Астрономия существует тысячи лет. С тех пор, как был изобретен оптический телескоп, прошло 4 века, а первый радиотелескоп был построен всего несколько десятилетий назад (1937 г). То есть вплоть до последнего времени оптический диапазон электромагнитного спектра был единственным источником наших знаний о Вселенной.
. За последние полвека астрономия стала всеволновой. Астрономия в видимом спектре теперь называется оптической астрономией. Но для наблюдений с поверхности Земли вследствие непрозрачности атмосферы и ионосферы доступны лишь радио и оптический диапазон (0.4=0.8 мкм). "Радиоокно" охватывает область от 1 см до 15м (от 1мм до 150 м в хороших условиях). Со стороны коротких волн это окно ограничено молекулярным поглощением в атмосфере, со стороны длинных волн- отражением от ионосферы. Для наблюдений в недоступных с Земли диапазонах используются космические аппараты и зонды.
О том, что небесные тела могут излучать в радиодиапазоне, ученые догадывались
и раньше, но с тех пор как Максвелл в 1970-х гг предсказал существование
электромагнитных волн, а Герц в 1880 г их обнаружил, техника должна была
развиться достаточно, и даже после изобретения радио Поповым в 1905
году приемники были еще недостаточно чувствительны, чтобы обнаружить космическое
радиоизлучение.
Радиолюбители внесли свой вклад в подготовку "неожиданного" открытия-
они показали возможность трансантлантической радиосвязи, после чего американская
телефонная компания Bell Telephone Labs решила изучить возможность использования
коротковолновой радиосвязи для межконтинетальной телефонии, надеясь таким
образом сэкономить на прокладке кабеля по дну океана. Изучение помех было
поручено молодому инженеру Карлу Янскому, который в 1932 г и обнаружил
на построенной им антенне (вращающаяся антенная решетка размером 30.5 м
в длину и 3.7 м в высоту) "мешающее" излучение Млечного Пути на 14.6
м. Ширина луча антенны составляла 27 о
Заинтересовавшись
этой информацией, английский радиоинженер Грот Ребер построил у себя во
дворе специальный радиотелескоп- параболический рефлектор диаметром 9.5
метров для изучения космического радиоизлучения. Предполагая, согласно
представлениям того времени, что космическое излучение имеет тепловой спектр
(а значит, на коротких волнах должно быть сильнее), Ребер провел свои первые
наблюдения на волне 9.7 см, но ничего не нашел. Затем он перестроил свой
приемник на более длинную волну 33см, однако опять не обнаружил никакого
внеземного излучения. И только на волне 1.87 м весной 1939 года обнаружил,
наконец, излучение с заметной концентрацией в плоскости Галактики и опубликовал
некоторые предварительные результаты. Ребер построил первую карту распределения
радиояркости вдоль млечного Пути , обнаружив пик излучения в направлении
на центр Галактики, а также обнаружил радиоизлучения в направлении на созвездия
Лебедя и Кассиопеи. Статья Ребера сначала была отклонена редакцией Astrophysical
Journal и опубликована лишь в 1944 г. рещением редактора журнала Отто Струве.
Так начиналась радиоастрономия.
Вкратце о некоторых дальнейших открытиях в радиоастрономии :
1944 Голландский ученый Ван де Хюлст предсказал возможность радиоизлучения межзвездного нейтрального водорода на волне 21 см.
1951 Первый космический радиоисточник отождествлен с другой галактикой- Лебедь А (Бааде, Минковский)
Обнаружена линия нейтрального водорода 21 см. (Юэн, Перселл)
1961 Дискретный космический радиоисточник отожествлен со звездообразным оптическим объектом (квазар 3С 48) Мэтью и Сэйндейдж, Маунт Вилсон и Маунт Паломар, США
1963 Обнаружена линия гидроксила OH 18 см
1965 Открытие Пензиасом и Вильсоном фонового микроволнового излучения (реликтовое излучение), предсказанного Гамовым и Альфвеном, исходя из теории "горячей Вселенной".
1967. Открытие пульсаров. Аспиранка профессора Хьюиша Джоселинн Белл при исследовании сцинтилляций на солнечной плазме обнаружила источник, который давал короткие (ок 50 миллисек) импульсы, повторяющиеся через строго постоянный период около 1 сек.
Радиотелескопы
Антенны и приемники,
используемые в радиоастрономии, весьма разнообразны. Если оптический диапазон
включает длины волн с отношением граничных значений 2:1, то для радиоокна
это отношение равно 10000:1, поэтому радиотелескопы, работающие на длинных
волнах, мало похожи на телескопы для работы на коротких волнах. Самый
общий тип антенны- полноповоротный параболический рефлектор.
Первый телескоп Ребера имел диаметр 9.5 метров, а уже в 1947 году в
Англии был построен параболоид диаметром 67 метров. Увеличение размеров
апертуры дает улучшение двух основных характеристик телескопа. Во-первых,
увеличивается площадь поверхности, собирающей энергию (эффективная площадь),
и, следовательно, мощность, принимаемая телескопом от некоторого удаленного
источника, на который напрвлен телескоп (увеличивется чувствительность
телескопа). Во-вторых, улучшается угловое разрешение, т.е. разрешающая
способность телескопа. Последняя определяется отношением l/D
- длины волны l, на которой выполняется наблюдение,
на максимальный размер апертуры D. Однако развитие телескопостроения по
пути увеличения размеров параболического рефлектора ограничено конечной
жесткостью ферменных конструкций и соответственно дороговизной подобных
сооружений. Самая большая на сегодняшний день параболическая антенна имеет
диаметр 100 метров (Эффельсберг, Германия; разрешение 0.5'), сферическая-
300 м (построена в кратере потухшего вулкана в Аресибо, Пуэрто-Рико).
 |
 |
 |
| http://www.naic.edu/
Аресибо, Пуэрто-Рико
|
http://www.mpifr-bonn.mpg.de/
div/effelsberg/index_e.html Бонн, Германия 100м параболический телескоп l= 6њ53'0.3" в.д. f= 50њ31'30" с.ш. высота над уровнем моря 366 м. Работает в диапазоне до 3 мм. |
http://www.gb.nrao.edu/GBT/GBT.html
антенна размером 100 на 110 м для радиотелескопа Грин Бэнк (Западная Вирджиния, NRAO, США) Новая антенна создана взамен рухнувшей в 1988 г. 91-метровой "тарелки" этого телескопа. |
 home.html Паркс, Австралия,1961 64м |
В конце 40-х - начале 50-х годов было изобретено много новых типов
радиотелескопов. Интеферометры и основанный на их базе метод апертурного
синтеза, а также такие известные разновидности как одномерная антенная
решетка, компаунд- интерферометр и двумерная крестообразная антенна.
 |
 |
 |
| http://www.nfra.nl/~morganti/wsrt/
WSRTintro/index.html Вестерборк, Голландия. Одномерная решетка из 14 25-метровых антенн, протяженных на 2.7км в направлении восток-запад |
http://www.obs-nancay.fr/html_fr/gdradiot.htm
Нансэ, Франция, 1965 приемники на 10-30 см |
http://www.physics.usyd.edu.au/astrop/most/
Молонгло, Австралия |
 |
 |
 |
| http://ssrt.iszf.irk.ru/
http://www.eastsib.ru/~ssrt/ SSRT 128 x 2 параболических антенн диаметром 2.5 метров, расстояние между которыми 4.9, протяженность по 622.3 м. |
http://www.aoc.nrao.edu/
doc/vla/html/VLAintro.shtml VLA, США, 1980 г (1977-1981) состоит из 27-ми 25-метровых антенн, расположенных в виде буквы Y на территории в 35 км в поперечнике приемники на 90-0.7 см |
http://www.aoc.nrao.edu/
vlba/html/WHATIS/whatis.html карта расположения станций (25м) интерферометра VLBA, США, 1993 |
http://www.ovro.caltech.edu/ OVRO, 27 x 2 m 5 x 2 m |
http://www.nro.nao.ac.jp 84 parabolic antennas with 80 cm diameter, sitting on lines of 490 m long in the east/west and of 220 m long in the north/south. Frequency 17GHz (Right and left circular polarization), 34GHz (only intensity) Spatial resolution 10 arcsec (17GHz), 5 arcsec (34GHz) Temporal resolution 0.1 sec (Event), 1 sec (Steady) |
 http://www.crao.crimea.ua/craoinfo/rt22.html |
Литература
1. Джон Д. Краус. Радиоастрономия. М., 1973
2. У.Христиансен, И.Хегбом. Радиотелескопы. М., Мир, 1988
3. В.К. Конникова. Конспект лекций по практической радиоастрономии.
Н.Архыз, 1999
Ссылки в Интернете:
http://cdsweb.u-strasbg.fr/astroweb/radio.html
Место радиоастрономии: спектр элмаг волн; прозрачность
атмосферы, Карл Янский, Грот Ребер, устройство радиотелескопа, чувствительность
и разрешающая способность, диаграмма направленности, шумовая температура,
разновидности радиотелескопов, открытия: радионебо, млечный путь в радио,
Лебедь А(радиогалактики), Крабовидная туманность (Кассиопея А- остатки
сверхновых), типичные спектры радиоисточников, тепловые и нетепловые механизмы
излучения, солнце, радиосолнце- спокойное и возмущенное солнце, уярчение
на лимбе, критическая частота, корреляция 10.7 см с числами Вольфа, круговая
поляризвция, быстро меняющаяся компонента- вспышки, всплески, Луна в радио,
планеты- Юпитер (тепловое изл на 3см и нетепл на 30см- магнитный диполь
с Ио, галактические источники- облака ионизированного водорода- HII области(туманность
Ориона), облака нейтрального водорода (HI области- 21 см), облака, излучающие
линии гидроксила (OH) на волне 18 см, и облака, излучающие другие линии,
вспыхивающие звезды.
квазары, реликтовый фон, пульсары, рентгеновские источники,
сверхкорона солнца, сложные молекулы межзвездного вещества, свидетельства
мощных энерговыделений, сверхсильных магнитных полей, выбросов материи
в космических масштабах.