Электромагнитное излучение в космосе.
Наибольшая часть наших сведений о Вселенной получена благодаря исследованию света звезд. Свет, излучаемый звездой, распространяется в космосе в форме волны. Волна — это поднимающееся и опадающее периодическое колебание, которое переносит энергию от источника к приемнику без переноса вещества.
Световая волна — электромагнитное колебание. Световые волны переносят энергию от звезд (источник) к сетчатке нашего глаза (приемник). Расстояние от какой-либо точки на волне до следующей такой же самой точки, например, от гребня до гребня, называется длиной волны.
Человеческий глаз ощущает свет с очень короткой длиной волны. Волны, благодаря которым мы видим, называются видимым светом. Длины волн видимого света обычно измеряют в ангстремах. Один ангстрем равен одной стомиллионной доле сантиметра (10-8 см). Видимый свет имеет длины волн между 4000 А и 7000 А.
Различные длины волн видимого света воспринимаются как разные цвета. Расположение цветов по длинам волн называется спектром.
Видимый свет — это лишь небольшая доля всего электромагнитного излучения в космосе. Энергия переносится также в форме гамма-лучей, рентгеновских лучей, ультрафиолетового излучения, инфракрасного излучения и радиоволн.
Нам известно, что гамма-лучи используют в медицине для лечения опухолевых заболеваний, а рентгеновские — для диагностики. Ультрафиолетовые лучи вызывают на теле загар, а инфракрасные — согревают. Радиоволны используются для связи.
Все эти формы излучения представляют собой тот же вид энергии, что и видимый свет. Отличаются они только длиной волны. Эта же причина приводит к резко различным свойствам излучения. Самые короткие волны (гамма-лучи) имеют наибольшую энергию, в то время как самые длинные (радиоволны) — наименьшую энергию.
Все семейство электромагнитного излучения, составленное согласно длинам волн, называется электромагнитным спектром.
Все виды электромагнитных волн распространяются в пустом пространстве с одной и той же скоростью, а именно со скоростью света. Скорость света в вакууме составляет примерно 299 793 км/с. Для расчетов берется значение 300 000 км/с. Ни один из известных объектов во Вселенной не может двигаться быстрее света. Во всех других средах (например, в воздухе, в стекле) скорость света меньше.
Световой год — это расстояние, которое проходит свет в пустоте за один год.
Задача. Сколько километров содержится в одном световом году?
1 св. год = скорость света x 1 год. Так как в 1 году содержится 3,156∙107 секунд, то 1 св. год = 299 793 км/с ∙ 3,156∙107 с = 9,46 триллионов км.
Волновое движение может быть описано либо с помощью понятия длины волны, либо с помощью понятия частоты. Частота волны — это число волн, которые прошли за данное время через данную точку пространства. Например, за 1 секунду. Количество колебаний в секунду измеряется в герцах (Гц).
Человеческий глаз воспринимает световые волны различных цветов, обладающие очень высокой частотой.
Для всех видов волнового движения справедливо соотношение:
V=v*λ, где V — скорость волны, ν — частота волны, λ — длина волны. Для электромагнитных волн в пустоте скорость V равна скорости света с.
Звезды, как и другие горячие тела, излучают энергию во всех длинах волн (закон излучения Планка). Чем горячее звезда, тем больше энергии она излучает. Температура звезды также определяет, какая длина волны соответствует самому интенсивному излучению.
Чем звезда горячее, тем на более короткие длины волн приходится максимум света. Это есть закон смещения излучения Вина. По цвету звезды можно узнать ее температуру. Горячие звезды выглядят бело-голубыми (короткие длины волн), а холодные — красными (длинные волны). Самые горячие (очень короткие длины волн) и самые холодные (очень длинные волны) практически невидимы.
Для астрономов важны электромагнитные волны всех длин, потому что каждая волна несет особенную ценную информацию о наблюдаемом объекте. Земная атмосфера поглощает большую часть излучения из космоса, и до телескопов, находящихся на земной поверхности, доходят лишь волны некоторых диапазонов.
Астрономы видят Вселенную с Земли через три «окна прозрачности»:
оптический (видимый), радио, инфракрасный. Современная техника дает возможность поднять инструменты над земной атмосферой, то есть, проводить наблюдения из космоса. Современная астрономия стала всеволновой — ей доступны все длины волн. Оказалось, что в различных диапазонах электромагнитного излучения небо «выглядит» совершенно по-разному. Объекты, яркие в одних лучах, могут быть невидимы в других, и наоборот. Например, на «радионебе» ярче всего «светит» центр нашей Галактики и отдельный источник в созвездии Кассиопеи — остаток взрыва Сверновой. В рентгеновских и гамма-лучах наблюдается множество источников, которые вообще не видны в других диапазонах, и о которых ранее даже не догадывались.
Электромагнитные волны разной длины воспринимаются разными приемниками излучения.
Приемником видимого света является человеческий глаз. Все оптические телескопы в итоге направляют световое излучение от звезд в глаз наблюдателя. На выходе телескопа можно также установить камеру с фотопленкой.
Существуют две основные конструкции оптических телескопов — рефракторы (преломляющие лучи линзовые системы) и рефлекторы (отражающие свет зеркальные устройства).
Увеличение телескопа определяется следующим образом:
увеличение = фокусное расстояние объектива / фокусное расстояние окуляра
Приемником радиоволн является антенна радиотелескопа. Чем больше размеры антенны, тем более слабый источник может «видеть» радиотелескоп. Основные достоинства радиотелескопов: 1) «видят» источники, скрывающиеся за облаками межзвездной пыли; 2) могут работать и днем и в облачную погоду; 3) изучают объекты, восприятие которых находится за пределами наших органов чувств.
Приемниками инфракрасного излучения являются специальные приборы — термопары и болометры. Они охлаждаются до температуры космического пространства и надежно защищаются от окружающей наземной среды. Существуют также и специальные фотопленки, чувствительные к тепловому инфракрасному излучению.
Астрофизика высоких энергий изучает объекты являющиеся источниками ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Приемниками этих видов волн являются особые составы — люминофоры, светящиеся под воздействием лучей и сложные устройства (пузырьковая камера, счетчик Гейгера), устанавливаемые на космических аппаратах-обсерваториях.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник
КАК ловить из космоса радиосигналы? мож инопланетян словлю ?
В 1929 на волне 75 метров была поймана необычная радиопередача. Некто, назвавшийся НИКОМО и представившийся посланником инопланетной цивилизации, на разных языках по два часа читал некий меморандум,
называемый сейчас посланием КОН.
Передача велась всего один день. Об этом частично упоминалось в книге Брэда Стайгера «Встреча с чуждым» (1977 год) и передаче советского телевидения «НЛО – необъявленный визит» в 1990 году.
Интересно, что подобная ситуация повторилась. 27 ноября 1977 года юго-западнее Лондона, на территории,
представляющей собой круг диаметром 120 километров, произошло нарушение телевещания. Изображение с экранов исчезло, и неизвестный голос сказал, что он представитель внеземной цивилизации, что земная цивилизация идет по неверному пути, землянам необходимо уничтожить все орудия зла, времени для этого осталось очень мало и, если люди не предпримут необходимых действий, им придется покинуть пределы Галактики. Расследовавшие это дело специалисты лондонского телевидения утверждали, что, вообще говоря, не представляют, какие шутники могли бы оказаться способными его реализовать. Для подобной акции требуется очень громоздкая и дорогостоящая аппаратура.
Информация об инциденте была передана радиостанцией «Голос Америки» и советским радио 28 ноября 1977 года
в вечерней «Международной панораме». Указывалось, что в связи с ним представитель английской полиции заверил
слушателей, что «инопланетянин» скоро предстанет перед землянам на скамье подсудимых.
Однако эти заверения остались пустым звуком.
Ниже приводится текст, так называемого, «послания КОН», а в конце приведены некоторые соображения на сей счет,
которые наглядно опровергают возможность подобного обращения к человечеству от неких «братьев по разуму»…
—————
Первое Обращение КОН передал в 576 году до Рождества Христова жителям крупнейшего в то время на Земле города Анурадхапура.
Второе Обращение КОН передал в 711 году от Рождества Христова жителям крупнейшего в то время на Американском материке города Ткаэцеткоатлъ.
Источник
Как далеко наши радиосигналы дошли в космосе с Земли?
Расширяющаяся область радиосигналов, выходящих из земли, часто изображается в телевизионных шоу и голливудских фильмах, как машина времени. Чем дальше вы добираетесь с Земли, тем дальше вы заходите в историю радио и телепередач. Сегодня мы изучим, как далеко продвинулись эти сигналы, и что более важно, правда ли что радиосигналы действительно работают именно так.
Расширяющийся радиодиапазон Земли
Как показано в начале фильма «Контакт», у Земли есть расширяющийся «пузырь» техногенных радиосигналов, распространяющихся наружу со скоростью света. Первой из этих ранних радиопередач были эксперименты на коротких расстояниях, в которых использовались простые клики и прерывания для передачи информации в 1890-х годах. В 1900 году Реджинальд Фессенден сделал первую, хотя и невероятно слабую передачу голоса по эфиру. В следующем году усилился шаг, когда Гульельмо Маркони сделал первую трансатлантическую радиопередачу.
Это означает, что на расстоянии 110 световых лет от земли — край «сферы» радио, в котором много звездных систем, начинают получать самые первые радиопередачи. В 74 световых годах от нас поступают телевизионные сигналы. Звездные системы на расстоянии 50 световых лет теперь входят в «Сумеречную зону».
Может ли какая-либо внеземная жизнь внутри этой радиосферы обнаружить нас?
Хотя интересно представить, насколько далеко наши радиосигналы вышли в космос, крайне маловероятно, что инопланетная цивилизация сможет поймать последний эпизод «Я люблю Люси». Это объясняется законом обратного квадрата. В терминах Лаймана это форма деградации сигнала.
Поскольку радиосигналы покидают Землю, они распространяются в форме волны. Подобно тому, как бросать камень в озеро, волны диффундируют или «распространяются» на расстояние благодаря экспоненциально большей площади, которую они должны охватить. Площадь может быть рассчитана путем умножения длины раз ширины, поэтому мы измеряем ее в квадратных единицах — квадратные сантиметры, квадратные мили и т.д. Это означает, что чем дальше от источника, тем больше квадратов единицы площади сигнал должен «освещаться».
Другой способ заключается в том, что сила радиосигнала будет только на 1/4, как только вы удвоите расстояние от источника. В десять раз больше расстояния, сила сигнала будет только на сотую.
Из-за этого закона обратного квадрата все наши наземные радиосигналы становятся неотличимыми от фонового шума в течение нескольких световых лет от Земли. Для цивилизации всего в нескольких сотнях световых лет от нас, пытаясь послушать наши трансляции, было бы похоже на то, чтобы обнаружить небольшую рябь из гальки, сброшенной в тихоокеанском океане у побережья Калифорнии — из Японии.
Итак, почему SETI пытается слушать радиосигналы в космосе?
Хотя никакая инопланетная цивилизация, вероятно, не словит наши телевизионные или радиопередачи, если они не будут на расстоянии нескольких световых лет, радиосигналы могут быть сфокусированы и усилены. Большинство наших трансляций не предназначалось для обнаружения в космосе. Радиосигналы могут быть нацелены, сфокусированы и усилены для уменьшения деградации сигнала для межзвездной связи. Эти сигналы также в конечном итоге ухудшатся, но могут значительно перемещаться, намного дальше до деградации. Сотни световых лет и более в зависимости от того, сколько энергии используется.
В настоящее время становится возможным определить состав атмосферы внесолнечных планет. Этот прорыв позволил исследователям сузить нашу охоту за земными мирами. Вполне возможно, что продвинутая культура инопланетян также может это сделать и обнаружила обилие воды в нашей атмосфере. Если они есть, они, возможно, отправили сфокусированное радио-сообщение в нашем направлении. Если бы мы не слушали, могли и просто пропустить это.
Источник
Ударная волна в космосе
Представьте объект, летящий быстрее звука. Двигаясь в среде, он заставляет материю скапливаться, сжиматься и нагреваться. Получается сверхзвуковая или ударная волна.
Имя «волна» она получила вследствие схожести с водными волнами, которые рассекаются носом морских судов. Расталкивая воду они создают настоящие волны, и хотя оба явления в нашем языке созвучны, все же природа ударной волны совсем иная. Она происходит в трёх измерениях. Ударные волны есть везде, даже в космосе, и именно такие волны могут рассказать нам много нового. Даже в самых пустых областях космоса есть протоны, электроны, атомы, молекулы и другая материя.
Когда планеты, звёзды выброшены из сверхновой, то образуются космические ударные волны. Солнечный ветер создает такую волну перед магнитосферой земли. Быстро движущаяся плазма солнечного ветра врезается в нашу магнитосферу т.к не может ее пробить. У солнечного ветра есть магнитное поле, а земная магнитосфера, фактически, твердое тело этого ветра. Так что солнечный ветер создает ударную волну у передней границы магнитосферы.
Изучение земных ударных волн может открыть секреты солнечного ветра, что позволит лучше понять его влияние на нашу планету. Высокоскоростные столкновения звезд в межзвездной среде создают невероятные ударные волны. Огромная и горячая звезда Каппа Кассиопеи создала волну, с которую мы увидели через инфракрасный детектор и телескопа Спитцер. На этом изображении видны красные области. Это скопления разогретого материала вокруг звезды.
Изучение межзвездных ударных волн может раскрыть секреты движения звезд. Куда они движутся, с какой скоростью, в какой среде, но даже такие ударные волны не предел.
Вот, например, сверх-скопление галактик в созвездии Киля 1E 0657-558. Это фотография сделанная в обсерватории Чандра, которая запечатлела момент гигантского столкновения двух меньших скоплений (они отмечены белым цветом). Скопления полны горячей плазмой и одно из них (правое) — меньше и плотнее. Проходя через более редкое облако плазмы большего кластера, оно создает ударную волну.
Ученые изучают такие волны, чтобы определить их скорость и силу столкновений. А их красивая структура может поведать нам больше о физических процессах, происходящих в плазме и во многих других объектах по всей вселенной.
Подписывайтесь на канал и ставьте лайки. Мне будет приятно.
Источник
Что такое волна?
Понятие «волна» знакомо нам с самого детства. Первый же выход на пляж с родителями и вы уже «по уши знаете», что такое волна 🙂 Волны — это красиво, прекрасно, весело. Иногда волны имеют разрушительный характер и несут смерти и наводнения. Увы, такова природа. Но всё это обычно является «житейским приложением» волн.
Наверняка многие из вас слышали, что волны встречаются не только на море. Кто-то даже помнит из школьной физики, что есть электромагнитные волны или даже гравитационные волны !
Но что такое волна с точки зрения физики ? Когда и из-за чего появляются волны? И почему волны именно такой формы? Из-за чего они подчиняются закону синуса или косинуса ? Попробуем ответить на все эти вопросы в нашей статье!
Волна в физике
Волны встречаются в физике повсеместно. Это и звуковые волны, и электромагнитные волны, и механические волны, и даже «химические» волны, ну и относительно «спорные» гравитационные волны.
Разновидностей можно насчитать огромное количество! Ведь классифицировать волны можно по самым разным признакам. Везде, где идёт изменение некоторых характеристик по определенному закону и с некоторой периодичностью уместно сказать про волну.
Интересно обозначить тот факт, что большая часть процессов в нашей жизни подчиняются именно законам, связанным с волновой физикой. Звук, который мы слышим есть волна. Радиоприемник ловит волну. И примеров просто миллион! Любая физическая величина может вести себя как волна при некоторых условиях.
С точки зрения физики, волна есть перенос энергии без переноса вещества . Вы сразу вспомните морскую волну и скажите, что как же так. Ведь перенос вещества там имеет место быть! Гребни волны накрывают берег и не особенно похоже, что переноса вещества нет. Но всё не совсем так. Перенос вещества в этом случае есть явление побочное. Сама же волна остается переносом энергии без переноса вещества.
Можно сформулировать определение немного иначе. Волна в физике есть изменяющееся со временем пространственное чередование максимумов и минимумов любой физической величины (или возмущения физической величины) .
Но если маятник качается на подвесе, это ведь, наверное, тоже волна? Вовсе нет. Главное отличие волн от колебаний — это перенос энергии. Представьте себе маятник, который вы держите в руках и представьте себе веревку, на которой вы можете воссоздать механическую волну. Чувствуете разницу?
Так когда же появляется волна и почему она существует. Почему в одном случае уместно говорить о волне, а в другом случае нет?
Условия появления и существования волны
Так уж повелось, что некоторые моменты нужно воспринимать как данность. Например, изучая биологию, мы не пытаемся объяснить, а почему же у лягушки именно такая форма тела. Мы можем найти причины эволюционного становления такого тела, как фактора выживания. Но именно что форму тела мы видим просто как дорожный знак. Она просто есть. Так и некоторые процессы подчиняются именно волновому механизму . Например, привычный нам всем звук, представляет собой волну.
Но почему волна появляется далеко не в каждом случае и почему, например, скорость тела при прямолинейном движении не является волной в классическом случае? Наверняка есть какое-то условие существования волны?
Необходимым условием для появления любой волны является возникновение в момент возмущения среды препятствующих ему сил.
Например, для механической волны, силы упругости стараются сблизить соседние частицы, когда они отдаляются, и оттолкнуть их сближении . Силы упругости начинают выводить из равновесия удаленные от источника частички. Все частицы вовлекаются в одно колебательное движение. Получается волна, подчиняющаяся закону синуса.
Т.е. для волны нужно, как минимум, существование некоторой упругой среды.
Вот мы и вывели, собственно, главный принцип формирования волны и описали её физическую модель . Легко увидеть всё это это, глядя на ту же веревочку, эксперимент с которой мы проводили для создания механической волны. Средой для колебания тут является сама веревочка. Она упругая. Мы дергаем за край, создавая источник колебания. Растягивающие напряжение встречают противодействие в виде силы упругости веревки. Тянут частички обратно, в направлении, противоположно направленном нашему дерганию. Но, дойдя до максимума, до верхней точки амплитуды колебания, начинают отталкивать частички обратно. Получилась волна. Написать проще, чем представить. Но нужно, всего лишь, понаблюдать за процессом и вы увидите явление зарождения волны во всей красе!
Очевидно, что в реальных условиях волна будет затухать при отдалении от источника колебаний . Конечно же, если среда будет эту волну гасить. Амплитуда колебания будет уменьшаться. Скажутся внешние силы. Подойдет пример и с веревочкой, и с морской гладью. Идеальный вариант без затухания так и останется идеальным. На практике встретить его не получится.
Источник