волн тем, что для их распространения не требуется среда. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться не только через воздух и твердые материалы, но и через космический вакуум.

В 1860-х и 1870-х годах шотландский ученый по имени Джеймс Клерк Максвелл разработал научную теорию, объясняющую электромагнитные волны. Он заметил, что электрические и магнитные поля могут соединяться вместе, образуя электромагнитные волны. Он суммировал эту взаимосвязь между электричеством и магнетизмом в то, что теперь называется «уравнениями Максвелла».

Генрих Герц, немецкий физик, применил теории Максвелла для получения и приема радиоволн.Единица частоты радиоволны — один цикл в секунду — названа герцем в честь Генриха Герца.

Его эксперимент с радиоволнами решил две проблемы. Во-первых, он продемонстрировал на бетоне то, что Максвелл только теоретизировал — что скорость радиоволн равна скорости света! Это доказало, что радиоволны были формой света! Во-вторых, Герц узнал, как заставить электрические и магнитные поля отделяться от проводов и становиться свободными, как волны Максвелла — электромагнитные волны.

ВОЛНЫ ИЛИ ЧАСТИЦЫ? ДА!

Свет состоит из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Фотоны обладают импульсом, не имеют массы и движутся со скоростью света. Любой свет обладает как частицами, так и волнообразными свойствами. Как устроен инструмент для восприятия света, влияет на то, какие из этих свойств наблюдаются. Инструмент, который преломляет свет в спектр для анализа, является примером наблюдения волнообразного свойства света. Подобная частицам природа света наблюдается с помощью детекторов, используемых в цифровых камерах — отдельные фотоны высвобождают электроны, которые используются для обнаружения и хранения данных изображения.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ

Одно из физических свойств света — то, что он может быть поляризованным. Поляризация — это измерение выравнивания электромагнитного поля. На рисунке выше электрическое поле (выделено красным) вертикально поляризовано. Представьте, что вы бросаете фрисби в частокол. В одной ориентации он пройдет, в другой — отвергнут. Это похоже на то, как солнцезащитные очки могут устранять блики, поглощая поляризованную часть света.

ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ

Термины свет, электромагнитные волны и излучение относятся к одному и тому же физическому явлению: электромагнитной энергии.Эту энергию можно описать частотой, длиной волны или энергией. Все три связаны математически, так что если вы знаете одно, вы можете вычислить два других. Радио и микроволны обычно описываются с точки зрения частоты (герцы), инфракрасного и видимого света с точки зрения длины волны (метры), а рентгеновские лучи и гамма-лучи с точки зрения энергии (электрон-вольт). Это научное соглашение, которое позволяет удобно использовать единицы с не слишком большими и не слишком маленькими числами.

ЧАСТОТА

Количество гребней, которые проходят заданную точку в течение одной секунды, описывается как частота волны.Одна волна — или цикл — в секунду называется Герцем (Гц) в честь Генриха Герца, который установил существование радиоволн. Волна с двумя циклами, которая проходит точку за одну секунду, имеет частоту 2 Гц.

ДЛИНА ВОЛНЫ

У электромагнитных волн есть гребни и впадины, похожие на гребни и впадины океанских волн. Расстояние между гребнями — это длина волны. Самые короткие длины волн — это всего лишь доли размера атома, в то время как самые длинные волны, изучаемые в настоящее время учеными, могут быть больше диаметра нашей планеты!

ЭНЕРГИЯ

Электромагнитная волна также может быть описана с точки зрения ее энергии — в единицах измерения, называемых электрон-вольтами (эВ).Электрон-вольт — это количество кинетической энергии, необходимое для перемещения электрона через потенциал в один вольт. Двигаясь по спектру от длинных волн к коротким, энергия увеличивается по мере того, как длина волны укорачивается. Представьте себе скакалку, концы которой тянутся вверх и вниз. Чтобы веревка имела больше волн, требуется больше энергии.

Начало страницы | Далее: Wave Behaviors

Цитирование

APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий.(2010). Анатомия электромагнитной волны. Получено [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy

MLA

Управление научной миссии. «Анатомия электромагнитной волны» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy

радиоволн | Управление научной миссии

ЧТО ТАКОЕ РАДИО ВОЛНЫ?

В 1932 году Карл Янски из Bell Labs обнаружил, что звезды и другие объекты в космосе излучают радиоволны.Кредит: NRAO / AUI

Радиоволны имеют самые длинные волны в электромагнитном спектре. Они варьируются от длины футбольного мяча до размеров нашей планеты. Генрих Герц доказал существование радиоволн в конце 1880-х годов. Он использовал искровой разрядник, прикрепленный к индукционной катушке, и отдельный разрядник на приемной антенне. Когда волны, создаваемые искрами катушечного передатчика, улавливаются приемной антенной, искры также могут проскакивать через ее зазор. Герц в своих экспериментах показал, что эти сигналы обладают всеми свойствами электромагнитных волн.

Вы можете настроить радио на определенную длину волны или частоту и слушать свою любимую музыку. Радио «принимает» эти электромагнитные радиоволны и преобразует их в механические колебания в динамике, чтобы создать звуковые волны, которые вы можете слышать.

ИЗЛУЧЕНИЕ РАДИО В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ

Астрономические объекты с изменяющимся магнитным полем могут излучать радиоволны. Радиоастрономический прибор WAVES на космическом корабле WIND зафиксировал дневные вспышки радиоволн от короны Солнца и планет в нашей солнечной системе.

Данные, представленные ниже, показывают излучения от различных источников, включая радиовсплески от Солнца, Земли и даже от ионосферы Юпитера, длина волны которой составляет около пятнадцати метров. Крайняя правая часть этого графика показывает радиовсплески от Солнца, вызванные электронами, которые были выброшены в космос во время солнечных вспышек, движущихся со скоростью 20% от скорости света.

Предоставлено: NASA / GSFC Wind Waves Майкл Л. Кайзер

РАДИОТЕЛЕСКОПЫ

Радиотелескопы смотрят в небо, чтобы увидеть планеты, кометы, гигантские облака газа и пыли, звезды и галактики.Изучая радиоволны, исходящие от этих источников, астрономы могут узнать об их составе, структуре и движении. Радиоастрономия имеет то преимущество, что солнечный свет, облака и дождь не влияют на наблюдения.

Поскольку радиоволны длиннее оптических, радиотелескопы сделаны иначе, чем телескопы, используемые для видимого света. Радиотелескопы должны быть физически больше оптических телескопов, чтобы получать изображения сравнимого разрешения. Но их можно сделать легче, проделав в тарелке миллионы маленьких отверстий, поскольку длинные радиоволны слишком велики, чтобы их «увидеть».Радиотелескоп Паркса с тарелкой шириной 64 метра не может дать более четкого изображения, чем небольшой оптический телескоп на заднем дворе!

Кредит: Ян Саттон

ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ ТЕЛЕСКОП

Для получения более четкого или более высокого разрешения радиоизображения радиоастрономы часто объединяют несколько меньших телескопов или приемных антенн в группу. Вместе эти тарелки могут действовать как один большой телескоп, разрешение которого задается максимальным размером области. Радиотелескоп с очень большой решеткой (VLA) Национальной радиоастрономической обсерватории в Нью-Мексико — одна из ведущих астрономических радиообсерваторий в мире.VLA состоит из 27 антенн, расположенных в виде огромной Y-образной диаграммы направленности до 36 км в поперечнике (примерно в полтора раза больше Вашингтона, округ Колумбия).

Методы, используемые в радиоастрономии на длинных волнах, иногда могут применяться на более коротком конце радиочастотного спектра — микроволновой части. На изображении VLA ниже зафиксировано 21-сантиметровое излучение энергии вокруг черной дыры в правом нижнем углу и силовых линий магнитного поля, тянущих за собой газ, в верхнем левом углу.

Кредит: VLA & NRAO, Фархад-Юсеф-Зедехет др.Северо-Западный

РАДИО НЕБО

Если бы мы посмотрели на небо с помощью радиотелескопа, настроенного на 408 МГц, небо выглядело бы радикально отличным от того, что мы видим в видимом свете. Вместо точечных звезд мы увидим далекие пульсары, области звездообразования, а остатки сверхновых будут доминировать на ночном небе.

Радиотелескопы также могут обнаруживать квазары. Термин квазар является сокращением от квазизвездного радиоисточника. Название происходит от того факта, что первые идентифицированные квазары излучают в основном радиоэнергию и очень похожи на звезды.Квазары очень энергичны, некоторые из них излучают в 1000 раз больше энергии, чем весь Млечный Путь. Однако большинство квазаров в видимом свете закрыто пылью в окружающих их галактиках.

Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / А. Мартинес-Сансигре

Астрономы идентифицировали квазары с помощью радиоданных радиотелескопа VLA, потому что многие галактики с квазарами кажутся яркими при просмотре в радиотелескопы. На изображении ниже в искусственных цветах инфракрасные данные космического телескопа Spitzer окрашены в синий и зеленый цвета, а радиоданные с телескопа VLA показаны красным.Галактика, несущая квазар, выделяется желтым цветом, потому что она излучает как инфракрасный, так и радиосвет.

Начало страницы | Далее: Микроволны

Цитирование

APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий. (2010). Радиоволны. Получено [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/05_radiowaves

MLA

Управление научной миссии.«Радиоволны» НАСА Наука . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/05_radiowaves

Фермилаб | Наука | Пытливые умы

Физика Вопросы, которые задают люди Фермилаб

Здравствуйте,
Меня зовут Майк П., и это мой вопрос.

Если радиоволны и световые волны являются свойствами электромагнитного спектра, то почему радиоволны могут проходить сквозь стены, а свет — нет?

Спасибо

Привет, Майк П.,

ЧАСТЬ 1.

Позвольте мне сначала убедиться, что мы используем правильную терминологию.

Слова «электромагнитный спектр» используются для обозначения группы волн. Не какие-либо волны (ни акустические, ни механические волны), а электромагнитные волны. У этих волн ОБЩЕЕ то, что они возникают в результате электрических или магнитных процессов. Но они также ОТЛИЧАЮТСЯ чем-то, что называется ДЛИНОЙ ВОЛНЫ. (Проще говоря, их размер.)

Ознакомьтесь с нашими страницами света на следующей веб-странице

http: // www.fnal.gov/pub/inquiring/more/light/index.html

(В качестве аналогии подумайте о «старшем классе». Это название группы детей, которые ходят в одну школу и примерно одного возраста. Однако все они разные. Разные по весу.) РАДИО машет рукой и СВЕТОВЫЕ волны являются ЧАСТЬЮ «ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПЕКТРА», как и ДЖУДИ и ДЖОН — ЧАСТЬ «СТАРШЕГО КЛАССА».

У вас есть аналогия?

Большой!

ЧАСТЬ 2.

Хорошо, теперь давайте рассмотрим ваш вопрос. Я решил дать вам два ответа. Один интуитивно понятный и не очень точный, но все же демонстрирующий идею, а второй, более точный и научный.

ЧАСТЬ 2А.

В первом ответе снова используется аналогия:

радиоволны соответствующие мальчику
световые волны, соответствующие комару
стена соответствующая дождю

Ответ на ваш вопрос скрыт в сравнении размеров вышеперечисленных объектов.

Мальчик может легко бегать в дождливую погоду. Верно? Но комар никогда не полетит в дождливую погоду. Почему? Потому что размер комара примерно такой же, как размер капли дождя.

Если комар попадет под дождь, первые несколько капель снесут комара в грязь. С другой стороны, поскольку размер мальчика намного больше, чем размер капли дождя, мальчику легко бегать по улице, даже если идет дождь.

Теперь я покажу вам, как использовать приведенный выше пример в случае волн и стены.Что вы сравниваете в этом случае?

Вы сравниваете размер волн и типичный размер атомов в стене.

Размер волн определяется их длиной волны.

Я говорю вам, радиоволны — это огромные волны, их длина намного больше, чем размер атомов в стене. Согласно приведенной выше аналогии, поэтому они легко проходят сквозь стену. (Как мальчик под дождем.)

С другой стороны, световые волны — это очень-очень маленькие волны, их размер (длина волны) сравним с размером атомов в стенке.И поэтому они не могут пройти сквозь стену. (Как комар не умеет летать в дождливую погоду.)

ВЫВОД 1: Радиоволны и световые волны являются частью электромагнитного спектра, но очень разные. Радиоволны намного больше, чем световые волны (с точки зрения их длины). Радиоволны больше, чем размер атомов в стене, поэтому они проходят, а свет — это небольшая волна, которая не может пройти сквозь стену.

Это имеет для вас смысл?

Хороший!

ЧАСТЬ 2B.

Прежде чем я дам вам более точный ответ, давайте рассмотрим то, что вы сказали. Вы утверждаете:

«Радиоволны проходят сквозь стену, а свет — нет».

НУ, ЭТО НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО ВСЕ ВРЕМЯ ИСТИНА !!!

Если стена сделана из стекла, СВЕТ ПРОЙДЕТ сквозь нее.

С другой стороны, если стена сделана из железа, радиоволны НЕ БУДУТ проходить сквозь стену !!! появляется

Вау, все начинает усложняться, не так ли?

ЧАСТЬ2C.

Это приводит нас к более точному ответу на ваш вопрос, чем тот, который я дал вам выше в PART2A. Настоящий ключ спрятан в СТРУКТУРЕ СТЕНЫ. Имеет значение, из чего сделана стена, какие атомы и молекулы входят в ее состав. Также очень важно, КАК эти атомы в стене плотно прилегают друг к другу.

Как известно, у каждого атома есть электронная оболочка. Эти электроны взаимодействуют друг с другом, а также с внешним миром.Свойства этих электронов диктуют, будет ли проходить через них входящая электромагнитная волна определенного типа или нет.

Некоторые материалы имеют такую ​​электронную структуру, что они прозрачны для света, но не для ультрафиолетового излучения (например, стекло, вы никогда не получите солнечный свет за окном). Но вы можете спокойно слушать радио в своей комнате. Стекло прозрачно для радиоволн.

Некоторые другие материалы имеют другую электронную структуру своих атомов, поэтому они не прозрачны для света, но прозрачны для радиоволн.Скажем, кирпичная стена.

Кроме того, как я уже сказал, вы можете найти материалы (проводники, такие как золото, железо, серебро), которые не прозрачны ни для радиоволн, ни для света.

ВЫВОД 2: Атомная структура, особенно свойства электронных оболочек атомов в стенке, определяют, будет ли эта конкретная стенка прозрачной или нет для определенного типа электромагнитной волны.

Надеюсь, мой ответ удовлетворил ваше любопытство. Пожалуйста, продолжайте интересоваться и задавать вопросы.Так вы узнаете больше всего о нашем мире.

Арнольд Помпос
Аспирант Фермилаба

Вернуться на главную страницу вопросов по физике

Что радиоволны говорят нам о Вселенной? · Границы для молодых умов

Абстрактные

Радиоастрономия началась в 1933 году, когда инженер по имени Карл Янски случайно обнаружил, что радиоволны возникают не только из-за изобретений, которые мы создаем, но и из природных веществ в космосе.С тех пор астрономы создали все более совершенные телескопы, чтобы находить эти космические радиоволны и больше узнавать о том, откуда они приходят и что они могут рассказать нам о Вселенной. Хотя ученые могут многому научиться из видимого света, который они обнаруживают с помощью обычных телескопов, они могут обнаруживать различные объекты и события, такие как черные дыры, формирующиеся звезды, планеты в процессе рождения, умирающие звезды и многое другое — с помощью радиотелескопов. Вместе телескопы, которые могут видеть различные виды волн — от радиоволн до видимых световых волн и гамма-лучей — дают более полную картину Вселенной, чем любой другой тип телескопа сам по себе.

Когда вы смотрите на ночное небо, вы видите яркие огни звезд. Если вы живете в темном месте вдали от городов, вы можете увидеть их тысячи. Но отдельные точки, которые вы видите, — это все около звезд. Еще около 100 миллиардов звезд существуют только в нашей галактике, которая называется Млечный Путь. По мнению астрономов, помимо Млечного Пути существует еще около 100 миллиардов галактик (каждая со своими 100 миллиардами звезд). Почти все эти звезды невидимы для ваших глаз, которые не могут видеть тусклый свет далеких звезд.Твои глаза упускают и другие вещи. Видимый свет, который могут видеть ваши глаза, — это лишь крошечная часть того, что астрономы называют «электромагнитным спектром , », то есть всего диапазона различных световых волн, который существует. Электромагнитный спектр также включает гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение, инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны. Поскольку человеческие глаза могут видеть только видимый свет, мы должны построить специальные телескопы, чтобы улавливать остальную часть этого «спектра», а затем превращать их в изображения и графики, которые мы можем видеть .

Что такое радиоволна?

Свет состоит из крошечных частиц, называемых « фотонов, ». Фотоны в видимом свете обладают средним количеством энергии. Когда у фотонов немного больше энергии, они становятся ультрафиолетовым излучением, которое вы не видите, но которое может вызвать солнечный ожог. Обладая большей энергией, фотоны становятся рентгеновскими лучами, которые проходят сквозь вас. Если фотоны обладают даже на больше энергии , они становятся гамма-лучами, которые исходят от звезд при взрыве.

Но когда фотоны имеют немного меньше энергии, чем фотоны видимого света, они известны как инфракрасное излучение. Вы можете почувствовать их как тепло. Наконец, мы называем фотоны с наименьшей энергией «радиоволнами». Радиоволны исходят из странных мест в космосе — самых холодных и старых мест, а звезды с наибольшим количеством материала помещены в небольшое пространство. Радиоволны рассказывают нам о частях Вселенной, о существовании которых мы даже не подозревали бы, если бы использовали только наши глаза или телескопы, которые видят видимые фотоны.

Длина волны и частота

Радиоастрономы используют эти радио-фотоны, чтобы узнать о невидимой Вселенной. Фотоны движутся волнами, как будто они едут на американских горках, которые снова и снова используют одни и те же две части пути [1]. Размер фотонной волны — его длина волны , длина волны — говорит вам о его энергии. На рисунке 1 показаны волны с двумя разными длинами волн. Если волна длинная, в ней мало энергии; если он короткий, то в нем много энергии. Радиоволны не обладают большой энергией, а это означает, что они распространяются большими волнами с длинными волнами.Радиоволны могут достигать сотни футов или всего несколько сантиметров.

• Рисунок 1 — Фотоны движутся волнами. Длина каждой волны называется длиной волны.

Астрономы также говорят о том, сколько из этих волн проходит через точку каждую секунду — «частота радиоволны ». Вы можете представить себе частоту, представив водоем с водой. Если вы бросите камень в воду, по пруду разнесется рябь. Если вы стоите в воде, волны ударяют вас по щиколотку.Количество волн, которые врезаются в вас за одну секунду, говорит вам о частоте волн. Одна волна в секунду называется 1 Гц . Миллион волн в секунду составляет 1 МГц. Если волны длинные, то каждую секунду их ударяет меньше, поэтому длинные волны имеют меньшую частоту. Радиоволны имеют длинные волны и малые частоты.

Радио Пионеры

Первый радиоастроном не хотел быть первым радиоастрономом. В 1933 году человек по имени Карл Янски работал над проектом для Bell Laboratories, лаборатории в Нью-Джерси, названной в честь Александра Грэхема Белла, который изобрел телефон.Там инженеры разрабатывали первую телефонную систему, которая работала через Атлантический океан. Когда люди впервые пытались звонить по этой системе, они слышали шипящий звук на заднем плане в определенное время дня. В Bell Labs посчитали, что шум вреден для бизнеса, поэтому они послали Карла Янски выяснить, чем он вызван. Вскоре он заметил, что шипение началось, когда середина нашей галактики поднялась в небе, и закончилось, когда она зашла (все в небе поднимается и заходит так же, как Солнце и Луна).Он выяснил, что радиоволны, идущие из центра галактики, нарушают телефонную связь и вызывают шипение. Он — и телефон — обнаружил радиоволны из космоса [1]. Янски открыл новую, невидимую вселенную. Вы можете увидеть изображение антенны, которую Карл Янски использовал для обнаружения радиоволн из космоса на Рисунке 2.

• Рис. 2 — Основатель радиоастрономии Карл Янский стоит с построенной им антенной, которая обнаружила первые радиоволны, которые были идентифицированы как приходящие из космоса.Источник: НРАО.

Вдохновленный исследованиями Дженкси, человек по имени Грот Ребер построил радиотелескоп на своем заднем дворе в Иллинойсе. Он закончил работу над телескопом диаметром 31 фут в 1937 году и использовал его, чтобы взглянуть на все небо и увидеть, откуда приходят радиоволны. Затем на основе данных, полученных им со своего радиотелескопа, он составил первую карту «радионеба» [2].

Обсуждение радиотелескопа

Вы можете видеть видимый свет, потому что фотоны видимого света распространяются небольшими волнами, а ваш глаз маленький.Но поскольку радиоволны велики, ваш глаз должен быть большим, чтобы их обнаружить. Таким образом, если обычные телескопы имеют диаметр в несколько дюймов или футов, то радиотелескопы намного больше. Телескоп Грин-Бэнк в Западной Вирджинии имеет ширину более 300 футов, и его можно увидеть на Рисунке 3. Телескоп Аресибо в джунглях в Пуэрто-Рико имеет диаметр почти 1000 футов. Они выглядят как гигантские версии антенн спутникового телевидения, но работают как обычные телескопы.

• Рис. 3. Хотя такие инструменты, как телескоп Грин-Бэнк, изображенный здесь, могут не выглядеть как традиционные телескопы, они работают примерно так же, но обнаруживают радиоволны вместо видимого света.Затем они превращают эти радиоволны, которые человеческий глаз не может видеть, в изображения и графики, которые могут интерпретировать ученые. Источник: НРАО.

Чтобы использовать обычный телескоп, вы наводите его на объект в космосе. Затем свет от этого объекта попадает в зеркало или линзу, которые отражают этот свет на другое зеркало или линзу, которые затем снова отражают свет и отправляют его в ваш глаз или камеру.

Когда астроном направляет радиотелескоп на что-то в космосе, радиоволны из космоса падают на поверхность телескопа.Поверхность, которая может быть металлической с отверстиями, называемой сеткой, или твердым металлом, например алюминием, действует как зеркало для радиоволн. Он отталкивает их ко второму «радиозеркалу», которое затем направляет их в то, что астрономы называют «приемником ». Приемник делает то же самое, что и камера: он превращает радиоволны в картинку. На этом снимке показано, насколько сильны радиоволны и откуда они исходят в небе.

Radio Vision

Когда астрономы ищут радиоволны, они видят объекты и события, отличные от того, что они видят, когда ищут видимый свет.Места, которые кажутся темными нашему глазу или обычному телескопу, ярко горят в радиоволнах. Например, места, где образуются звезды, заполнены пылью. Эта пыль блокирует попадание света на нас, поэтому вся область выглядит как черная капля. Но когда астроном направляет радиотелескопы в это место, они могут видеть сквозь пыль: они могут видеть рождающуюся звезду.

Звезды рождаются в гигантских облаках газа в космосе. Во-первых, этот газ собирается вместе. Затем под действием силы тяжести к сгустку притягивается все больше и больше газа.Комок становится все больше и больше, горячее и горячее. Когда он становится огромным и достаточно горячим, он начинает разбивать атомы водорода, мельчайшие из существующих атомов. Когда атомы водорода сталкиваются друг с другом, они образуют гелий, атом немного большего размера. Затем этот кусок газа становится официальной звездой. Радиотелескопы делают снимки этих молодых звезд [3].

Радиотелескопы тоже раскрывают секреты ближайшей звезды. Свет, который мы видим от Солнца, исходит от поверхности, то есть около 9000 градусов по Фаренгейту.Но над поверхностью температура достигает 100 000oF. Радиотелескопы помогают нам больше узнать об этих горячих частях, излучающих радиоволны.

У планет в нашей солнечной системе тоже есть радиолюбители. Радиотелескопы показывают нам газы, которые вращаются вокруг Урана и Нептуна, и то, как они движутся. Северный и южный полюса Юпитера светятся радиоволнами. Если мы направим радиоволны к Меркурию , а затем поймем отраженные радиоволны с помощью радиотелескопа, мы сможем сделать карту почти так же хорошо, как Google Планета Земля [4].

Когда они смотрят намного дальше, радиотелескопы показывают нам некоторые из самых странных объектов во Вселенной. В центре большинства галактик расположены сверхмассивные черные дыры. Черные дыры — это объекты с большой массой, сжатые в крошечном пространстве. Эта масса дает им такую ​​силу тяжести, что ничто, даже свет, не может избежать их притяжения. Эти черные дыры поглощают звезды, газ и все остальное, что подходит слишком близко. Когда этот невезучий материал ощущает гравитацию черной дыры, он сначала вращается по спирали вокруг черной дыры.По мере приближения он движется все быстрее и быстрее. Над и под черной дырой образуются огромные струи или столбы электромагнитного излучения и вещества, которое не попадает в черную дыру (иногда выше, чем ширина всей галактики). Радиотелескопы показывают эти струи в действии (рис. 4).

• Рис. 4. Галактики, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры, могут испускать струи вещества и излучения, подобные тем, которые мы видим здесь, которые выше, чем ширина галактики. Источник: НРАО.

Массивные объекты, подобные этим черным дырам, искажают ткань пространства, называемого пространством-временем. Представьте себе, что вы устанавливаете на батуте шар для боулинга, который много весит. Батут проседает. Тяжелые предметы в космосе заставляют пространство-время провисать, как батут. Когда радиоволны, исходящие от далеких галактик, проходят через этот провал, чтобы добраться до Земли, форма действует так же, как форма увеличительного стекла на Земле: тогда телескопы видят более крупную и яркую картину далекой галактики.

Радиотелескопы также помогают разгадывать одну из самых больших загадок Вселенной: что такое темная энергия ? Вселенная становится больше с каждой секундой.И она становится все быстрее и быстрее с каждой секундой, потому что «темная энергия» противоположна гравитации: вместо того, чтобы собирать все вместе, она раздвигает все дальше друг от друга. Но насколько сильна темная энергия? Радиотелескопы могут помочь ученым ответить на этот вопрос, взглянув на « мегамазеров », которые естественным образом встречаются в некоторых частях космоса. Мегамазер похож на лазер на Земле, но он излучает радиоволны вместо красного или зеленого света. что мы можем видеть. Ученые могут использовать мегамазеры, чтобы определить детали темной энергии [5].Если ученые смогут выяснить, как далеко находятся эти мегамазеры, они смогут сказать, как далеко находятся разные галактики, а затем они смогут выяснить, с какой скоростью эти галактики удаляются от нас.

Полный набор инструментов

Если бы у нас были только телескопы, улавливающие видимый свет, мы бы упустили большую часть происходящего во Вселенной. Представьте себе, если бы у врачей был только стетоскоп в качестве инструмента. Они могли много узнать о сердцебиении пациента. Но они могли бы узнать гораздо больше, если бы у них также был рентгеновский аппарат, сонограмма, аппарат МРТ и компьютерный томограф.С помощью этих инструментов они могли получить более полную картину того, что происходит внутри тела пациента. Астрономы используют радиотелескопы вместе с ультрафиолетовыми, инфракрасными, оптическими, рентгеновскими и гамма-телескопами по той же причине: чтобы получить полную картину того, что происходит во Вселенной.

Глоссарий

Электромагнитный спектр : ↑ Видимый свет, который мы видим, — это лишь крошечная часть «электромагнитного спектра». Видимый свет состоит из фотонов средней энергии.Фотоны с большей энергией — это ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи (гамма-лучи обладают наибольшей энергией). Фотоны с меньшей энергией — это инфракрасные и радиоволны (радиоволны имеют наименьшую энергию).

Фотон : ↑ Свет состоит из частиц, называемых фотонами, которые движутся волнами.

Длина волны : ↑ Размер волны, в которой распространяется фотон.

Частота : ↑ Количество световых волн, которые проходят через точку за одну секунду.

Гц : ↑ 1 Гц означает, что одна волна проходит через точку за одну секунду. Один мегагерц означает, что каждую секунду проходит миллион волн.

Приемник : ↑ Часть радиотелескопа, которая принимает радиоволны и превращает их в изображение.

Темная энергия : ↑ Темная энергия действует как противоположность гравитации и отталкивает все во Вселенной дальше друг от друга.

Megamaser : ↑ Естественный космический лазер, излучающий радиоволны вместо красного или зеленого света, как от лазерной указки.

Список литературы

[1] ↑ Янски, К. Г. 1993. Радиоволны извне Солнечной системы. Природа 32, 66. doi: 10.1038 / 132066a0

[2] ↑ Ребер, Г. 1944. Космическая статика. Astrophys. J. 100, 297. DOI: 10.1086 / 144668

[3] ↑ Макки, К. Ф., и Острикер, Э. 2007. Теория звездообразования. Анну. Rev. Astron. Astrophys. 45, 565–687. DOI: 10.1146 / annurev.astro.45.051806.110602

[4] ↑ Остро, С.J. 1993. Планетарная радиолокационная астрономия. Ред. Мод. Phys. 65, 1235–79. DOI: 10.1103 / RevModPhys.65.1235

[5] ↑ Хенкель, К., Брац, Дж. А., Рид, М. Дж., Кондон, Дж. Дж., Ло, К. Ю., Импеллицери, К. М. В. и др. 2012. Космология и постоянная Хаббла: о проекте мегамазерной космологии (MCP). IAU Symp. 287, 301. DOI: 10.1017 / S1743921312007223

электро

Электромагнитные волны — это невидимые формы энергии, которые проходят через вселенную.Однако вы можете «увидеть» некоторые результаты этой энергии. Свет, который видят наши глаза, на самом деле является частью электромагнитного спектра.

Эта видимая часть электромагнитного спектра состоит из цветов, которые мы видим в радуге — от красного и оранжевого до синего и пурпурного. Каждый из этих цветов на самом деле соответствует разной длине волны света.

Звук, который мы слышим, является результатом волн, которых мы не видим. Звуковым волнам нужно через что-то перемещаться, чтобы перемещаться из одного места в другое.Звук может распространяться по воздуху, потому что воздух состоит из молекул.

Эти молекулы переносят звуковые волны, сталкиваясь друг с другом, как домино, сбивая друг друга. Звук может проходить через все, что состоит из молекул, даже через воду! В космосе нет звука, потому что там нет молекул, передающих звуковые волны.

Электромагнитные волны не похожи на звуковые волны, потому что им не нужны молекулы для перемещения. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться через воздух, твердые объекты и даже космос.Вот как астронавты, выходящие в открытый космос, используют радио для общения. Радиоволны — это разновидность электромагнитных волн.

Электричество может быть статическим, например, то, что прижимает воздушный шар к стене или заставляет волосы встать дыбом. Магнетизм также может быть статическим, как магнит на холодильник. Но когда они меняются или движутся вместе, они создают волны — электромагнитные волны.

Электромагнитные волны образуются, когда электрическое поле (показано красными стрелками) взаимодействует с магнитным полем (показано синими стрелками).Магнитное и электрическое поля электромагнитной волны перпендикулярны друг другу и направлению волны.

Когда вы слушаете радио, смотрите телевизор или готовите ужин в микроволновой печи, вы используете электромагнитные волны. Радиоволны, телевизионные волны и микроволны — это все типы электромагнитных волн. Они отличаются друг от друга только длиной волны. Длина волны — это расстояние от одного гребня волны до другого.

Волны в электромагнитном спектре различаются по размеру от очень длинных радиоволн размером со здание до очень коротких гамма-лучей, меньших, чем размер ядра атома.Однако их размер может быть связан с их энергией.

Чем меньше длина волны, тем выше энергия. Например, кирпичная стена блокирует видимые длины световых волн. Рентгеновские лучи меньшего размера и большей энергии могут проходить через кирпичные стены, но сами блокируются более плотным материалом, например свинцом.

Хотя можно сказать, что волны «блокируются» некоторыми материалами, правильное понимание состоит в том, что длины волн энергии «поглощаются» объектами или нет. То есть энергия длины волны может быть поглощена определенным материалом.

Мы используем эти знания в метеорологических спутниках, поскольку атмосфера также поглощает волны одних длин, позволяя проходить другим.

такие же, но разные ›Bernie’s Basics (ABC Science)

Основы Берни

Что общего между радио, теплыми объятиями и ядерными взрывами? Практически все!

Берни Хоббс

Инфракрасные изображения позволяют «увидеть» температуру; более горячие вещи кажутся красными и желтыми, более холодные — зелеными и синими. (Источник: Служба теплового контроля)

Вы можете переключить радиостанцию, которую слушаете, одним движением диска. Но представьте, позволяет ли ваше радио настраиваться на любую желаемую частоту, независимо от того, насколько высока она. Вы бы не застряли на крикете или Кайле Сэндилленде, вы могли бы настроиться на что угодно, от телешоу до солнечного света и гамма-всплесков.

Радио, микроволны, УФ, видимый свет и гамма-лучи имеют совершенно разные эффекты, но все это одно и то же: электромагнитное излучение (ЭМИ).Это просто волны энергии, движущиеся в пространстве или в вещах.

Единственное различие между гамма-лучами от ядерных бомб и волнами, которые позволяют нашим телевизорам и микроволнам делать свое дело, заключается в том, сколько энергии у этих волн.

Радиоволны имеют самую низкую энергию в электромагнитном спектре. Но если бы вы могли немного увеличить энергию в радиоволнах, вы бы превратили их в микроволны и вы могли бы заправить ими свой обед. Продолжайте увеличивать энергию, и вы сможете использовать эти волны как факел (видимый свет) до того, как они начнут светить сквозь предметы (рентгеновские лучи), и в конечном итоге, когда они окажутся на другом конце энергетического спектра, они смертельные гамма-лучи.наверх

Энергия, длина волны и частота

Электромагнитное излучение — это просто волны движущейся энергии, но когда мы настраиваемся на радио- или телестанции, мы не говорим об их энергии — все дело в частоте. Ваша микроволновая печь тоже имеет определенную частоту (она указана на этикетке сзади). А если у вас есть рентгеновский аппарат для домашних животных, он тоже будет работать на определенных частотах.

Частота — это то, как часто что-то происходит. В случае с ЭМИ — это то, как часто вы будете поражены волной радиации, если вы встанете у нее на пути.Прямо сейчас вы, вероятно, подвергаетесь воздействию радиоволн и видимого света. Каждую секунду вы будете попадать под большее количество видимых световых волн, чем радиоволн, потому что видимый свет имеет более высокую энергию, а излучение с более высокой энергией имеет более высокую частоту. И это из-за двух вещей:

• Высокоэнергетическое излучение создает очень тонкие волны (короткие волны),
• Все излучение распространяется с одной и той же скоростью — скоростью света (великолепные 300000 км / сек).

Эта комбинация волн разных длин, движущихся с одинаковой скоростью, означает, что вы втиснете гораздо больше тонких волн в излучение, рассчитанное на одну секунду, чем в более толстые волны.наверх

Откуда все это взялось?

Будь то микроволны, рентгеновские лучи или солнечный свет, энергия, которая распространяется как электромагнитное излучение, всегда производится одним и тем же способом. Все происходит из-за того, что электроны внезапно теряют энергию. Свет возникает, когда электроны опускаются на более низкий энергетический уровень в атоме. Электроны, внезапно ударяющиеся о металлическую поверхность, испускают энергию в виде рентгеновских лучей. А электроны, вибрирующие в радиопередатчиках, испускают низкоэнергетическое излучение, на которое мы настраиваемся.

Но не только радиомачты, рентгеновские аппараты и лампочки производят электромагнитное излучение; каждая частица материи во Вселенной излучает излучение, в том числе и вы.

Такие теплые предметы, как мы, излучают тепло тела, и эта тепловая энергия распространяется в виде инфракрасного излучения. Итак, вы прямо сейчас излучаете более сильное излучение, чем ваш пульт дистанционного управления или микроволновая печь. Но не становитесь слишком самоуверенными; мы можем производить более высокое энергетическое излучение, чем наши приборы, но мы не выкачиваем достаточно этого вещества, чтобы делать что-то более полезное, чем обниматься с ним.наверх

Опубликовано 18 февраля 2010 г.

Электронная почта ABC Science

Используйте эти ссылки в социальных сетях, чтобы поделиться Электромагнитное излучение: то же самое, но другое .

Используйте эту форму, чтобы отправить электронное письмо «Электромагнитное излучение: то же самое, но другое» кому-то, кого вы знаете:
https://www.abc.net.au/science/articles/2010/02/18/2817543.htm ?

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение — это энергия, которая распространяется по свободному пространство или через материальную среду в виде электромагнитного волны, такие как радиоволны, видимый свет и гамма-лучи.Срок также относится к излучению и передаче такой лучистой энергии.

Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл первым предсказал существование электромагнитных волн. В 1864 году он изложил свой электромагнитная теория, предлагающая этот свет — включая различные другие формы лучистой энергии — это электромагнитное возмущение в форма волн. В 1887 году немецкий физик Генрих Герц предоставил экспериментальное подтверждение путем создания первых рукотворных электромагнитные волны и исследование их свойств.Последующий исследования привели к более широкому пониманию природы и происхождения лучистой энергии.

Было установлено, что изменяющиеся во времени электрические поля могут вызывать магнитные поля и что изменяющиеся во времени магнитные поля могут способ наводить электрические поля. Потому что такие электрические и магнитные поля порождают друг друга, они возникают вместе, и вместе они распространяются как электромагнитные волны. Электромагнитная волна — это поперечная волна в том, что электрическое поле и магнитное поле при любая точка и время в волне перпендикулярны друг другу как а также к направлению распространения.В свободном пространстве (т. Е. В пространстве который абсолютно лишен материи и не подвергается вторжению от других полей или сил) электромагнитные волны всегда распространяются с той же скоростью — со скоростью света (299 792 458 м / с, или 186 282 миль в секунду) — независимо от скорости наблюдателя или источника волн.

Электромагнитное излучение имеет общие свойства с другими формами волн, таких как отражение, преломление, дифракция и вмешательство. Кроме того, он может характеризоваться частотой с который изменяется во времени или в зависимости от длины волны.Электромагнитный излучение, однако, обладает свойствами частиц в дополнение к тем связанные с волновым движением. Он квантуется тем, что для данного частоты, его энергия выражается как целое число, умноженное на h, в котором h является фундаментальная постоянная природы, известная как постоянная Планка. Квант электромагнитной энергии называется фотоном. Видимый свет и прочее формы электромагнитного излучения можно рассматривать как поток фотоны, энергия которых прямо пропорциональна частоте.

Электромагнитное излучение охватывает огромный диапазон частот или длины волн, как показывает электромагнитный спектр.Обычно его обозначают полями, волнами и частицами в увеличивающаяся величина частот — радиоволны, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма лучи. Соответствующие длины волн обратно пропорциональны, и шкала частоты и длины волны логарифмическая.

Электромагнитное излучение разных частот взаимодействует с дело в другом. Пылесос — единственное идеально прозрачное средний, и все материальные среды сильно поглощают некоторые области электромагнитный спектр.Например, молекулярный кислород (O2), озон (O3) и молекулярный азот (N2) в Атмосфера Земли почти идеально прозрачна для инфракрасных лучей всех частот, но они сильно поглощают ультрафиолетовый свет, X лучи и гамма-лучи. Частота (или энергия, равная hv) рентгеновских лучей значительно выше, чем у видимого света, поэтому рентгеновские лучи способен проникать во многие материалы, не пропускающие свет. Кроме того, поглощение рентгеновских лучей молекулярной системой может вызвать должны произойти химические реакции.Когда рентгеновские лучи поглощаются газом, для Например, они выбрасывают фотоэлектроны из газа, которые, в свою очередь, ионизировать его молекулы. Если эти процессы происходят в живой ткани, то фотоэлектроны, испускаемые органическими молекулами, разрушают клетки ткани.