Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΡΑΔΙΟΤΗΛΕΣΚΟΠΙΑ Γιάννης Σειραδάκης Τμήμα Φυσικής, ΑΠΘ Κεραίες: Βασικές θεωρητικές έννοιες Λειτουργία και χρήση ραδιοαστρονομικών οργάνων Παραβολικές κεραίες.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΡΑΔΙΟΤΗΛΕΣΚΟΠΙΑ Γιάννης Σειραδάκης Τμήμα Φυσικής, ΑΠΘ Κεραίες: Βασικές θεωρητικές έννοιες Λειτουργία και χρήση ραδιοαστρονομικών οργάνων Παραβολικές κεραίες."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΡΑΔΙΟΤΗΛΕΣΚΟΠΙΑ Γιάννης Σειραδάκης Τμήμα Φυσικής, ΑΠΘ Κεραίες: Βασικές θεωρητικές έννοιες Λειτουργία και χρήση ραδιοαστρονομικών οργάνων Παραβολικές κεραίες Συμβολομετρία

2 Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

3

4 Ραδιοφωνικό παράθυρο Εκτείνεται από  ~ 0.33 mm to ~ 20 m! ( = 15 MHz έως 1300 GHz)

5 Το διάγραμμα ακτινοβολίας

6 Στερεά γωνία δέσμης Στερεά γωνία κύριου λοβού

7 Ιδιότητες κεραιών Γεωμετρική συλλεκτική επιφάνεια Κατευθυντικότητα Α g = πD 2 /4  Κατευθυντικότητα Απολαβή

8 Ιδιότητες κεραιών (συνέχεια) Απόδoση δέσμης Απόδoση κεραίας

9 Παραβολικές κεραίες Διακριτική ικανότητα [rad] Θ Α = 1.22×λ/D Διακριτική ικανότητα [arcmin] Θ Α = 4.2×10 3 λ/D ν = GHz, D = 3 m  Θ Α = 36 arcmin

10 Μεγάλα ραδιοτηλεσκόπια D=100m Effelsberg Βόννη

11 Μεγάλα ραδιοτηλεσκόπια D=100×110m NRAO Virginia, USA

12 Μεγάλα ραδιοτηλεσκόπια D=305m Arecibo Πόρτο Ρίκο

13 Μεγάλα ραδιοτηλεσκόπια VLA Socorro New Mexico, USA

14 Μεγάλα ραδιοτηλεσκόπια (υπό κατασκευή) ALMA Atacama Βόρεια Χιλή

15 Το υψίπεδο της Atacama στη Χιλή h = 5000 m

16 Η διαπερατότητα της ατμόσφαιρας από 0 έως 1000 GHz στο υψίπεδο της Acatama στη Χιλή. = ισοδύναμο πάχος του H 2 O σε υγρή μορφή O 2 H 2 O ALMA VLA Η διαπερατότητα της ατμόσφαιρας στο VLA, New Mexico

17 Καλλιτεχνική απεικόνιση του συμβολόμετρου ALMA 64 τηλεσκόπια διαμέτρου 12 m

18 Θεωρία κεραιών: Μερικές βασικές σχέσεις Ισχύς ανά μονάδα επιφάνειας [Watt m -2 ] Ηλεκτρομαγνητισμός: Φωτεινή ροή Οπτική: Φωτισμός Οπτική Αστρονομία: Λαμπρότητα Ισχύς ανά μονάδα επιφάνειας ανά Hz Ραδιοαστρονομία: Πυκνότητα ροής, S ν Μονάδα μέτρησης: 1 Jy = Watt m -2 Hz -1 Ισχύς ανά μονάδα επιφάνειας ανά Hz από συγκεκριμένη διεύθυνση Ραδιοαστρονομία: Ένταση ακτινοβολίας, B ν [Watt m -2 Hz -1 rad -1 ]

19 Θεωρία κεραιών: Μερικές βασικές σχέσεις Γεωμετρικά χαρακτηριστικά εκπομπής ή λήψης από τυχαία διεύθυνση

20 Θεωρία κεραιών: Μερικές βασικές σχέσεις Πυκνότητα ροής [Watt m ‑ 2 Hz ‑ 1 ]

21 Θεωρία κεραιών: Μερικές βασικές σχέσεις Ισχύς της ακτινοβολίας [Watt Hz ‑ 1 ] Wν,o = A e B c Ω A [Watt Hz ‑ 1 ] Αν Β ν (θ,φ) = Β c και χρησιμοποιήσουμε τη σχέση: τότε:

22 Θεωρία κεραιών: Μερικές βασικές σχέσεις Ισχύς της ακτινοβολίας Wν,o = A e B c Ω A [Watt Hz ‑ 1 ] Αλλά από τη σχέση: Wν,o = A e S ν,ο [Watt Hz ‑ 1 ] Αυτή είναι η ισχύς (power) ανά μoνάδα συχνότητας, πoυ λαμβάνει μια κεραία, πoυ έχει διάγραμμα ακτινoβoλίας P n (θ,φ) και ενεργό συλλεκτική επιφάνεια Α e, από μια ραδιoπηγή της oπoίας η πυκνότητα ροής είναι S ν.

23 Η κεραία ως θερμική αντίσταση, θερμοκρασίας Τ Σύμφωνα με το νόμο του Planck, η ισχύς που παρέχει μια θερμική αντίσταση δίνεται από τη σχέση: Αλλά hν << kT  Η θερμοκρασία κεραίας ή θερμοκρασία θορύβου δίνεται από τη σχέση: W = kT W dν = kT dν : Θεώρημα τoυ Nyquist για θερμικές αντιστάσεις Άρα: Από τη σχέση: Wν,o = A e S ν,ο έπεται ότι S ν,o = (2kT A )/A e

24 Ευαισθησία κεραιών: Ελάχιστη ανιχνεύσιμη πυκνότητα ρoής Η ελάχιστη θερμοκρασία κεραίας που μπορεί να ανιχνεύσει ένα ραδιοτηλεσκόπιο, Τ min, είναι: Ποια είναι, όμως η αντίστοιχη ελάχιστη ένταση ακτινοβολίας; Η θερμοκρασία της παραπάνω σχέσης περιγράφεται από το νόμο του Planck:

25 Ελάχιστη ανιχνεύσιμη πυκνότητα ρoής Σε ραδιοφωνικές συχνότητες, ισχύει πάντα hν << kT. Άρα: Β ν (Τ) = (2kT)/λ 2 (νόμoς των Reyleigh ‑ Jeans)  και από τις σχέσεις και... βρίσκουμε την ελάχιστη ανιχνεύσιμη πυκνότητα ροής:

26 Θερμοκρασία λαμπρότητας – Θερμοκρασία κεραίας Από το νόμo των Reyleigh ‑ Jeans, Β ν (Τ) = (2kT)/λ έπεται ότι η φυσική θερμοκρασία ενός σώματος λαμπρότητας Β ν είναι: Τ b = (λ 2 Β ν )/2k (θερμοκρασία λαμπρότητας) Η θερμοκρασία αυτή είναι εντελώς ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία κεραίας που δίνεται από τη σχέση S ν,o = (2kT A )/A e Τ Α = S ν,ο Α e /2k (θερμοκρασία κεραίας)

27 Συμβολομετρία  Απόσταση κεραιών D = rλ, r: πραγματικός αριθμός  Διαφορά φάσεως: Dsinθ = rλsinθ, λ: μήκος κύματος θ: ζενίθεια απόσταση

28 Συμβολομετρία Αν rλsinθ = nλ ενίσχυση  (μέγιστο) Αν rλsinθ = (n+½)λ απόσβεση  (ελάχιστο) (n: ακέραιος) Καθώς η ζενίθεια απόσταση συνεχώς μεταβάλλεται, έχουμε κροσσούς συμβολής Αν οι κεραίες είναι ακίνητες, τότε οι κροσσοί περιορίζονται από το διάγραμμα ακτινοβολίας Αν το διάγραμμα ακτινοβολίας είναι στενότερο από τους κροσσούς συμβολής

29 Συμβολομετρία Προσδιορισμός αστρονομικών συντεταγμένων Ορθή αναφορά: Από τη χρονική στιγμή διέλευσης από κάποιο κροσσό, του οποίου η διεύθυνση είναι γνωστή (Γεωδεσία) Απόκλιση: Από το χρόνο διέλευσης μιας ραδιοπηγής από δύο μέγιστα (ο χρόνος αυτός εξαρτάται από το secδ

30 Συμβολομετρία Ανίχνευση ασθενών σημάτων Εισαγωγή περιοδικής (ν ο ) διαφοράς φάσης λ/2 Συνήθως 100 Hz<ν ο <1000 Hz

31 Συμβολομετρία Συμβολομετρία μεγάλης βάσης (VLBI)

32 Συμβολομετρία – Αρχή σύνθεσης Η περίοδος των κροσσών εξαρτάται: Από την απόσταση των ακραίων κεραιών (Τ~r -1 ) Από τη γραμμική ταχύτητα περιστροφής της πηγής (Τ~secδ) Η περίοδος βρίσκεται εύκολα με μετασχηματισμό Fourier Το πλάτος των κροσσών εξαρτάται: Από την πυκνότητα ροής της ραδιοπηγής Το πλάτος των ημιτονοειδών συνιστωσών του μετασχηματισμού Fourier, εξαρτάται από το πλάτος των κροσσών

33 Συμβολομετρία – Αρχή σύνθεσης - Σημειακές ραδιοπηγές: Μια συνιστώσα μετασχηματισμού Fourier - Εκτεταμένες ραδιοπηγές: Πολλές συνιστώσες Η πλήρης κατανομή λαμπρότητας μιας εκτεταμένης ραδιοπηγής επιτυγχάνεται αν έχουμε aπειρο αριθμό συνιστωσών Fourier

34


Κατέβασμα ppt "ΡΑΔΙΟΤΗΛΕΣΚΟΠΙΑ Γιάννης Σειραδάκης Τμήμα Φυσικής, ΑΠΘ Κεραίες: Βασικές θεωρητικές έννοιες Λειτουργία και χρήση ραδιοαστρονομικών οργάνων Παραβολικές κεραίες."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google