Радиотехника и космос

Ðåôåðàò

ïî
àñòðîíîìèè

Òåìà:Ðàäèîòåõíèêà
è êîñìîñ

Ñ î ä
å ð æ à í è å.

1. Введение. Çàðîæäåíèå
ðàäèîàñòðîíîìèè.                3

2. Ïðîçðà÷íà
ëè
àòìîñôåðà.                                          
5

3. Ðàäèîòåëåñêîïû
è ðåôëåêòîðû.                                 7

4. Áîðüáà
ñ ïîìåõàìè.                                                    
10

5. Î
çîðêîñòè
ðàäèîòåëåñêîïîâ.                                   
11

6. «Ðàäèîýõî
â
àñòðîíîìèè.                                           
14

7. Ðàäèîëîêàöèÿ
Ëóíû è
ïëàíåò.                                   14

8. Ìåòåîðû
íàáëþäàþò
äíåì.                                        18

9. Â
ïîèñêàõ
âíåçåìíûõ
öèâèëèçàöèé.                         19

10. Заключение.                                                      
          22

Èñïîëüçîâàííàÿ
ëèòåðàòóðà.                                       
24

1.Зарождение радиоастрономии.

         Декабрь 1931 года ...
В одной из армейских лабораторий ее сотрудник Карл Янский изучает атмосферные
помехи радиоприему. Нормальный ход радиопередачи на волне 14,7 м нарушен
шумами, интенсивность которых не остается постоянной.

            Постепенно
выясняется загадочная периодичность — каждые 23 часа 56 минут помехи становятся
особенно сильными. И так изо дня в день, из месяца в месяц.

            Впрочем,
загадка быстро находит свое решение. Странный период в точности равен
продолжительности звездных суток в единицах солнечного времени. Через каждые 23
часа 56 минут по обычным часам, отсчитывающим солнечное время, земной шар
совершает полный оборот вокруг своей оси, и все звезды снова возвращаются в
первоначальное положение относительно горизонта любого пункта Земли.

            Отсюда
Янский делает естественный вывод: досадные помехи имеют космическое
происхождение. Какая-то таинственная космическая «радиостанция» раз в сутки
занимает такое положение на небе, что ее радиопередача достигает наибольшей
интенсивности.

            Янский
пытается отыскать объект, вызывающий радиопомехи. И, несмотря на совершенство
радиоаппаратуры, виновник найден. Радиоволны исходят из созвездия Стрельца,
того самого, в направлении которого находится ядро нашей звездной системы —
Галактики.

            Так
родилась радиоастрономия — одна из наиболее увлекательных отраслей
современной астрономии.

            Первые
пятнадцать лет радиоастрономия почти не развивалась. Многим было еще не ясно,
принесут ли радио методы какую-нибудь существенную пользу астрономии.

Разразившаяся вторая
мировая война привела к стремительному росту радиотехники.

Радиолокаторы были
приняты на вооружении всех армий. Их совершенствовали, всячески стремились
повысить чувствительность, вовсе не предполагая, конечно, использовать
радиолокаторы для исследования небесных тел.

            Советские
ученые академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси теоретически обосновали
возможность радиолокации Луны еще в 1943 году.

            Это было
первое радиоастрономическое исследование в Советском Союзе.

Два года спустя ( в
1946 году ) оно было осуществлено сначала в США, а затем в Венгрии. Радиоволны,
посланные человеком, достигли Луны и, отразившись от нее, вернулись на Землю,
где были уловлены чувствительным радиоприемником.

            Последующие
десятилетия — это период необыкновенно быстрого прогресса радиоастрономии. Его
можно назвать триумфальным, так как ежегодно радиоволны приносят из космоса
удивительные сведения о природе небесных тел.

            Радиоастрономия
использует сейчас самые чувствительные приемные устройства и самые большие
антенные системы. Радиотелескопы проникли в такие глубины космоса, которые пока
остаются не досягаемыми для обычных оптических телескопов. Радиоастрономия
стала неотъемлемой частью современного естествознания. Перед человечеством
раскрылся радио космос — картина Вселенной в радиоволнах.

            Каждая
наука изучает определенные явления природы, используя свои методы и средства.
Для радиоастрономии объектом изучения служит весь необъятный космос, все
бесчисленное множество небесных тел. Правда, это изучение несколько
одностороннее — оно ведется лишь посредством радиоволн. Но и в таком «разрезе»
Вселенная оказывается бесконечно многообразной, неисчерпаемой для
исследователя.

            Мы живем
в мире волн. Любое тело, будь то книга, ваше тело или звезда, излучает энергию
в форме электромагнитных волн. Человеческий глаз чувствителен далеко не ко всем
из них. Лишь ничтожная доля электромагнитных волн, попадая на сетчатку глаза,
вызывает ощущение света. Но и этой доли оказывается достаточно, чтобы наполнить
земной шар сиянием солнечного света и гаммой всевозможных красок. Быть может,
наша ограниченность в восприятии электромагнитных волн есть благодетельная
забота о нас самой природы. Ведь если бы человек воспринимал все излучения,
существующие в природе, не был ли бы он подавлен их бесконечным многообразием?

            Как бы
там ни было, но человеческому глазу доступны лишь те электромагнитные волны,
длина которых заключена в пределах от 400 до 760 миллимикрон. Разлагая
трехгранной стеклянной призмой белый луч на составные части, мы получаем спектр
— радужную полоску, в которой представлены все цвета, доступные глазу.

            Хорошо
известно, что по обе стороны видимого спектра располагаются области невидимых
излучений. Таковы ультрафиолетовые лучи с длиной волны меньше 400 миллимикрон.
Они обнаруживают свое существование по-разному. В жаркий солнечный день
некоторые из них вызывают загар на нашей коже. Те же лучи сильно воздействуют
на эмульсию обычных фотопластинок, оставляя на ней хорошо видимые следы. К
ультрафиолетовым лучам примыкают рентгеновы  лучи, широко применяемые в
медицине. Наиболее коротковолновые из известных излучений, так называемые гамма
лучи, выделяются при радиоактивном распаде. Их энергия весьма велика и они
очень опасны — мощное гамма-излучение может породить мучительные явление
лучевой болезни.

            За
красной границей видимого спектра лежит область невидимых инфракрасных лучей.
Некоторые из них, с длиной волны значительно меньшей одного сантиметра,
способны заметно нагреть наше тело, и потому их иногда называют тепловыми
лучами. Когда вы подносите руку к раскаленному утюгу и на каком-то расстоянии
чувствуете его тепло, в этот момент ваша рука подвергается именно этих инфракрасных,
«тепловых» лучей.

            За
инфракрасными лучами следуют радиоволны. Их длины измеряются миллиметрами,
сантиметрами, дециметрами и метрами.

            Несмотря
на количественные и качественные различия, перечисленные излучения — от гамма
лучей до радиоволн — обладают одним общим свойством: все они имеют общую
природу, являются электромагнитными волнами.

            Благодаря
общности природы всем электромагнитным волнам свойственны, например, такие
процессы. Как одинаковая скорость распространения, отражение, и преломление,
поглощение и рассеивание. Радиоволны, как и лучи видимого света, могут
складываться друг с другом, то есть, говоря языком физики, интерферировать.

В некоторых случаях
можно наблюдать дифракцию радиоволн, или «огибание» ими предметов, размеры
которых сравнимы с их длиной.

            Замечательно,
что всякое нагретое тело излучает электромагнитные волны всевозможных длин.
Отложив по горизонтальной оси графика длины волн, а по вертикальной оси
величины, характеризующие интенсивность излучения, то есть излучаемой энергии
для данной длины волны, можно получить, как говорят физики, распределение
энергии по спектру данного тела.

            Для
Солнца максимум кривой распределения энергии по спектру лежит в области желтых
лучей. И действительно, удаленное от Земли на расстояние звезд наше Солнце
казалось бы желтенькой. Желтый цвет Солнца обычно не заметен только из-за
ослепительной яркости дневного светила.

            В области
инфракрасных лучей кривая распределения энергии по спектру постепенно
приближается к горизонтальной оси, теоретически говоря, нигде ее не пересекая.
Это значит, что всякое нагретое тело в какой-то степени излучает и радиоволны.
Договоримся излучение радиоволн, вызванное нагретостью тела, называть тепловым
радиоизлучением.

            Как
видите, радиоволны далеко не всегда имеют искусственное происхождение.

Скорее наоборот —
естественных радиостанций несравненно больше, чем тех, которые созданы руками
человека. Строго говоря, любое тело может рассматриваться как естественная
радиостанция, пусть ничтожной мощности.

            Вам,
конечно, случалось наблюдать досадные помехи на экране телевизора. Где-то рядом
проезжает троллейбус или автобус, и сразу изображение портится — по экрану
бегут какие-то белые полоски. И в этом случае виновник — естественные
радиоволны. Их породили искровые разряды на концах токоприемников троллейбуса
или в щетках генератора автомашины. «Непрошеные» радиоволны вмешались в
передачу, испортили настройку телевизора и вызвали помехи.

            Каждая
электрическая искра — это естественная «радиостанция».

            Электрические
разряды всегда порождают радиоволны. Как известно, первый радиоприемник А. С.
Попова был «грозоотметчиком» — он улавливал волны, порождаемые молнией.

            Есть,
однако, существенное отличие радиоволн, излучаемых электрической искрой и
радиоизлучением, например, нагретого утюга.

            Радиоизлучение
искры вызвано не только нагретостью раскаленного воздуха, но и другими, более
сложными процессами. В таких случаях говоря не о тепловом радиоизлучении. Как
мы увидим в дальнейшем, нетепловое радиоизлучение может возникнуть, например,
при торможении сверхбыстрых электронов под действием магнитных сил.

            Казалось
бы, обилие всевозможных радио излучений позволяет изучать Вселенную в любом
диапазоне радиоволн. Но, к сожалению, этому препятствует атмосфера.

2.Прозрачна ли
атмосфера?

            Трудно
поверить, что воздух почти не прозрачен, что до наших глаз доходит лишь
ничтожная доля всех излучений, существующих в природе.

            Взгляните
на рисунок 1. Он иллюстрирует прозрачность земной атмосферы для
электромагнитных волн различных длин. Гладкая горизонтальная часть кривой,
совпадающая с горизонтальной осью графика, отмечает те излучения, для которых
земная атмосфера совершенно не прозрачна. Два «горба» кривой, один узкий,
другой широкий, соответствуют двум «окнам прозрачности» в земной атмосфере.

            Левое из них
лежит в основном в области видимых лучей — от ультрафиолетовых до инфракрасных.
К сожалению, атмосфера Земли совершенно не прозрачна для лучей, длина волны
которых меньше 290 миллимикрон. Между тем в далеких ультрафиолетовых областях
спектра расположены спектральные линии многих химических элементов. Мы их не
видим, и поэтому наши сведения о химическом составе небесных тел далеко не
полны.

рис.1 Прозрачность земной атмосферы.

В
последнее время астрономы пытаются вырваться за границы воздушной оболочки
Земли и увидеть космос, в «чистом виде». И это им удается. Высотные ракеты и
воздушные шары выносят спектрографы и другие приборы в верхние, весьма
разряженные слои атмосферы, и там автоматически фотографируют спектр Солнца.

            Начато
изучение этим способом и других астрономических объектов.

            Другой
край «оптического окна» атмосферы упирается в область спектра с длиной волны
около микрона. Инфракрасные лучи с большей длиной волны сильно поглощаются 
главным образом водяными парами земной атмосферы.

            Много
тысячелетий астрономы изучали Вселенную только через одно узкое «оптическое
окно» атмосферы. Они не подозревали что есть еще одно «окно», гораздо более
широкое. Оно лежит в области радиоволн.

            Левый
край «радио окна» отмечен ультракороткими радиоволнами длиной 1,25 см, правый
край радиоволнами длиной около 30 м.

            Радиоволны
длина которых меньше 1,25 см (кроме волн длиной около 8 мм),
поглощаются молекулами кислорода и водяных паров. От них есть непрерывный
переход к тем электромагнитным волнам, которыми мы называем инфракрасными.

            Радиоволны,
длина которых больше 30 м, поглощаются особым верхним слоем атмосферы,
носящим название ионосферы. Как показывает само название, ионосфера состоит из
ионизированных газов, то есть таких газов, атомы которых лишены части своих
электронов (которые так же входят в ионосферу).

            Для
некоторых радиоволн слой ионизированного газа подобен зеркалу — радиоволны
отражаются от него как солнечный луч от поверхности воды. Поэтому приходящие
волны больше 30 м почти полностью отражаются от ионосферы. Для них Земля
является «блестящим шариком» (как для солнечных лучей блестящий игрушечный
елочный шар), и пробить ионосферу они не в состоянии.

            «Радио
окно» гораздо шире «оптического окна». На рисунке 1 по горизонтальной оси
отложена так называемая логарифмическая шкала длин, то есть единицы масштаба
вдоль этой оси есть единицы степени числа 10. Если же иметь дело с числами, а
не с их логарифмами, то ширина «радио окна» (около 30 м) получится почти
в десять миллионов раз больше ширины «оптического окна». Таким образом,
«оптическое окно» скорее следует считать чрезвычайно узкой щелью, и можно
только удивляться, что исследуя Вселенную через такую «щель», мы знаем о ней
очень многое.

            Естественно
ожидать, широко распахнутое в космос «радио окно» покажет нам Вселенную еще
более многообразной и сложной.

            Если
излучение небесного тела по длине волны подходит для «радио окна», оно
практически беспрепятственно достигает земной поверхности, и задача астрономов
состоит в том, чтобы уловить и исследовать каким-то способом это излучение.

            Для этого
и созданы радиотелескопы.

3.Радиотелескопы и
рефлекторы.

            Вспомним,
как устроен телескоп-рефлектор. Лучи, посылаемые небесным телом, попадают на
вогнутое параболическое зеркало и, отражаясь от его поверхности, собирается в
фокусе рефлектора. Здесь получается изображение небесного тела, которое
рассматривается через сильную лупу — окуляр телескопа. Маленькое второе
зеркало, отражающее лучи в сторону окуляра, имеет чисто конструктивное, а не
принципиальное значение.

            Роль
главного зеркала здесь достаточно ясна. Оно создает изображение небесного тела,
и это изображение будет наилучшим в том случае, когда небесное тело находится
на продолжении оптической оси телескопа. Телескоп в таком случае направлен
прямо на наблюдаемый объект.

            Приемником
излучения в телескопе-рефлекторе служит человеческий глаз или фотопластинка.
Чтобы увеличить угол зрения и подробно рассмотреть изображение светила,
приходиться пользоваться промежуточным устройством — окуляром.

            Итак, в
телескопе-рефлекторе есть собиратель излучения — параболическое зеркало и
приемник излучения — глаз наблюдателя или фотопластинка.

            По такой
же схеме устроен, в сущности, и простейший радиотелескоп (рис.2). В нем
космические радиоволны собирает металлическое зеркало, иногда сплошное, а
иногда решетчатое.

        рис.2 Схема устройства радиотелескопа.

Форма зеркала
радиотелескопа, как и в рефлекторе, параболическая. Конечно и здесь сходство не
случайное — только параболическая (или, точнее, параболоидная) поверхность
способна собрать в фокусе падающее на нее электромагнитное излучение.

            Если бы
глаз мог воспринимать радиоволны, устройство радиотелескопа могло бы быть
неотличимым от устройства телескопа-рефлектора. На самом деле приемником
радиоволн в радиотелескопах служит не человеческий глаз или фотопластинка, а
высокочувствительный радиоприемник.

            Зеркало
концентрирует радиоволны на маленькой дипольной антенне, облучая ее. Вот почему
эта антенна в радиотелескопах получила название облучателя.

            Радиоволны,
как и всякое излучение, несут в себе некоторую энергию. Поэтому, падая на
облучатель, они возбуждают в этом металлическом проводнике упорядоченное
перемещение электронов, иначе говоря, электрический ток. Радиоволны с
невообразимой скоростью «набегают» на облучатель. Поэтому в облучателе
возникают быстро переменные токи.

            Теперь
эти токи надо передать на приемное устройство и исследовать. От облучателя к
радиоприемнику электрические токи передаются по волноводам — специальным
проводникам имеющим, форму полых трубок. Форма сечений волноводов и их размеры
могут быть различными.

            Космические
радиоволны или, точнее, возбужденные ими электрические токи поступили в
радиоприемник. Можно было бы, пожалуй, подключив к приемнику репродуктор,
послушать «голоса звезд». Но так обычно не делают. Голоса небесных тел лишены
всякой музыкальности — не чарующие «небесные мелодии», а режущее наш слух
шипение и свист послышались  бы из репродуктора.

            Астрономы
поступают иначе. К приемнику радиотелескопа они присоединяют специальный самопишущий
прибор, который регистрирует поток радиоволн определенной длины.

            Два типа
установок есть не только у рефлекторов, но и у радиотелескопов. Одни из них
могут двигаться только вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Другие
снабжены параллактической установкой — таких, правда, пока меньшинство.
Установки радиотелескопов имеют очень важное назначение: как можно точнее
нацелить зеркало на объект и сохранить такую ориентировку во время наблюдений.

            Есть
между радиотелескопами и рефлекторами большие различия. Столь большие что
забывать о них нельзя. Прежде всего, размеры собирателей излучений — зеркал.
Самый большой из существующих в нашей стране телескопов-рефлекторов 6-метровый
инструмент Специальной астрофизической обсерватории. Зеркала радиотелескопов
значительно больше. У рядовых из них они измеряются метрами, а один из самых
больших подвижных действующих радиотелескопов имеет зеркало поперечником
76м. До последнего времени крупнейшим радиотелескопом был телескоп в
Аресибо (Пуэрто-Рико). Неподвижное зеркало этого телескопа имеет диаметр 300
м и вмонтировано в кратер одного бездействующих вулканов. Этот инструмент
может работать и как радиолокатор, причем радиосигналы от него могут быть
уловлены (на уровне земной радиотехники) в пределах всей нашей Галактики.

            В той же
Специальной астрофизической обсерватории АН СССР находится 600-метровый
радиотелескоп. В отличии от радиотелескопа в Пуэрто-Рико, главная часть нашего
радиотелескопа представляет собой не сплошное металлическое вогнутое зеркало, а
кольцо диаметром 600 м, состоящее из 895 подвижных алюминиевых
отражателей, каждый из которых имеет размеры 2*7,5 м. Этот крупнейший в
мире радиотелескоп рассчитан на прием радиоволн с длиной волны от 8 мм  до
30 см. По ряду параметров (в частности, по разрешающей способности) этот
инструмент не имеет себе равных в мире. В недалеком времени будут построены еще
большие радиотелескопы, тогда как рефлекторы с поперечником зеркала 10 м
вряд ли удастся создать в ближайшие двадцать-тридцать лет. В чем же причина
столь существенного различия?

            Секрет
прост.  Изготовить зеркало телескопа-рефлектора в техническом отношении
несравненно труднее, чем гораздо большее по размерам зеркало радиотелескопа.

            Для того
чтобы параболическое зеркало давало в своем фокусе достаточно редкое, четкое
изображение небесного объекта (неважно, в видимых или невидимых лучах),
поверхность зеркала не должна уклоняться от идеальной геометрической
поверхности более чем на 1/10 длины волны  собираемого излучения. Такой
«допуск» верен как для видимых лучей света, так и для радиоволн. Но для
радиоволн 1/10 длины волны
измеряется миллиметрами, а то и сантиметрами, тогда как для лучей видимого
света этот допуск ничтожно мал — сотые доли микрона! Как видите, важны не
абсолютные значения шероховатости зеркал, а их отношение  к длине волны 
собираемого излучения.

            О том,
как трудно создать крупный рефлектор, мы уже говорили. Радиотелескоп с
поперечником в десятки метров построить легче. Ведь если даже этот телескоп
будет принимать радиоволны с длиной волны 1,25 см, то шероховатости не
должны по размерам превышать 1 мм — допуск вполне технически
осуществимый.

            В
некоторых радиотелескопах, рассчитанных на прием радиоволн с длиной, измеряемой
многими метрами, зеркала делаются не сплошные, а сетчатыми. Этим значительно
уменьшается вес инструмента, ив то же время, если размеры ячеек малы в
сравнении с длиной радиоволн, решетчатое зеркало действует как сплошное. Иначе
говоря, для радиоволн отверстия в зеркале радиотелескопа, в сущности, являются
неощутимыми «неровностями».

            Подчеркнем
одну замечательную особенность описываемых радиотелескопов — они могут работать
на различных длинах волн. Ведь очевидно, что свойство параболических зеркал
концентрировать излучение в фокусе не зависит от длины волны этого излучения.
Поэтому, меняя облучатель, то есть приемную антенну, можно «настраивать»
радиотелескоп на желаемую длину волн. При этом, конечно, требуется изменить
частоту радиоприемника.

            Чем
больше размеры зеркала, тем больше излучения оно собирает. Количество собираемого
излучения, очевидно, пропорционально площади зеркала. Значит, чем больше
зеркало, тем чувствительнее телескоп, тем более слабые источники излучения
удается наблюдать — ведется ли прием на радиоволнах или в лучах видимого света.

            Замечательно,
что радиотелескопы можно устанавливать в любом пункте страны. Ведь они совсем
не зависят от капризов погоды или прозрачности атмосферы. С помощью
радиотелескопов можно исследовать Вселенную хоть в проливной дождь!

4.Борьба с помехами.

            Нелегко
создать сплошное металлическое зеркало с поперечником в несколько десятков
метров, да еще установить так, чтобы, перемещая зеркало с удивительной
плавностью, его можно было нацелить на любой участок неба. Каждое такое
творение рук человеческих есть истинное чудо современной техники.

            Иногда
зеркало радиотелескопа, как уже говорилось, делают очень большим, но
неподвижным. При высокой чувствительности подобный телескоп ограничен в своих
возможностях — он всегда направлен на одну и ту же точку неба.

            Впрочем,
и неподвижный телескоп все-таки движется, ведь он находиться на поверхности
Земли, а земной шар непрерывно и равномерно вращается вокруг своей воображаемой
оси. Поэтому в поле зрения неподвижного радиотелескопа постоянно появляются все
новые и новые небесные тела, причем наблюдению доступен довольно широкий
круговой пояс неба. Разумеется, через сутки, когда Земля совершит полный
оборот, картины в поле зрения радиотелескопа снова начнут повторяться.

            Радиоприемники
присоединенные к антенне радиотелескопа, очень чувствительны. Если, например, к
ним просто подключить какой-нибудь проводник, то приемник станет реагировать
на  беспорядочные тепловые движения в этом проводнике. Яснее говоря, тепловое
движение электронов вызывает на концах проводника беспорядочно меняющиеся
напряжения, пропорциональные температуре проводника. В приемнике эти процессы
приобретут характер «шумов».

            Хотя
мощность таких помех от антенного устройства ничтожно мала, они все же, как это
не обидно, подчас в десятки, а иногда и в сотни раз превосходят мощность космического
радиоизлучения. Мешают также и шумы, возникающие в самом приемнике при работе
транзисторов.

            Шумы,
порожденные аппаратурой, как бы маскируются под космическое излучение. Они
похожи друг на друга и усиливаются в приемнике одновременно. Этим
обстоятельством ограничивается чувствительность современных радиотелескопов.
Однако с помощью большого усложнения аппаратуры удается зарегистрировать
сигналы в сто раз более слабые, чем шумы аппаратуры.

            При
изучении слабых источников космических радиоволн применяют довольно сложные и
хитроумные методы и устройства. позволяющие уловить неуловимое. И здесь победа
остается в конце концов за человеком. Рост техники радиоастрономии происходит
очень бурно, и с каждым годом радиотелескопы становятся все более и более
чувствительными.

            Впрочем,
уже сейчас чувствительность радиотелескопов вызывает удивление. Если сравнить
энергию излучения, воспринимаемую самыми лучшими из современных
радиотелескопов, с энергией видимого света, посылаемого звездами, то окажется,
что радиотелескопы в тысячи раз чувствительны гигантских
телескопов-рефлекторов. Среди всевозможных приемников электромагнитных волн
радиотелескопы не имеют себе равных.

5.О зоркости
радиотелескопов.

            Благодаря
сложным оптическим явлениям лучи от звезды, уловленные телескопом, сходятся не
в одной точке (фокусе телескопа), а в некоторой небольшой области пространства
вблизи фокуса, образуя так называемое фокальное пятно. В этом пятне объектив
телескопа конденсирует электромагнитную энергию светила, уловленную телескопом.
Если взглянуть в телескоп, звезда нам покажется не точкой, а кружочком с
заметным диаметром. Но это не настоящий диск звезды, а только ее испорченное
изображение, вызванное несовершенством телескопа. Мы видим созданное телескопом
фокальное пятно.

Чем больше диаметр
объектива, тем меньше и размеры фокального пятна.

С
величиной фокального пятна тесно связана разрешающая способность телескопа. Так
называют наименьшее расстояние между двумя источниками излучения, которые
данный телескоп дает различить в отдельности. Если, например, в двойной звезде
обе звезды так близки на небе друг к другу, что их изображения, создаваемые
телескопом, попадают практически внутрь фокального пятна, двойная звезда
покажется в телескоп одиночной.

Îïòè÷åñêèå
òåëåñêîïû
îáëàäàþò
âåñüìà áîëüøîé
ðàç­ðåøàþùåé
ñïîñîáíîñòüþ.
 íàñòîÿùåå
âðåìÿ
íàèëó÷­øèå
èç
îïòè÷åñêèõ
òåëåñêîïîâ
ñïîñîáíû «ðàçäåëèòü»
äâîéíûå çâåçäû
ñ
ðàññòîÿíèåì
ìåæäó
ñîñòàâëÿþùèìè
â 0,1 ñåêóíäû
äóãè! Ïîä
òàêèì óãëîì
âèäåí ÷åëîâå÷å­ñêèé
âîëîñ íà
ðàññòîÿíèè 30 ì.

Ðàäèîòåëåñêîïû
âîñïðèíèìàþò
âåñüìà
äëèííîâîë­íîâîå
èçëó÷åíèå.
Ïîýòîìó
ôîêàëüíîå
ïÿòíî â ðàäèî­òåëåñêîïàõ
îãðîìíî. È
ñîîòâåòñòâåííî
ðàçðåøàþùàÿ
ñïîñîáíîñòü
ýòèõ
èíñòðóìåíòîâ
âåñüìà
íèçêà. Îêàçû­âàåòñÿ,
íàïðèìåð,
÷òî
ðàäèîòåëåñêîï
ñ äèàìåòðîì
çåðêàëà 5 ì
ïðè äëèíå
ðàäèîèçëó÷åíèÿ
1 ì ñïîñîáåí
ðàçäåëèòü
èñòî÷íèêè
èçëó÷åíèÿ,
åñëè îíè
îòñòîÿò
äðóã îò äðóãà
áîëüøå ÷åì
íà äåñÿòü
ãðàäóñîâ!

Äåñÿòü
ãðàäóñîâ—ýòî
äâàäöàòü
âèäèìûõ
ïîïåðå÷­íèêîâ
Ëóíû.
Çíà÷èò,
óêàçàííûé
ðàäèîòåëåñêîï
íå ñïî­ñîáåí
«ðàçãëÿäåòü» â
îòäåëüíîñòè
òàêèå
ìåëêèå äëÿ
íåãî
íåáåñíûå
ñâåòèëà, êàê
Ñîëíöå èëè
Ëóíà.

ßñíî,
÷òî íèçêàÿ
ðàçðåøàþùàÿ
ñïîñîáíîñòü
îáû÷­íûõ
íåáîëüøèõ
ðàäèîòåëåñêîïîâ
— áîëüøîé
íåäîñòà­òîê;
äàæå ïðè
îãðîìíûõ
ðàçìåðàõ
çåðêàëà îíà,
êàê ïðàâèëî,
óñòóïàåò
ðàçðåøàþùåé
ñèëå
÷åëîâå÷åñêîãî
ãëàçà (íå
ãîâîðÿ óæå îá
îïòè÷åñêèõ
òåëåñêîïàõ).
Êàê æå ìîæíî
óñòðàíèòü
ýòî
ïðåïÿòñòâèå?

Ôèçèêàì
óæå
äàâíûì-äàâíî
èçâåñòíî
ÿâëåíèå ñëî­æåíèÿ
âîëí,
íàçâàííîå
èìè
èíòåðôåðåíöèåé.
 øêîëü­íîì
ó÷åáíèêå
ôèçèêè
ïîäðîáíî
îïèñàíî, êàêîå
çíà÷å­íèå
èìååò
èíòåðôåðåíöèÿ
íà ïðàêòèêå.
Îêàçûâàåòñÿ,
èíòåðôåðåíöèþ
ìîæíî èñïîëüçîâàòü
â ðàäèîàñòðî­íîìèè.

Âîîáðàçèì,
÷òî
îäíîâðåìåííî
èç äâóõ èñòî÷íèêîâ
ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ
äâå âîëíû.
Åñëè îíè, êàê
ãîâîðÿò
ôèçèêè,
íàõîäÿòñÿ â
ïðîòèâîïîëîæíûõ
ôàçàõ, òî
åñòü «ãîðá»
îäíîé ïðèõîäèòñÿ
êàê ðàç
ïðîòèâ
«âïàäèíû»
äðóãîé, îáå âîëíû
«ïîãàñÿò»
äðóã äðóãà, è
êîëåáàíèÿ
ñðåäû
ïðåêðàòÿòñÿ.
Åñëè ýòî
ñâåòîâûå
âîëíû—íàñòó­ïèò
òüìà, åñëè
çâóêîâûå—òèøèíà,
åñëè âîëíû
íà âîäå —
ïîëíûé ïîêîé.

Ìîæåò
ñëó÷èòüñÿ,
÷òî âîëíû
íàõîäÿòñÿ â
îäèíàêî­âûõ
ôàçàõ («ãîðá»
îäíîé âîëíû
ñîâïàäàåò ñ
«ãîðáîì»
äðóãîé).
Òîãäà òàêèå
âîëíû
óñèëèâàþò
äðóã äðóãà, è
êîëåáàíèÿ ñðåäû
áóäóò
ñîâåðøàòüñÿ
ñ óäâîåííîé
èí­òåíñèâíîñòüþ.

Ïðåäñòàâèì
ñåáå òåïåðü
óñòðîéñòâî,
íàçûâàåìîå ðàäèîèíòåðôåðîìåòðîì
(ðèñ.3). Ýòî äâà
îäèíàêîâûõ
ðàäèîòåëåñêîïà,
ðàçäåëåííûõ
ðàññòîÿíèåì
(áàçîé) è ñîåäèíåííûõ
ìåæäó ñîáîé
ýëåêòðè÷åñêèì
êàáåëåì, ê
ñåðåäèíå
êîòîðîãî
ïðèñîåäèíåí
ðàäèîïðèåìíèê.
Îò èñòî÷íèêà
ðàäèîèçëó÷åíèÿ
íà îáà
ðàäèîòåëåñêîïà
íå­ïðåðûâíî
ïðèõîäÿò
ðàäèîâîëíû.
Îäíàêî òåì èç
íèõ, êîòîðûå
ïîïàäàþò íà
ëåâîå
çåðêàëî,
ïðèõîäèòñÿ
ïðî­äåëàòü
íåñêîëüêî
áîëüøèé
ïóòü, ÷åì
ðàäèîâîëíàì,
óëîâëåííûì
ïðàâûì
ðàäèîòåëåñêîïîì.
Ðàçíèöà â ïó­òÿõ,
íàçûâàåìàÿ
ðàçíîñòüþ
õîäà, ðàâíà
îòðåçêó ÀÁ.
Íåòðóäíî
ñîîáðàçèòü,
÷òî åñëè â
ýòîì îòðåçêå
óêëàäû­âàåòñÿ
÷åòíîå
÷èñëî
ïîëóâîëí
óëàâëèâàåìîãî
ðàäèî­èçëó÷åíèÿ,
òî «ëåâûå» è
«ïðàâûå»
ðàäèîâîëíû
ïðèäóò â
ïðèåìíèê ñ
îäèíàêîâîé
ôàçîé è
óñèëÿò äðóã
äðóãà. Ïðè
íå÷åòíîì ÷èñëå
ïîëóâîëí
ïðîèçîéäåò
îáðàòíîå— âçàèìíîå
ãàøåíèå
ðàäèîâîëí, è
â ïðèåìíèê
ðàäèîñèã­íàëû
âîâñå íå
ïîñòóïÿò.

Îáðàòèòå
âíèìàíèå:
ïðè èçìåíåíèè
íàïðàâëåíèÿ
íà èñòî÷íèê
èçëó÷åíèÿ
ìåíÿåòñÿ è
ðàçíîñòü
õîäà.

Äîñòàòî÷íî
ïðè ýòîì (÷òî
î÷åíü âàæíî!)
ëèøü
âåñüìà
íåçíà÷èòåëüíîå
èçìåíåíèå
óãëà j, ÷òîáû
«ãàøåíèå»
âîëí
ñìåíèëîñü
èõ óñèëèåì
èëè
íàîáîðîò, íà
÷òî ñðà­çó æå
îòçîâåòñÿ
âåñüìà
÷óâñòâèòåëüíûé
ðàäèîïðè­åìíèê.

Ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû
äåëàþò, êàê
ïðàâèëî,
íå­ïîäâèæíûìè.
Íî âåäü Çåìëÿ
âðàùàåòñÿ
âîêðóã
ñâîåé îñè, è
ïîýòîìó
ïîëîæåíèå
ñâåòèë íà
íåáå
íåïðåðûâíî
ìåíÿåòñÿ.
Ñëåäîâàòåëüíî,
â
ðàäèîèíòåðôåðîìåòðå
ïî­ñòîÿííî
áóäóò
íàáëþäàòüñÿ
ïåðèîäè÷åñêèå
óñèëåíèÿ è
îñëàáëåíèÿ
ðàäèîïåðåäà÷è îò
íàáëþäàåìîãî
èñòî÷íè­êà
êîñìè÷åñêèõ
ðàäèîâîëí.

Ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû
ãîðàçäî
«çîð÷å» îáû÷íûõ
ðàäèîòåëåñêîïîâ,
òàê êàê îíè
ðåàãèðóþò
íà î÷åíü ìà­ëûå
óãëîâûå
ñìåùåíèÿ
ñâåòèëà, à
çíà÷èò, è
ïîçâîëÿ­þò
èññëåäîâàòü
îáúåêòû ñ
íåáîëüøèìè
óãëîâûìè
ðàç­ìåðàìè.
Èíîãäà
ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû
ñîñòîÿò íå
èç äâóõ, à èç
íåñêîëüêèõ
ðàäèîòåëåñêîïîâ.
Ïðè ýòîì ðàç­ðåøàþùàÿ
ñïîñîáíîñòü
ðàäèîèíòåðôåðîìåòðà
ñóùåñò­âåííî
óâåëè÷èâàåòñÿ.
Åñòü è
äðóãèå òåõíè÷åñêèå
óñò­ðîéñòâà,
êîòîðûå
ïîçâîëÿþò
ñîâðåìåííûì
«ðàäèî
ãëàçàì»
àñòðîíîìîâ
ñòàòü î÷åíü
«çîðêèìè»,
ãîðàçäî
áîëåå
çîðêèìè, ÷åì
íåâîîðóæåííûé
÷åëîâå÷åñêèé
ãëàç!

рис.3 Схема
радиоинтерферометра (d- его база, т.е. расстояние между
радиотелескопами, j характеризует направление на источник
радиоволн).

Ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû
ãîðàçäî
«çîð÷å» îáû÷íûõ
ðàäèîòåëåñêîïîâ,
òàê êàê îíè
ðåàãèðóþò
íà î÷åíü ìà­ëûå
óãëîâûå
ñìåùåíèÿ
ñâåòèëà, à
çíà÷èò, è
ïîçâîëÿ­þò
èññëåäîâàòü
îáúåêòû ñ
íåáîëüøèìè
óãëîâûìè
ðàç­ìåðàìè.
Èíîãäà
ðàäèîèíòåðôåðîìåòðû
ñîñòîÿò íå èç äâóõ,
à èç íåñêîëüêèõ
ðàäèîòåëåñêîïîâ.
Ïðè ýòîì ðàç­ðåøàþùàÿ
ñïîñîáíîñòü
ðàäèîèíòåðôåðîìåòðà
ñóùåñò­âåííî
óâåëè÷èâàåòñÿ.
Åñòü è
äðóãèå òåõíè÷åñêèå
óñò­ðîéñòâà,
êîòîðûå
ïîçâîëÿþò
ñîâðåìåííûì
«ðàäèî
ãëàçàì»
àñòðîíîìîâ
ñòàòü î÷åíü
«çîðêèìè»,
ãîðàçäî
áîëåå
çîðêèìè, ÷åì
íåâîîðóæåííûé
÷åëîâå÷åñêèé
ãëàç!

Â
ôåâðàëå 1976
ãîäà
ñîâåòñêèå è
àìåðèêàíñêèå
ó÷åíûå îñóùåñòâèëè
èíòåðåñíûé
ýêñïåðèìåíò—
ðàäèî­òåëåñêîïû
Êðûìñêîé è Õàéñïòåêñêîé
(ÑØÀ) îáñåðâà­òîðèé â
ýòîì îïûòå
èãðàëè ðîëü
«ãëàç» èñïîëèíñêîãî
ðàäèîèíòåðôåðîìåòðà,
à ðàññòîÿíèå
âî ìíîãî
òûñÿ÷
êèëîìåòðîâ
ìåæäó ýòèìè
îáñåðâàòîðèÿìè
áûëî åãî
áàçîé. Òàê
êàê áàçà
áûëà î÷åíü
âåëèêà è
êîñìè÷åñêèå
ðàäèî
îáúåêòû
íàáëþäàëèñü
ñ ðàçíûõ
êîíòèíåíòîâ,
äî­ñòèãíóòàÿ
ðàçðåøàþùàÿ
ñïîñîáíîñòü
îêàçàëàñü
ïîèñ­òèíå
ôàíòàñòè÷åñêîé—îäíà
äåñÿòèòûñÿ÷íàÿ
äîëÿ ñå­êóíäû
äóãè! Ïîä
òàêèì óãëîì
âèäåí ñ
Çåìëè íà
Ëóíå ñëåä îò
íîãè
êîñìîíàâòà!
Ïîçæå ê ýòèì
ýêñïåðèìåí­òàì
ïðèñîåäèíèëèñü
è
àâñòðàëèéñêèå
ó÷åíûå, òàê
÷òî
àñòðîíîìû
«âçãëÿíóëè»
íà êîñìè÷åñêèå
ðàäèîèñòî÷­íèêè
ñðàçó ñ òðåõ
êîíòèíåíòîâ.
Ðåçóëüòàòû
îïðàâäàëè
çàòðà÷åííûå
óñèëèÿ: â
ÿäðàõ
ãàëàêòèê è êâàçàðàõ
îáíàðóæåíû
âçðûâíûå
ïðîöåññû
íåîáû÷àéíîé
àêòèâ­íîñòè,
ïðè÷åì â ðÿäå
ñëó÷àåâ
íàáëþäàåìàÿ
ñêîðîñòü
ðàçëåòà
êîñìè÷åñêèõ
îáëàêîâ â êâàçàðàõ,
ïî-âèäèìî­ìó,
ïðåâîñõîäèò
ñêîðîñòü
ñâåòà!

Òàêèì
îáðàçîì,
íîâàÿ
òåõíèêà
ïîñòàâèëà ïåðåä
íàóêîé è íîâûå
ïðîáëåìû
ïðèíöèïèàëüíîãî
õàðàêòå­ðà.
Äîñòèãíóòàÿ
íûíå
ðàçðåøàþùàÿ
ñïîñîáíîñòü
ðà­äèîèíòåðôåðîìåòðîâ
— ýòî åùå íå
ïðåäåë. Â
áóäóùåì,
âåðîÿòíî,
ðàäèîòåëåñêîïû
ñòàíóò åùå
çîð÷å.

Êñòàòè
ñêàçàòü, è â
îïòè÷åñêîé
àñòðîíîìèè
èñïîëü­çóþò
èíòåðôåðîìåòðû.
Èõ
ïðèñîåäèíÿþò
ê êðóïíûì
òåëåñêîïàì,
÷òîáû
èçìåðèòü
ðåàëüíûå
ïîïåðå÷íèêè
çâåçä. Â
îáîèõ
ñëó÷àÿõ
èíòåðôåðîìåòðû
èãðàþò ðîëü
ñâîåîáðàçíûõ
«î÷êîâ»,
ïîçâîëÿþùèõ
ðàññìîòðåòü
âàæ­íûå
ïîäðîáíîñòè
â
îêðóæàþùåé
íàñ Âñåëåííîé.

Íî
îïòè÷åñêèå èíòåðôåðîìåòðû
ïî çîðêîñòè çíà­÷èòåëüíî
óñòóïàþò
òåì, êîòîðûå
óïîòðåáëÿþòñÿ
íûíå â
ðàäèîàñòðîíîìèè.

6.«Ðàäèîýõî» â
àñòðîíîìèè.

Äî
ñèõ ïîð ðå÷ü
øëà î
ïàññèâíîì
èçó÷åíèè êîñìè÷å­ñêèõ
ðàäèîâîëí.
Îíè
óëàâëèâàþòñÿ
ðàäèîòåëåñêîïàìè,
è çàäà÷à
àñòðîíîìà
çàêëþ÷àåòñÿ
ëèøü â
òîì, ÷òîáû
íàèëó÷øèì
îáðàçîì
ðàñøèôðîâàòü
ýòè ñèãíàëû,
ïîëó­÷èòü ñ
èõ ïîìîùüþ
êàê ìîæíî
áîëüøå
ñâåäåíèé î
íå­áåñíûõ
òåëàõ. Ïðè
ýòîì
èññëåäîâàòåëü
íèêàê
íå âìå­øèâàåòñÿ
â õîä
èçó÷àåìîãî
èì ÿâëåíèÿ—îí
ëèøü
ïàññèâíî
íàáëþäàåò.

Òà
îòðàñëü
ðàäèîàñòðîíîìèè,
ñ êîòîðîé ìû òåïåðü
êðàòêî
ïîçíàêîìèìñÿ,
èìååò èíîé,
åñëè òàê
ìîæíî
âûðàçèòüñÿ,
àêòèâíûé õàðàêòåð.
Åå íàçûâàþò
ðàäèî­ëîêàöèîííîé
àñòðîíîìèåé.

Ñëîâî
«ëîêàöèÿ»
îçíà÷àåò
îïðåäåëåíèå
ìåñòîïîëî­æåíèÿ
êàêîãî-íèáóäü
ïðåäìåòà.
Åñëè,
íàïðèìåð, äëÿ
ýòîãî èñïîëüçóåòñÿ
çâóê, òî
ãîâîðÿò î
çâóêîâîé
ëîêà­öèè.
Åþ, êàê
èçâåñòíî,
øèðîêî
ïîëüçóþòñÿ
ñîâðåìåí­íûå
ìîðåïëàâàòåëè.
Îñîáîå
óñòðîéñòâî,
íàçûâàåìîå
ýõîëîòîì,
ïîñûëàåò â
íàïðàâëåíèè
êî äíó
îêåàíà êî­ðîòêèå,
íî ìîùíûå
íåñëûøèìûå
óëüòðàçâóêè.
Îòðà­çèâøèñü
îò äíà, îíè
âîçâðàùàþòñÿ,
è ýõîëîò ôèêñè­ðóåò
âðåìÿ,
çàòðà÷åííîå
çâóêîì íà
ïóòåøåñòâèå
äî äíà è
îáðàòíî.
Çíàÿ
ñêîðîñòü
ðàñïðîñòðàíåíèÿ
çâóêà â âîäå,
ëåãêî
ïîäñ÷èòàòü
ãëóáèíó
îêåàíà.

Ïîäîáíûì
æå îáðàçîì
ìîæíî
èçìåðèòü è
ãëóáèíó
êîëîäöà èëè
êàêîãî-íèáóäü
óùåëüÿ. Ãðîìêî
êðèêíóâ, затем ждите, когда до вашего уха донесется
эхо — отраженный звук. Учтя, что скорость звука в воздухе равна 337 м/с, легко вычислить
искомое расстояние. Любопытно, что звуковая локация встречается и в мире
животных. Летучая мышь обладает  специальным естественным локационным органом,
который, испуская неслышимые звуки, помогает мыши ориентироваться в полете. Эти
ультразвуки поглощаются в толстом слое волос, и поэтому, не получив обратного
звукового эха, летучая мышь воспринимает голову как «пустое место». Этим и
объясняется, что летучая мышь иногда в темноте ударяется о головы людей, не
прикрытые головным убором.

Когда
говорят о «радиолокации», то под этим словом подразумевают определение
местоположения предмета с помощью радиоволн. Радиолокационная астрономия — еще
совсем молодая отрасль науки. Систематически радиолокационные наблюдения
небесных тел начались всего пятьдесят лет назад. И  все же достигнутые успехи
весьма значительны. Очень интересны и дальнейшие перспективы этого активного
метода изучения небесных тел.»Активного» потому, что здесь человек сам
направляет в космос созданные им искусственные радиоволны и, наблюдая их
отражения, может затем по собственному желанию видоизменить эксперимент.

Образно
говоря, в радиолокационной астрономии человек «дотрагивается» до небесных тел
созданным им радиолучем, а не пассивно наблюдает их излучение.

7.Ðàäèîëîêàöèÿ
Ëóíû è
ïëàíåò.

Åùå
â 1928 ãîäó,
êîãäà
áîëüøèíñòâî
ðàäèîëþáèòåëåé
ïîëüçîâàëèñü
ïðèìèòèâíûìè
äåòåêòîðíûìè
ïðèåìíè­êàìè,
ñîâåòñêèå
ó÷åíûå Ë. È.
Ìàíäåëüøòàì
è Í. Ä.
Ïàïàëåêñè
ðàññìàòðèâàëè
âîïðîñ î
ïîñûëêå ðà­äèîñèãíàëà
íà Ëóíó è
ïðèåìå ïà
Çåìëå ðàäèîýõà.
Òîãäà ýòî
áûëà òîëüêî
ñìåëàÿ
ìå÷òà, äàëåêî
îïåðå­æàâøàÿ
äåéñòâèòåëüíîñòü.
Íî òàêîâà
õàðàêòåðíàÿ
÷åðòà
áîëüøèõ
ó÷åíûõ—èõ
ìûñëü
îïåðåæàåò
ôàêòû è
âèäèò òî, ÷òî
ñòàíîâèòñÿ
ðåàëüíîñòüþ
ëèøü â
áóäóùåì.

Â
ãîäû âòîðîé
ìèðîâîé
âîéíû Ë. È.
Ìàíäåëü­øòàì
è Í. Ä.
Ïàïàëåêñè
ñíîâà
âåðíóëèñü ê
çàíèìàâ­øåé
èõ èäåå.
Òåïåðü
íàñòàëè
äðóãèå
âðåìåíà.
Ðàäèî­ëîêàöèÿ
ïðî÷íî âîøëà
â ïðàêòèêó
âîåííîé æèçíè,
è
ðàäèîëîêàòîðû
óâåðåííî
íàùóïûâàëè
íåâèäèìûå
öåëè.

Ñîâåòñêèå
ó÷åíûå íà
îñíîâå
íîâûõ äàííûõ
ïîäñ÷è­òàëè,
êàêîâà
äîëæíà áûòü
ìîùíîñòü
ðàäèîëîêàòîðà
è äðóãèå åãî
êà÷åñòâà,
÷òîáû ñ åãî
ïîìîùüþ
ìîæíî áûëî
îñóùåñòâèòü
ðàäèîëîêàöèþ
Ëóíû.
Íàó÷íàÿ öåí­íîñòü
òàêîãî
ýêñïåðèìåíòà
áûëà âíå ñîìíåíèé.
Âåäü äî ñèõ
ïîð, ÷òîáû
îïðåäåëèòü
ðàññòîÿíèå
äî Ëóíû,
ïðèõîäèëîñü
íàáëþäàòü
åå ïîëîæåíèå
ñðåäè çâåçä
îä­íîâðåìåííî
èç äâóõ
äîñòàòî÷íî
óäàëåííûõ
äðóã îò äðóãà
îáñåðâàòîðèé.
Ðàäèîëîêàöèÿ
ðåøèëà áû òó
æå çàäà÷ó
ïðè
íàáëþäåíèÿõ
èç îäíîãî
ïóíêòà. Ó÷èòûâàÿ
áûñòðûé
ïðîãðåññ
ðàäèîòåõíèêè,
ìîæíî áûëî
îæè­äàòü, ÷òî
ðàäèîëîêàöèîííûå
èçìåðåíèÿ
àñòðîíîìè÷å­ñêèõ
ðàññòîÿíèé
äàäóò
ðåçóëüòàòû
ãîðàçäî
áîëåå òî÷­íûå,
÷åì òå,
êîòîðûå áûëè
ïîëó÷åíû â
ïðîøëîì.

Òðóäíîñòè,
îäíàêî,
îêàçàëèñü
îãðîìíûìè. Ðàñ÷åòû
ïîêàçàëè,
÷òî ïðè
ïðî÷èõ
ðàâíûõ óñëîâèÿõ
ìîùíîñòü
îòðàæåííîãî
ñèãíàëà óáûâàåò
îáðàòíî
ïðîïîðöèîíàëü­íî
÷åòâåðòîé
ñòåïåíè
ðàññòîÿíèÿ
äî öåëè. Ïîëó÷àëîñü,
÷òî ëóííûé
ðàäèîëîêàòîð
äîëæåí
îáëàäàòü
ïðèìåðíî â
òûñÿ÷ó ðàç
áîëüøåé
÷óâñòâèòåëüíîñòüþ,
÷åì îáû÷­íàÿ
ðàäèîëîêàöèîííàÿ
ñòàíöèÿ
áåðåãîâîé
îáîðîíû, îáíàðóæèâàâøàÿ
â òå ãîäû
ñàìîëåò
íåïðèÿòåëÿ ñ
ðàñ­ñòîÿíèÿ
â äâåñòè
êèëîìåòðîâ.

È
âñå æå ïðîåêò
êàçàëñÿ
äîâîëüíî
óáåäèòåëüíûì,
è
óâåðåííîñòü
åãî àâòîðîâ
â óñïåõå âñêîðå
áûëà îï­ðàâäàíà
ôàêòàìè.

Â
íà÷àëå 1946
ãîäà ïî÷òè
îäíîâðåìåííî,
íî ñ ðàç­ëè÷íûìè
óñòàíîâêàìè,
âåíãåðñêèå
è àìåðèêàíñêèå
ðàäèîôèçèêè
îñóùåñòâèëè
ðàäèîëîêàöèþ
Ëóíû.

Íà
Ëóíó
ïîñûëàëèñü
ìîùíûå
èìïóëüñû
ðàäèîâîëí
äëèíîé 2,7 ì.
Êàæäûé
èìïóëüñ
èìåë
ïðîäîëæèòåëü­íîñòü
0,25 ñåêóíäû,
ïðè÷åì
ïàóçà ìåæäó
èìïóëüñàìè ñîñòàâëÿëà
4 ñåêóíäû.
Àíòåííà
ðàäèîëîêàòîðà
áûëà åùå âåñüìà
íåñîâåðøåííà:
îíà ìîãëà
ïîâîðà÷èâàòüñÿ
òîëüêî
âîêðóã
âåðòèêàëüíîé
îñè. Ïîýòîìó
èññëåäîâà­íèÿ
âåëèñü ëèøü
ïðè âîñõîäå
èëè çàõîäå
Ëóíû, êîãäà
ïîñëåäíÿÿ
íàõîäèëàñü
âáëèçè ãîðèçîíòà.

Ïðèåìíîå
óñòðîéñòâî
ðàäèîëîêàòîðà
óâåðåííî çà­ôèêñèðîâàëî
ñëàáûé
îòðàæåííûé
ñèãíàë, ëóííîå
ðà­äèîýõî.

Ïóòü
äî Ëóíû è
îáðàòíî
ðàäèîâîëíû
ñîâåðøèëè
âñåãî çà 2,6 ñåê,
÷òî, âïðî÷åì,
ïðè èõ
íåâîîáðàçèìî
áîëüøîé ñêîðîñòè
íå äîëæíî
âûçûâàòü
óäèâëåíèÿ. Òî÷íîñòü
ýòîãî
ïåðâîãî
ðàäèîèçìåðåíèÿ
èç-çà
íåñîâåð­øåíñòâà
àïïàðàòóðû
áûëà åùå
î÷åíü íèçêà,
íî âñå æå
ñîâïàäåíèå
ñ
èçâåñòíûìè
ðàíåå äàííûìè
áûëî âåñüìà
õîðîøåå.

Ïîçæå
ðàäèîëîêàöèÿ
Ëóíû áûëà
ïîâòîðåíà íà
ìíîãèõ
îáñåðâàòîðèÿõ,
è ñ êàæäûì
ðàçîì ñî âñå
áîëü­øåé
òî÷íîñòüþ è,
êîíå÷íî, ñ
áîëüøåé
ëåãêîñòüþ.

Áîëüøèå
âîçìîæíîñòè
ðàäèîëîêàöèè
îáíàðóæè­ëèñü
ïðè
íàáëþäåíèè
òàê
íàçûâàåìîé
ëèáðàöèè
Ëóíû. Ïîä
ýòèì
òåðìèíîì
àñòðîíîìû ïîíèìàþò
ñâîåîáðàç­íûå
«ïîêà÷èâàíèÿ»
ëóííîãî
øàðà,
âûçâàííûå
îò÷àñòè
ãåîìåòðè÷åñêèìè
ïðè÷èíàìè (óñëîâèÿìè
âèäèìîñòè),
îò÷àñòè
ïðè÷èíàìè
ôèçè÷åñêîãî
õàðàêòåðà. Áëàãîäàðÿ
ëèáðàöèè
çåìíîé
íàáëþäàòåëü
âèäèò íå
ïîëîâèíó, à
îêîëî 60%
ëóííîãî
øàðà.
Çíà÷èò,
ëèáðàöèÿ
ïîçâîëÿ­åò
íàì èíîãäà
«çàãëÿäûâàòü»
çà êðàé
âèäèìîãî
ëóí­íîãî
äèñêà è
íàáëþäàòü
ïîãðàíè÷íûå
ðàéîíû
îáðàò­íîé
ñòîðîíû
Ëóíû.

Ïðè
«ïîêà÷èâàíèè»,
èëè
ëèáðàöèè,
Ëóíû îäèí åå
êðàé
ïðèáëèæàåòñÿ
ê
íàáëþäàòåëþ,
à äðóãîé óäà­ëÿåòñÿ.
Ñêîðîñòü
ýòîãî
äâèæåíèÿ
î÷åíü ìàëà —
ïî­ðÿäêà 1ì/ñåê,
÷òî ìåíüøå
äàæå
ñêîðîñòè
ïåøåõîäà. Íî
ðàäèîëîêàòîð
ñïîñîáåí,
îêàçûâàåòñÿ,
îáíàðóæèòü
è òàêèå ñìåùåíèÿ.

Ðàäèîëîêàòîð
ïîñûëàåò íà
Ëóíó âîëíû
îïðå­äåëåííîé
äëèíû.
Åñòåñòâåííî,
÷òî è îòðàæåííûé радиосигнал будет
обладать той же длиной волны. Можно сказать, что радиоспектр отраженного
сигнала представляет собой одну определенную «радиолинию».

Если
бы Луна не «покачивалась» относительно земного наблюдения, радиоспектры
посланного и отраженного импульса были бы совершенно одинаковыми. На самом же
деле разница, хотя и небольшая, все же есть. Радиоволна, отразившаяся от того
края Луны, который приближается к земному наблюдателю, по принципу Доплера
будет иметь несколько большую частоту и, следовательно, меньшую длину, чем
радиоволна, посланная на Луну. Для другого удаляющегося края Луны должен
наблюдаться противоположный эффект. В результате «радиолиния» в радиоспектре
отраженного импульса будет более широкой, растянутой, чем «радиолиния»
посланного импульса. По величине расширения можно вычислить скорость удаления
краев Луны. Этим же методом можно определить периоды вращения планет вокруг оси
и скорости их движения по орбите.

Раньше
требовались многолетние высокоточные оптические наблюдения Луны, чтобы затем
после долгих вычислений получить величину либрации. Радиолокаторы решили эту
задачу, так сказать, непосредственно и несравненно быстрее.

При
каждом измерении пользуются некоторым эталоном — меркой, употребляемой как
единица длины. Для измерений на земной поверхности таким эталоном служит метр.
Для астрономии расстояние ни метр, ни даже километр не являются вполне
подходящей единицей масштаба — слишком уж велики расстояния между небесными
телами. Поэтому астрономы употребляют вместо метра гораздо более крупную
единицу длины. Называется она «астрономической единицей» ( сокращенно «а.е.»).
По определению астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до
Солнца. Чтобы связать астрономические измерения длины с чисто земными мерками
расстояний, астрономическую единицу в конечном счете сопоставляют с метром —
выражают астрономическую единицу в метрах или километрах.

Во
времена Иоганна Кеплера (17 век) величину астрономической единицы еще не знали
— она впервые была найдена только век спустя. Не были известны и расстояния от
Солнца до других планет Солнечной системы. Тем не менее, третий закон Кеплера 
гласит, что «квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся между
собой как кубы их средних расстояний до Солнца». Каким же образом, не зная
расстояний планет до Солнца, Кеплер мог открыть этот важный закон?

Весь
секрет, оказывается, в том, что не зная абсолютных (выраженных в километрах)
расстояний планет до Солнца, можно сравнительно просто из наблюдений вычислить
их относительные расстояния, то есть узнать, во сколько раз одна планета дальше
от Солнца, чем другая.

Зная
же относительные расстояния планет от Солнца, можно сделать чертеж Солнечной
системы. В не будет хватать только одного — масштаба. Если бы можно было
указать, чему равно расстояние в километрах между любыми двумя телами на
чертеже, то, очевидно, этим самым был бы введен масштаб чертежа, и в единицах
данного масштаба сразу можно было бы получить расстояние всех планет до Солнца.

До
применения радиолокации среднее расстояние от Земли до Солнца, то есть
астрономическая единица, считалось равным 149504000 км. Эта величина
измерена не абсолютно точно, а приближенно с ошибкой в 17000 км в ту или
другую сторону.

Некоторых
такая ошибка может ужаснуть. С этой точки зрения расстояние от Земли до Солнца
измерено очень точно — относительная ошибка не превышает сотых долей процента.
Но постоянное стремление к повышению точности характерно для любой точной науки
. Поэтому можно понять
астрономов , когда они снова и
снова уточняют масштаб Солнечной системы и ñòðåìÿòñÿ
ïðèìåíèòü
ñàìûå
ñîâåðøåííûå
ìåòîäû äëÿ
èçìåðåíèÿ
àñòðîíîìè÷åñêîé
åäèíèöû. Âîò
òóò-òî è
ïðèõîäèò íà
ïîìîùü ðàäèîàñòðîíîìèÿ.

Ñîâåðøåííî
î÷åâèäíî,
÷òî
ðàäèîëîêàöèÿ
ïëàíåò èç-çà
èõ
óäàëåííîñòè
íåñðàâíåííî
òðóäíåå
ðàäèîëî­êàöèè
Ëóíû. Íå
çàáóäüòå,
÷òî
ìîùíîñòü
ðàäèîýõà
ïàäàåò
îáðàòíî
ïðîïîðöèîíàëüíî
÷åòâåðòîé
ñòåïåíè
ðàññòîÿíèÿ,
òî åñòü î÷åíü
ñèëüíî. Íî
ñîâðåìåííàÿ
ðàäèîòåõíèêà
ïðåîäîëåëà è
ýòè òðóäíîñòè.

Â
ôåâðàëå 1958
ãîäà
àìåðèêàíñêèìè
ó÷åíûìè
âïåðâûå ïðîâåäåíà
ðàäèîëîêàöèÿ
áëèæàéøåé
èç ïëà­íåò—Âåíåðû,
à â ñåíòÿáðå
òîãî æå ãîäà
ïîéìàíî ðàäèîýõî
îò Ñîëíöà.

Âî
âðåìÿ
ðàäèîëîêàöèè
Âåíåðà
íàõîäèëàñü â
43 ìèëëèîíàõ
êèëîìåòðîâ
îò Çåìëè.
Çíà÷èò, ðàäèîâîëíå
òðåáîâàëîñü
ïðèìåðíî 5
ìèíóò äëÿ
ïóòåøåñòâèÿ
«òóäà è
îáðàòíî». Ñèãíàëû
ïîäàâàëèñü â
òå÷åíèå 4
ìèíóò 30
ñåêóíä, à
ñëåäóþùèå 5
ìèíóò
«ïîäñëóøèâàëîñü»
ðàäèîýõî.
Äëèòåëüíàÿ
ïîñûëêà
ðàäèîñèãíàëîâ
áûëà
âûçâàíà íåîáõîäèìîñòüþ—ïðè
êîðîòêîì
èìïóëüñå
åäèíè÷íîå îòðàæåíèå
îò Âåíåðû íå
ìîãëî íàáëþ­äàòüñÿ.

Äàæå
ñ òàêèìè
óõèùðåíèÿìè
ðàçîáðàòüñÿ
â ïðè­íÿòûõ
ðàäèîñèãíàëàõ
áûëî
íåëåãêî.
Êðàéíå
ñëàáûå,
îòðàæåííûå
îò Âåíåðû
ðàäèîâîëíû
ìàñêèðîâàëèñü
ñîáñòâåííûìè
øóìàìè ïðèåìíîé
àïïàðàòóðû.
Òîëüêî
ýëåêòðîííûå
âû÷èñëèòåëüíûå
ìàøèíû
ïîñëå ïî÷òè
ãîäîâîé
îáðàáîòêè
íàáëþäåíèé
íàêîíåö
äîêàçàëè,
÷òî
ðàäèîëîêàòîð
âñå-òàêè
ïðèíÿë î÷åíü ñëàáîå
ðà­äèîýõî îò
Âåíåðû. Ïîñëå
ïåðâîãî
óñïåõà ðàäèîëîêà­öèÿ
Âåíåðû áûëà
ïîâòîðåíà
åùå
íåñêîëüêî ðàç.

Ðàäèîýõî
îò Âåíåðû
ïîëó÷èëîñü â
10 ìèëëèîíîâ
ðàç áîëåå
ñëàáûì, ÷åì
ðàäèîýõî îò
Ëóíû. Íî ðàäèî­ëîêàòîðû
åãî âñå-òàêè
ïîéìàëè—òàêîâ
ïðîãðåññ ðà­äèîòåõíèêè
çà
êàêèå-íèáóäü
äâåíàäöàòü ëåò.

Ãîðàçäî
áîëåå
óâåðåííî è ñ
ëó÷øèìè
ðåçóëüòàòà­ìè
ïðîâåëè
ðàäèîëîêàöèþ
Âåíåðû â
àïðåëå 1961 ãîäà
ñîâåòñêèå
ó÷åíûå. Ïî èõ
äàííûì óäàëîñü
óòî÷íèòü
âåëè­÷èíó
àñòðîíîìè÷åñêîé
åäèíèöû.
Îêàçàëîñü,
÷òî Ñîëí­öå
íà 95 300 êì
äàëüøå îò
Çåìëè, ÷åì
äóìàëè äî
òåõ ïîð, è àñòðîíîìè÷åñêàÿ
åäèíèöà
ðàâíà 14959930001. Îøèáêà
â ýòîì
èçìåðåíèè
íå ïðåâûøàåò
2000 êì â òó èëè
äðóãóþ
ñòîðîíó, ÷òî ïî
îòíîøåíèþ ê
èçìåðåííîìó
ðàññòîÿíèþ ñîñòàâëÿåò
âñåãî ëèøü
òûñÿ÷íûå
äîëè
ïðîöåíòà!

Òåïåðü
âåëè÷èíó
àñòðîíîìè÷åñêîé
åäèíèöû
çíàþò åùå
òî÷íåå, ÷òî
ïîçâîëÿåò ñ
ìåíüøèìè
îøèáêàìè
âû÷èñëÿòü
òðàåêòîðèè
êîñìè÷åñêèõ
ðàêåò, à ýòî
èìååò
áîëüøîå çíà÷åíèå
äëÿ
ìåæïëàíåòíûõ
ïóòåøåñòâèé.

Ñîëíöå
äëÿ
ðàäèîëîêàòîðà
ãîðàçäî
áîëåå êðóïíàÿ
öåëü, ÷åì
Âåíåðà. Íî
çàòî Ñîëíöå—ñàìî
ìîùíûé
èñòî÷íèê
êîñìè÷åñêèõ
ðàäèîâîëí.
×òîáû ýòè
ðàäèî­âîëíû
íå
«çàãëóøèëè»
ðàäèîýõî,
îòðàæåííûé
îò Ñîëíöà
ðàäèîñèãíàë
äîëæåí áûòü
ïî êðàéíåé
ìåðå â ñòî
ðàç ñèëüíåå
ñèãíàëà,
îòðàæåííîãî
îò Âåíåðû.

Ðàäèîëîêàöèÿ
Ñîëíöà
âïåðâûå
ïðîâîäèëàñü òàê.
Ïåðåäàò÷èê
âêëþ÷àëñÿ ñ
èíòåðâàëàìè
â 30 ñåêóíä â
ïðîäîëæåíèå 15
ìèíóò.
Íàáëþäåíèÿ
íà÷àëèñü â
ñåíòÿáðå 1958
ãîäà è áûëè
ïðîäîëæåíû
âåñíîé 1959 ãîäà.
Ïðè
îáðàáîòêå
òàêæå
ïðèøëîñü
ïðèáåãíóòü
ê ïîìîùè
ýëåêòðîííûõ
âû÷èñëèòåëüíûõ
ìàøèí. Â õîðî­øåì
ñîãëàñèè ñ
ïðåäâàðèòåëüíûìè
ðàñ÷åòàìè
ïîëó÷è­ëîñü,
÷òî
ðàäèîñèãíàë,
ïîñëàííûé ñ
Çåìëè, îòðàçèëñÿ
îò òåõ ñëîåâ
ñîëíå÷íîé
êîðîíû, êîòîðûå
íàõîäÿòñÿ
íà
ðàññòîÿíèè 1,7
ðàäèóñà
Ñîëíöà îò
åãî
ïîâåðõíîñòè.

Åùå
â 1959 ãîäó
ðàäèîëîêàöèÿ
Ìåðêóðèÿ
ïîêàçà­ëà,
÷òî ñóòêè
íà ýòîé
ïëàíåòå
áëèçêè ê 59
çåìíûì
ñóòêàì, òî
åñòü
Ìåðêóðèé íå
îáðàùåí
âñåãäà ê
Ñîëí­öó
îäíîé
ñòîðîíîé,
êàê
ñ÷èòàëîñü
äî ýòîãî.
Ðàäèîëî­êàòîðû
âûÿñíèëè
òàêæå, ÷òî
ñóòêè íà
Âåíåðå â 243 ðàçà
äëèííåå
çåìíûõ,
ïðè÷åì
Âåíåðà âðàùàåòñÿ
â
íàïðàâëåíèè
ñ âîñòîêà íà
çàïàä, òî åñòü
â ñòîðîíó,
îáðàòíóþ
âðàùåíèþ
âñåõ îñòàëüíûõ
ïëàíåò.

Ðàäèîëó÷
ñêâîçü
îáëàêà
Âåíåðû
«ïðîùóïàë» åå
ðåëüåô è
óñòàíîâèë
ñóùåñòâîâàíèå
íà Âåíåðå
êðàòå­ðîâ,
ïîäîáíûõ
ëóííûì.
Ðàäèîëîêàöèÿ
óòî÷íèëà
äàí­íûå î
ðåëüåôå
Ìàðñà. Íî
ñàìîå,
ïîæàëóé,
óäèâèòåëü­íîå
áûëî
äîñòèãíóòî
â ìåòåîðíîé
àñòðîíîìèè.

8.Ìåòåîðû
íàáëþäàþò
äíåì.

Çâåçäíàÿ
íî÷ü. Â
íåâîîáðàçèìîé
äàëè òèõî
ñèÿþò òû­ñÿ÷è
ñîëíö. È
âäðóã êàê
áóäòî îäíà
èç çâåçä
ñîðâà­ëàñü è
ïîëåòåëà,
îñòàâëÿÿ íà
íåáå
óçåíüêóþ
ñâåòÿ­ùóþñÿ
ïîëîñêó. Âñå
ÿâëåíèå
îáû÷íî
çàíèìàåò
äîëè
ñåêóíäû, ðåæå
íåñêîëüêî
ñåêóíä.

Так
выглядят «падающие звезды», или метеориты,— явление, хорошо знакомые каждому
еще с детских лет. Когда по небу пролетает «падающая звезда», это означает, что
в земную атмосферу из безвоздушного мирового пространства вторглась крохотная
твердая частичка весом в граммы или даже доли грамма — метеорное тело.

Двигаясь
со скоростью десятки километров в секунду, сильно сжимает перед собой воздух.
Он ярко светится, образуя спереди метеорного тела так называемую «воздушную
подушку». Ее мы и видим как «падающую звезду», тогда как само метеорное тело
из-за малости непосредственному наблюдению не доступно.

Поединок
твердой частички космического вещества и земной атмосферы всегда имеет один
исход. Примерно на высоте 80-100 км метеорные тела полностью
разрушаются, и остающаяся после них мельчайшая метеорная пыль медленно оседает
на Землю. Так как яркость метеоров сравнима с видимой яркостью звезд, то до
последнего времени «падающие звезды» наблюдались только по ночам, на темном
фоне звездного неба.

Радиоастрономия
значительно расширила возможность изучения этих интересных явлений.

Когда
метеорное тело стремительно прорезает земную атмосферу, то, сталкиваясь с
молекулами и атомами воздуха, оно частично ионизует их, то есть «вышибает» из
них некоторые электроны. В результате за метеорным телом образуется длинный
цилиндрический слой из ионизованных газов. Его размеры весьма внушительны — при
поперечнике в несколько метров длина этой ионизованной «трубы» достигает
десятков километров. Вследствие диффузии (рассеивания газов) «труба» постепенно
расширяется и в конце концов, разрушаемая ветрами и другими причинами, как бы
растворяется в атмосфере.

Мы уже
отмечали, что слой ионизованных газов для радиоволн определенных длин является
своеобразным зеркалом. Значит, с помощью радиолокатора можно получить радиоэхо
и от ионизованных метеорных следов. Возможности радиотехники в этой области
исключительно велики. Радиолокаторы могут быстро определить расстояние до
метеора, скорость метеорного тела, его торможение в атмосфере и, наконец,
положение радианта, то есть той точки неба, откуда, как нам кажется, вылетел
метеор.

Опыты
показали ,что наилучшие результаты получаются, если радиолокация метеоров
ведется на волнах длиной около 5 м.

Современные
радиолокаторы так чувствительны, что им доступны метеоры   16-й звездной
величины, то есть почти в 10000 раз менее яркие, чем самые слабые из звезд,
доступных невооруженному глазу.

Систематические
радиолокационные наблюдения метеоров начались с 1946 года. В ночь с 9 на 10
октября этого года Земля должна была пересечь орбиту кометы Джакобини —
Циннера. Когда такое же событие происходило в 1933 году, на небе наблюдался
интенсивный «звездный дождь». Сотни метеоров бороздили во всех направлениях
звездное небо. В этот день земной шар встретился с метеорным потоком — огромным
роем метеорных тел, своеобразных «осколков» кометного ядра, несущихся вокруг
Солнца по орбите породившей их кометы. Астрономы договорились называть
метеорные потоки по тому созвездию, из которого, как нам кажется, вылетают
соответствующие им метеоры. Так как метеорный дождь, связанный с кометой
Джакобини — Циннера, имеет радиант в созвездии Дракона, то порожденный ею
метеорный поток получил название Драконит.

Ежегодно
в конце первой декады октября Земля встречается с драконидами — метеорными
телами потока Драконид. Но только иногда их звездные дожди бывают особенно
обильными. Как раз такой случай и произошел в 1946 году, когда Земля пересекала
наиболее плотную часть потока.

К
огорчению астрономов  в ночь с 9 на 10 октября 1946 года ярко светила Луна, и
ее сияние сильно мешало обычным наблюдениям. Но для радиолокаторов лунный свет
не помеха. Советские ученые Б.Ю. Левин и П.О. Чечик в ту ночь çàðåãèñòðèðîâàëè
ðàäèîýõî îò
ñîòåí ìåòåîðîâ,
áîëü­øèíñòâî
êîòîðûõ
îñòàâàëîñü
íåâèäèìûì.

Ñ
òåõ ïîð
ðàäèîëîêàöèîííûå
íàáëþäåíèÿ
ìåòåîðîâ
ïðî÷íî âîøëè
â ïðàêòèêó
ðàáîòû ìíîãèõ
îáñåðâàòîðèé.
Íè òóìàí, íè
äîæäü, íè îñëåïèòåëüíîå
äíåâíîå
ñèÿíèå
Ñîëíöà íå ìîãóò
ïîìåøàòü
ðàäèîëîêàòîðàì
«íàùóïûâàòü»
íåâèäèìûå
«ïàäàþùèå
çâåçäû». Îíè
óâåðåííî
ôèêñèðóþò
êàê
ñïîðàäè÷åñêèå
ìåòåîðû, òî
åñòü òå
ìåòåîðû,
êîòîðûå íå
ñâÿçàíû ñ êàêèì-íèáóäü
îïðåäåëåííûì
ìåòåîðíûì
ïîòîêîì,
òàêè è
íåâèäèìûå
«çâåçäíûå
äîæäè».             

9.Â
ïîèñêàõ
âíåçåìíûõ
öèâèëèçàöèé.

Âðÿä
ëè åñòü
äðóãàÿ
íàó÷íàÿ
ïðîáëåìà,
êîòîðàÿ
âûçûâàëà áû
òàêîé
æãó÷èé
èíòåðåñ è òàêèå
æàðêèå ñïîðû,
êàê ïðîáëåìà
ñâÿçè ñ âíåçåìíûìè
öèâèëèçà­öèÿìè.
Ëèòåðàòóðà
ïî ýòîé
ïðîáëåìå óæå
íàñ÷èòû­âàåò
ìíîãèå
òûñÿ÷è
íàèìåíîâàíèé.
Ñîçûâàþòñÿ
íà­ó÷íûå
êîíôåðåíöèè
è
ñèìïîçèóìû,
íàëàæèâàåòñÿ
ìåæäóíàðîäíîå
ñîòðóäíè÷åñòâî
ó÷åíûõ,
âåäóòñÿ ýêñ­ïåðèìåíòàëüíûå
èññëåäîâàíèÿ.
Ïî ìåòêîìó
âûðàæå­íèþ
Ñòàíèñëàâà
Ëåìà,
ïðîáëåìà
ñâÿçè ñ âíåçåìíûìè
öèâèëèçàöèÿìè
ïîäîáíà
èãðóøå÷íîé
ìàòðåøêå—îíà
ñîäåðæèò â
ñåáå
ïðîáëåìàòèêó
âñåõ íàó÷íûõ
äèñ­öèïëèí.

Îäíèì
èç
âîçìîæíûõ
êàíàëîâ
ñâÿçè ñ ðàçóìíûìè
îáèòàòåëÿìè,
ïî-âèäèìîìó,
ìîæåò áûòü
ïðèåì ðàäèî­ñèãíàëîâ
îò
âûñîêîðàçâèòûõ
âíåçåìíûõ öèâèëèçàöèé.
Ïðè
ñîâðåìåííîì
óðîâíå ðàäèîòåõíèêè
âîçìîæíà
òàê­æå
ïîñûëêà
ñèãíàëîâ ñ
Çåìëè
äàëåêèì
«áðàòüÿì ïî
ðàçóìó».

Â
êîíöå 1959 ãîäà
äâà
èçâåñòíûõ
çàðóáåæíûõ
ó÷åíûõ Ìîððèñîí
è Êîêêîíè
âûñòóïèëè ñ
ïðîåêòîì óñòàíîâëåíèÿ
ðàäèîñâÿçè
ñ
îáèòàòåëÿìè
äðóãèõ ïëà­íåò.
Ñóòü ýòîãî
ïðîåêòà
çàêëþ÷àåòñÿ
â ñëåäóþùåì:
Âíóòðè
íåâîîáðàçèìî
îãðîìíîé
ñôåðû ðàäèóñîì
â ñîòíþ
ñâåòîâûõ
ëåò
çàêëþ÷åíî
îêîëî ñòà
òûñÿ÷ çâåçä.
Ñðåäè íèõ
íàéäóòñÿ äåñÿòêè,
à ìîæåò áûòü,
è ñîòíè
òàêèõ,
êîòîðûå
îêðóæåíû
îáèòàåìûìè
ïëàíå­òàìè.
Ìîæíî
äóìàòü, ÷òî è
ïåðåä
äðóãèìè öèâèëèçà­öèÿìè,
äîñòèãøèìè
òàêîãî æå
óðîâíÿ ðàçâèòèÿ,
êàê íàøà,
âñòàë òîò æå
âîïðîñ—êàê
óñòàíîâèòü
ðàäèî­ñâÿçü ñ
äðóãèìè
ðàçóìíûìè
îáèòàòåëÿìè
Âñåëåííîé?
Êòî çíàåò,
áûòü ìîæåò, è
ñåé÷àñ â
íàïðàâëåíèè
íàøåãî
Ñîëíöà
êòî-òî ïîñûëàåò
ðàäèîñèãíàëû
èç ãëó­áèí
çâåçäíîãî
ìèðà —
ñèãíàëû, íà êîòîðûå
ïîêà ÷åëî­âå÷åñòâî
îòâå÷àëî
ìîë÷àíèåì!
Íà êàêîé æå
äëèíå ãîäíû
ñêîðåå âñåãî
âåäåòñÿ ýòà
ïåðåäà÷à?

Íåâåäîìûå
íàì
ðàçóìíûå
ñóùåñòâà
æèâóò íà ïëà­íåòå,
îêðóæåííîé
àòìîñôåðîé.
Çíà÷èò, è îíè,
âåðîÿòíî,
ìîãóò
ðàäèðîâàòü â
êîñìîñ òîëüêî
ñêâîçü
óçêîå «ðà­äèîîêíî»
èõ
àòìîñôåðû.
Çíà÷èò,
âîçìîæíûé äèàïà­çîí
ðàäèîâîëí
äëÿ
«ìåæçâåçäíîé»
ðàäèîñâÿçè,
ñêîðåå
âñåãî,
îãðàíè÷èâàåòñÿ
äëèíàìè îò
íåñêîëüêèõ
ñàíòè­ìåòðîâ
äî 30 ì.
Êîñìè÷åñêèå
åñòåñòâåííûå
èñòî÷íèêè ðàäèîâîëí,
êàê óæå
èçâåñòíî
÷èòàòåëþ,
âåäóò ïîñòî­ÿííóþ
èíòåíñèâíóþ
«ðàäèîïåðåäà÷ó»
íà âîëíàõ
ìåò­ðîâîãî
äèàïàçîíà.
×òîáû îíà íå
ñîçäàâàëà
äîñàäíûå
ïîìåõè,
ðàäèîñâÿçü
îáèòàåìûõ ìèðîâ
ðàçóìíî
âåñòè ïà
äëèíàõ âîëí
êîðî÷å 50 ñì.
Íî î÷åíü
êîðîòêèå
ðàäèîâîëíû, â
íåñêîëüêî ñàíòèìåòðîâ,
îïÿòü íåïðè­ãîäíû
— âåäü
òåïëîâîå
ðàäèîèçëó÷åíèå
ïëàíåò ñîâåð­øàåòñÿ
èìåííî íà
òàêèõ
âîëíàõ, è îíî
áóäåò «ãëó­øèòü»
èñêóññòâåííóþ
ðàäèîñâÿçü.

È
âîò
Ìîððèñîíó è
Êîêêîíè
ïðèõîäèò â
ãîëîâó
áëåñòÿùàÿ
ìûñëü.
Ðàäèîñâÿçü
íàäî âåñòè
íà âîëíàõ,
áëèçêèõ ê 21 ñì,
êîòîðûå
èçëó÷àåò
ìåæçâåçäíûé
âîäîðîä. Âåäü
ðàçóìíûå
îáèòàòåëè
äðóãèõ
ïëàíåò äîëæíû
ïîíèìàòü
îãðîìíóþ
ðîëü
ìåæçâåçäíîãî
âîäîðîäà â
èçó÷åíèè
Âñåëåííîé.
Çíà÷èò, è ó
íèõ äîëæíà
áûòü ìîùíàÿ
ðàäèîàïïàðàòóðà,
ðàáîòàþùàÿ
èìåííî íà
ýòîé âîëíå.
Òàê êàê
âîäîðîä—ñàìûé
ðàñïðîñòðàíåííûé
ýëåìåíò â
íàáëþäàåìîé
íàìè ÷àñòè âñåëåííîé,
òî åãî
èçëó÷åíèå
íà âîëíå
äëèíîé 21 ñì ìîæåò
ðàññìàòðèâàòüñÿ
êàê íåêèé
ïðèðîäíûé,
«êîñ­ìè÷åñêèé»
ýòàëîí äëèí.
Çíà÷èò,
âåðîÿòíåå âñåãî
ïðèåì
ðàäèîñèãíàëîâ
ñ äðóãèõ
îáèòàåìûõ
ïëàíåò íàäî
âåñòè íà
âîëíå äëèíîé
21 ñì.

Òðóäíî,
êîíå÷íî, ïðåäñêàçàòü,
êàêîé øèôð
áóäåò ñêðûò
â ýòèõ
ñèãíàëàõ.
Íàäî äóìàòü,
÷òî íàøè
äàëåêèå
«áðàòüÿ ïî
êîñìîñó»
âîñïîëüçóþòñÿ
óíèâåðñàëüíûì
ÿçûêîì âñåõ
ìûñëÿùèõ
ñóùåñòâ—ÿçûêîì
ìà­òåìàòèêè.
Ìîæåò áûòü,
èõ ñèãíàëû
áóäóò äàâàòü
ïî­ñëåäîâàòåëüíîñòü
öèôð 1, 2, 3... Èëè
îíè
ïåðåäàäóò
÷åðåç
áåçäíû
êîñìîñà øèôðîâàííîå
çíà÷åíèå
òàêîãî
çàìå÷àòåëüíîãî
÷èñëà, êàê p.
Âî âñÿêîì
ñëó÷àå èñ­êóññòâåííûå
ðàäèîñèãíàëû
íà âîëíå 21 ñì
ìîæíî áó­äåò
îòëè÷èòü îò
åñòåñòâåííûõ.
 ÷àñòíîñòè,
òàê êàê
ðàäèîïåðåäàò÷èê
óñòàíîâëåí
ê à ïëàíåòå è
âìåñòå ñ íåé
îáðàùàåòñÿ
âîêðóã
çâåçäû, òî áëàãîäàðÿ
ýôôåêòó
Äîïëåðà
èñêóññòâåííûå
ðàäèîñèãíàëû
äîëæíû ïåðèî­äè÷åñêè
ìåíÿòü ñâîþ
÷àñòîòó.

Ïðîåêò
Ìîððèñîíà è
Êîêêîíè
âûçâàë â
ñðåäå àñòðîíîìîâ
îãðîìíûé
èíòåðåñ. Ñ
êîíöà 1960 ãîäà â
Íàöèîíàëüíîé
ðàäèîàñòðîíîìè÷åñêîé
îáñåðâàòîðèè
ÑØÀ Ôðàíê
Äðåéê íà÷àë
ñèñòåìàòè÷åñêèå
«ïðîñëó­øèâàíèÿ»
íåêîòîðûõ
çâåçä ñ öåëüþ
îáíàðóæèòü
èñ­êóññòâåííûå
ðàäèîñèãíàëû.
Äëÿ íà÷àëà
áûëè âûáðà­íû
äâå çâåçäû,
âåñüìà
ïîõîæèå íà
Ñîëíöå. Ýòî
Òàó èç
ñîçâåçäèÿ
Êèòà è
Ýïñèëîí èç
ñîçâåçäèÿ
Ýðèäàíà. Äî
êàæäîé èç
íèõ îêîëî
îäèííàäöàòè
ñâåòîâûõ
ëåò.
Ïðîñëóøèâàíèå
âåëîñü íà
ðàäèîòåëåñêîïå
ñ äèàìåò­ðîì
çåðêàëà 26 ì.

Êîñìîñ
áåçìîëâñòâîâàë.
Âïðî÷åì,
íàäåÿòüñÿ
íà áû­ñòðûé
óñïåõ áûëî
áû ñëèøêîì
íàèâíî.
Ïðîéäóò ãîëû,
à ìîæåò áûòü,
ìíîãèå
äåñÿòèëåòèÿ,
ïðåæäå ÷åì
óäàñòñÿ
ïðèíÿòü
èñêóññòâåííûå
ðàäèîïåðåäà÷è
èç ãëó­áèí
Âñåëåííîé.
Äà è
ðàñøèôðîâàâ
ýòè ñèãíàëû
è ïî­ñëàâ â
îòâåò ñâîè,
ìû íå ìîæåì
îæèäàòü áûñòðîãî,
«îïåðàòèâíîãî»
ðàçãîâîðà.
Íàøè âîïðîñû
è èõ îòâåòû
áóäóò
ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ
ñî ñêîðîñòüþ
ñïåòà, à ýòî
çíà÷èò, ÷òî
îò ïîñûëêè
âîïðîñà äî
ïîëó÷åíèÿ
îòâåòà
ïðîéäóò
äåñÿòèëåòèÿ!
Ê ñîæàëåíèþ,
óñêîðèòü
ðàçãî­âîð
íåâîçìîæíî —
â ïðèðîäå íåò
íè÷åãî
áûñòðåå
ðàäèîâîëí,

Ñ
1967 ãîäà ïîèñêè
ðàäèîñèãíàëîâ
îò
èíîïëàíåòÿí
íà÷àëèñü è â
íàøåé
ñòðàíå. Ýòè
ðàáîòû âåäóòñÿ
ïîä
ðóêîâîäñòâîì
èçâåñòíîãî
ñîâåòñêîãî
ó÷åíîãî
÷ëåíà-êîððåñïîíäåíòà
ÀÍ ÑÑÑÐ Â. Ñ.
Òðîèöêîãî. Â
íàñòî­ÿùåå
âðåìÿ íà âñåíàïðàâëåííûõ
(à íå íà
ïàðàáîëè÷å­ñêèõ)
ðàäèîòåëåñêîïàõ
âåäåòñÿ
ïðèåì ðàäèîñèãíàëîâ
â äèàïàçîíå
îò 3 äî 60 ñì.
Îäíîâðåìåííî
ïîäîáíûå
íàáëþäåíèÿ
ïðîâîäÿòñÿ è
â äðóãèõ
ìåñòàõ
Ñîâåòñ­êîãî
Ñîþçà. Åñëè
íà âñåõ
ýòèõ
äàëåêèõ äðóã
îò äðóãà
ðàäèîòåëåñêîïàõ
îäíîâðåìåííî
áóäóò
ïðèíÿòû
çàãà­äî÷íûå
«âñïëåñêè»
ðàäèîèçëó÷åíèÿ,
åñòü îñíîâàíèÿ
ñ÷èòàòü, ÷òî
ïðèíÿòû
ðàäèîñèãíàëû
(èëè êàêèå-òî
ðàäèîïîìåõè)
èç êîñìîñà.

Ïîêà
÷òî è ýòè
ýêñïåðèìåíòû
íå ïðèâåëè ê æåëàí­íîìó
ðåçóëüòàòó,
õîòÿ
îáíàðóæåíî
íîâîå ÿâëåíèå—
âñïëåñêè
ðàäèîèçëó÷åíèÿ
åñòåñòâåííîãî
ïðîèñõîæäå­íèÿ,
ïðèõîäÿùèå
íà Çåìëþ èç
áëèæíåãî
êîñìîñà.

Êðóïíåéøèé
â ìèðå
êîëüöåâîé
600-ìåòðîâûé ðà­äèîòåëåñêîï
Ñïåöèàëüíîé
àñòðîôèçè÷åñêîé
îáñåðâàòî­ðèè
ÀÍ ÑÑÑÐ óæå ñ
ñàìîãî
íà÷àëà
ñâîåé ðàáîòû
âêëþ÷èëñÿ â
ïîèñêè
êîñìè÷åñêèõ
ðàäèîñèãíàëîâ
èñ­êóññòâåííîãî
ïðîèñõîæäåíèÿ.

Â
ÑØÀ
îáñóæäàåòñÿ
ïðîåêò
«Öèêëîï»,
ðåàëèçó­åìûé
ñ ïîìîùüþ
Íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêîãî
öåíòðà ÍÀÑÀ
(Íàöèîíàëüíîå
óïðàâëåíèå ïî
àñòðîíàâòèêå
è
èññëåäîâàíèþ
êîñìè÷åñêîãî
ïðîñòðàíñòâà).
Ïî ïðî­åêòó
«Öèêëîï»
ñèñòåìà äëÿ
ïðèåìà
ðàäèîñèãíàëîâ
îò
èíîïëàíåòÿí
ñîñòîèò èç
òûñÿ÷è ðàäèîòåëåñêîïîâ,
óñòàíîâëåííûõ
íà ðàññòîÿíèè
15 êì äðóã îò
äðóãà II
ðàáîòàþùèõ
ñîâìåñòíî. Â
ñóùíîñòè,
ýòà
ñèñòåìà
ðàäèîòåëåñêîïîâ
ïîäîáíà îäíîìó
èñïîëèíñêîìó
ïàðà­áîëè÷åñêîìó
ðàäèîòåëåñêîïó
ñ ïëîùàäüþ çåðêàëà
20 êâàäðàòíûõ
êèëîìåòðîâ!
Ïðîåêò
«Öèêëîï» ïðåäïîëà­ãàåòñÿ
ðåàëèçîâàòü
â òå÷åíèå
áëèæàéøèõ 10—20
ëåò. Òàêèå
Ñðîêè íå
äîëæíû
êàçàòüñÿ
÷ðåçìåðíûìè,
òàê êàê
ñòîèìîñòü
íàìå÷àåìîãî
ñîîðóæåíèÿ
ïîèñòèíå
àñòðîíîìè÷åñêàÿ
— íå ìåíåå 10
ìèëëèàðäîâ
äîëëàðîâ!

Åñëè
ñèñòåìà
«Öèêëîï»
ñòàíåò
ðåàëüíîñòüþ,
óäàñòñÿ â
ïðèíöèïå
ïðèíèìàòü
èñêóññòâåííûå
ðàäèî­ñèãíàëû
â ðàäèóñå 1000
ñâåòîâûõ ëåò. Â
òàêîì îãðîì­íîì
îáúåìå êîñìè÷åñêîãî
ïðîñòðàíñòâà
ñîäåðæèòñÿ
ñâûøå
ìèëëèîíà
ñîëíöå
ïîäîáíûõ
çâåçä, ÷àñòü
êîòîðûõ,
âîçìîæíî,
îêðóæåíà
îáèòàåìûìè
ïëàíåòàìè.
×óâñò­âèòåëüíîñòü
ñèñòåìû
«Öèêëîï»
ïîðàçèòåëüíà.
Åñëè áû
âîêðóã
áëèæàéøåé ê
íàì çâåçäû Àëüôà
Öåíòàâðà
îáðàùàëàñü
ïëàíåòà,
ïîäîáíàÿ
Çåìëå (ñ
òàêèì æå
óðîâíåì
ðàçâèòèÿ
ðàäèîòåõíèêè),
òî ñèñòåìà
«Öèêëîï»
áûëà  áû
ñïîñîáíà
óëîâèòü
ðàäèîïåðåäà÷è,
ïðî­âîäèìûå äðóã
äëÿ äðóãà
îáèòàòåëÿìè
ýòîé
ïëàíåòû!

Ïîêà
ïðîåêò
«Öèêëîï» íå
îñóùåñòâëåí,
ãðóïïà
àìåðèêàíñêèõ
ðàäèîàñòðîíîìîâ
ïûòàåòñÿ
ïðèíÿòü ðà­äèîñèãíàëû
ïðèìåðíî îò 500
áëèæàéøèõ
çâåçä (â радиусе до 80 световых лет). Прием ведется на
100метровом параболическом радиотелескопе, одном из крупнейших
в мире.

Предпринята
и первая попытка активной радиосвязи с инопланетянами. Как уже говорилось, 300метровый
радиотелескоп в Аресибо может работать как радиолокатор на волне 10 см, причем его сигнал (с
помощью радиотелескопов, подобных земным!)может быть уловлен в
пределах всей нашей Галактики.

16
ноября 1974 года,
когда состоялось официальное открытие радиообсерватории  в Аресибо, гигантский
радиолокатор послал шифрованное радиосообщение к инопланетянам. В этом
сообщении в двоичной системе счисления закодированы важнейшие сведения о Земле
и ее обитателях. Сигнал послан на шаровое звездное скопление в созвездии
Геркулеса, содержащее около
30000 звезд. Если хотя бы около  одной из этих звезд есть высокоразвитая
цивилизация , способная принять и
расшифровать сигнал,
ответ на него мы получим не ранее, чем через 48000 лет — так далеки от нас эти
звезды!

И все
таки жажда общения со внеземным Разумом так сильна, что все технические и
временные трудности кажутся преодолимыми. К тому же разумные наши собратья
могут оказаться и по соседству с нами.

10.
Заключение.

А с
чего все таки началась радиоастрономия!? А  началось все с того, что
американский радиоинженер Карл Янский в декабре 1931г. Обнаружил какие-то
странные радиошумы, мешавшие передаче на волне 14,7 м. Выяснилось, что
источником радиопомех было радиоизлучение Млечного Пути.

Во
время второй мировой войны радиолокаторы широко вошли в практику и были приняты
на вооружение всех армий. В 1943г. Советские академики Л.И. Мандельштам и И.Д.
Папалекси теоретически обосновали возможность радиолокации Луны, что и было
осуществлено три года спустя. В после военные годы прогресс радиоастрономии
приобрел бурный, почти взрывной характер.

Вслед
за радиолокацией метеоров (1945) и Венеры (1958) последовала радиолокация
Юпитера (1963) и Меркурия (1963). В 1946г. На волне длиной 4,7 м был открыт
мощный космический источник радиоизлучения в созвездии Лебедя. Еще годом раньше
голландский астрофизик  Ван Де Хюлст теоретически обосновал возможность
космического излучения на волне длиной 21 см, которое было обнаружено в 1951г.
Радиоизлучение Солнца на волне длиной 18,7 м, открытое еще в 1947г., стало
одним из важных явлений, характеризующих физическую природу центрального тела
Солнечной системы.

Современные
радиотелескопы принимают космические радиоволны в шести диапазонах — от
субмиллимитрового (длина волны меньше миллиметра) до декаметрового (длина волны
более десяти метров). Земная атмосфера пропускает радиоволны в диапазонах от 1,
4 и 8 мм и в интервале от 1 см до 20 м. Иначе говоря, наибольшая пропускаемая
атмосферой длина радиоволны в 20000 раз больше наименьшей.  Между тем в оптическом
диапазоне аналогичное отношение крайних длин электромагнитных волн близко к
двум. Таким образом, в этом смысле «радиоокно» в 10000 раз шире оптического
«окна».

Для
приема космического радиоизлучения имеются различные типы радиотелескопов.
Некоторые из них напоминают рефлекторы. В таких радиотелескопах радиоволны
собирает металлическое вогнутое зеркало, иногда решетчатое. Как и рефлекторов
поверхность его имеет параболическую форму. Зеркало концентрирует радиоволны на
маленькой дипольной антенне, облучая ее. По этой причине приемная антенна в
радиотелескопах называется облучателем. Меняя облучатель можно вести радиоприем
на разных длинах волн. Возникающие в облучателе токи передаются на приемное
устройство и там исследуются.

У
описанных радиотелескопов применяются два типа установок азимутная и
параллактическая. В отличие от рефлекторов, зеркала радиотелескопов имеют очень
большие размеры — метры и даже десятки метров. Один из самых больших
радиотелескопов с подвижной антенной имеется в Радиоастрономическом институте
им. Планка (Германия). Поперечник его зеркала равен 100 м. Еще больше
неподвижный радиотелескоп на острове Пуэрто-Рико. Его зеркало сделано из
кратера потухшего вулкана, оно имеет поперечник 305 м и занимает площадь более
7 га! В фокусе зеркала на высоте 135 м при помощи специальных стальных мачт
укреплена гондола с облучателями. Гондола может перемещаться над зеркалом и
потому принимать излучение с достаточно большой зоны неба.

«Ратан-600»—
радиоастрономический телескоп Академии наук СССР. Он состоит из 895 отдельных
зеркал  общей площадью 10000 м², которые   установлены по окружности
диаметром 600 м. Специальное устройство из отдельных зеркал позволяет
формулировать параболическую поверхность, которая фокусирует космическое
радиоизлучение на небольшом облучателе. «Ратан-600» может принимать радиоволны
в диапазоне от 8 мм до 30 см.

В
радиоастрономии широко применяется давно известный в физике принцип
интерференции, т.е. сложение электромагнитных волн с разными фазами.

Радиоастрономия
позволила исследовать радиоизлучение отдельных космических тел, а также изучить
спиральное строение Галактики. Кроме того, радиоастрономы зафиксировали
поразительно малые потоки энергии. Например, за всю полувековую историю
радиоастрономии на волне длиной 21 см принято энергии 10^-7.   

 Использованная лèòåðàòóðà.

1.   Äåòñêàÿ
ýíöèêëîïåäèÿ.
Èçäàòåëüñòâî
«Просвещение»

2.   Çàíèìàòåëüíî
îá
àñòðàíîìèè.
Èçäàòåëüñòâî
ÖÊ ÂËÊÑÌ
«Ìîëîäàÿ
ãâàðäèÿ».

3.   Àñòðîíîìû
íàáëþäàþò.
Èçäàòåëüñòâî
«Íàóêà».

4.   «Ñîâåòñêàÿ
Ýíöèêëîïåäèÿ».

5.   Ïàðîëü-ÁÒÀ
Èçäàòåëüñòâî
«Äåòñêàÿ
ëèòåðàòóðà».

6.   Астрономия в ее развитии.
Издательство «Просвещение»