ОТРАЖЕНИЕ РАДИОВОЛН ОТ ЛИМБА ЛУНЫ ВО ВРЕМЯ СОЛНЕЧНОГО ЗАТМЕНИЯ 31 МАЯ 2003 г.

April 3, 2012 by admin Комментировать »

Будзиновская И. А., Цветков Л. И., Юровский Ю. Ф. Крымская астрофизическая обсерватория, п. Научный, Крым – 98409, Украина Тел. (380-0654) 237370; e-mail: lits@mail.ylt.crimea.com

Аннотация – Во время наблюдений солнечного затмения 31 мая 2003 г. в канале поляризации на волне 13.5 мм обнаружено поярчание на лимбе Луны, вызванное либо отражением радиоволн от ее поверхности, либо рефракцией радиоволн в окололунной плазме.

I.  Введение

Положение Луны известно с высокой точностью, поэтому радиозатмения используются для локализации радиоисточников, измерения их угловых размеров и для определения распределения радиояркости в пределах источника, так как при этом исключаются погрешности измерений, связанные с рефракцией радиоволн в атмосфере Земли и неточностями в привязке диаграммы направленности антенны к небесным координатам [1]. Однако Луна является не диском, а сферическим телом, в результате чего кривая затмения источника имеет некоторые особенности, необъяснимые с точки зрения классической дифракции на краю непрозрачного экрана [2]. Полоса солнечного затмения 31 мая 2003 г. проходила по территории Лаборатории радиоастрономии НИИ КрАО, что позволило использовать для наблюдений обладающий высокой чувствительностью Большой радиотелескоп РТ-22 и получить записи, пригодные для изучения деталей процесса затмения.

II.  Основная часть

Fig. 1. Position of the observed zones during eclipse

Рис. 1. Зоны, которые сопровождал радиотелескоп в течение затмения.

Аппаратура. Супергетеродинный радиометр радиотелескопа на волне 13.5/1/111/1 регистрировал параметры Стокса / и V [3]. Флуктуационная чувствительность при постоянной времени 1 с составляла около

1  К, Уровень паразитного просачивания из канала / в канал V был около 0.2 %. Частота цифровых отсчетов каждого канала составляла 1 Гц. Квантование сигнала производилось на 1024 уровня.

Методика наблюдений. Радиотелескоп в течение затмения поочередно сопровождал 8 зон небесной сферы, положение которых показано на рис.1. В течение 12 мин слежения за каждой зоной № 1-4 Луна открывала радиоизлучающие участки диска Солнца. В зонах 6 и 7 за Луной находилось «холодное» небо без заметного радиоизлучения.

Рис. 2. Эскиз перемещения лимба Луны по лепесткам диаграммы направленности и изменения в канале круговой поляризации.

Fig. 2. The Moon limb movement across antenna lobes and variations in circular polarization

Результаты. При открытии радиоизлучающих зон Солнца № 1-4 регистрировалось появление цир- кулярно поляризованного сигнала, в то время как выход Луны из диаграммы направленности и открытие «холодного» неба не сопровождалось изменениями поляризации (кривые № 6 и № 7). Отсутствует циркулярно поляризованный сигнал и при пересечении лимбом Луны основного лепестка диаграммы направленности (позиция 2 лимба Луны на рис.2). Радиокарты Солнца, полученные накануне затмения и сразу после его окончания, свидетельствуют о том, что от участков диска № 1-4 поляризованное излучение не наблюдалось. Поэтому появление поляризации следует отнести к эффектам затмения.

Интерпретация. Луна является не диском, а сферическим телом. Лучи, падающие на лимб Луны под небольшим углом, будут отражаться от ее поверхности. Коэффициент отражения при скользящем падении волны на границу раздела двух сред близок к единице [4], поэтому яркостная температура отраженного сигнала сравнима с радиояркостью Солнца, т. е. существенно превышает собственное излучение Луны.

Известно, что параболическая антенна имеет кросс-поляризационные лепестки [5], расположенные в плоскостях, образующих угол 45° с плоскостью Е основного лепестка. Положение лепестков относительно траектории Луны в течение затмения 31.05.2003 г показано на рис.2. При приближении Луны во время затмения к диаграмме направленности отраженный сигнал будет пересекать сначала один из кросс-поляризационных лепестков (позиция

1    лимба Луны на рис.2) и канал круговой поляризации запишет прохождение области отраженного сигнала через этот лепесток. При дальнейшем перемещении отражающей области Луны из положения 1 в положение 2 циркулярно-поляризованный сигнал будет отсутствовать из-за одновременного пересечения верхнего и нижнего (по рис.2) лепестков противоположного знака, а отраженный сигнал запишется в канале интенсивности как добавка к радиопотоку от поверхности Солнца. В течение перемещения Луны из положения 2 в положение 3 произойдет пересечение последнего кросс-поляризационного лепестка и в канале круговой поляризации опять запишется его прохождение.

Если Луна проецируется на «холодное» небо, то отражение от ее лимбовой области отсутствует из-за отсутствия проходящего потока излучения. Собственное тепловое излучение Луны (кривые № 6 и 7 на рис.2) оказалось слишком слабым для уверенной регистрации вариаций поляризации при ее прохождения по лепесткам антенны.

При отражении от поверхности Луны радиояркость отражения не может превосходить радиояркость Солнца. Однако интенсивность поляризованного сигнала оказалась в 5 раз больше. Поэтому можно полагать, что поярчание на лимбе Луны возникает в результате рефракции радиоволн в лунной ионосфере, при которой возникает фокусировка отраженного сигнала [2].

I.    Заключение

1.      Во время затмения на лимбе Луны возникает отражение находящегося за ней источника излучения.

2.      Интенсивность отражения свидетельствует в пользу существования рефракции радиоволн в окололунной плазме.

II.    Список литературы

[1]  Hazard С., Маскеу М. В., Shimmins A. J. Investigation of the radio source ЗС 273 by the method of lunar occultation analysis.// Nature.-1963.-V.197, № 4872.-P.1037-[2] Юровский Ю. Ф., Альварес О. Дифракция и отражение радиоволн от лимба Луны во время солнечных затмений.// М.: Наука, Изв. Крымской астрофиз. обе.-1977.- T.57.-C.169-176.

[3]  Моисеев И. Г., Нестеров Н. С., Никитин П. С., Стреп- ка И. Д. Изв. Крымской астрофиз. обе.. М.: Наука, 1992, т. 85, с.35-44.

[4]  Калитеевский Н. И. Волновая оптика. Изд. «Высшая школа».1978. 383 с.

[5] Айзенберг Г. 3. Антенны ультракоротких волн. Связьиз- дат, 1957. – 699 с.

MOON-LIMB REFLECTION OF RADIO WAVES DURING SOLAR ECLIPSE ON MAY 31, 2003

Budzinovskaya I. A., Tsvetkov L. I., Yurovsky Yu. F. Crimean Astrophysical Observatory Nauchnyy, Crimea – 98409, Ukraine Phone: (0654) 237370; e-mail: lits@mail. ylt. Crimea, com

Abstract – During observations of a solar eclipse on May 31, 2003, a zone of brightness was discovered in the Moon limb in a polarization channel at a 13.5-mm wave. This was either due to the reflection of radio waves from its surface or to the their refraction in the circumlunar plasma.

I.  Introduction

The position of the Moon is known with high accuracy, therefore radio eclipses are used to localize radio sources, measure their angular dimensions and identify the distribution of radio brightness [1]. However, the Moon is not a disk but a spherical body, therefore the eclipse curve has certain features that could not be explained in terms of classical diffraction [2]. The solar eclipse on May 31, 2003 passed across the territory of the Radio Astronomy Laboratory, Crimean Astrophysical Observatory, which allowed for an RT-22 large radio telescope to be utilised and records to be obtained suitable for a subsequent detailed study of the eclipse process.

II.  Main part

Equipment. Stokes parameters I and V at a 13.5-mm wavelength were registered. Sensitivity was approx. 1 K, spurious leakage from channel I to channel V was about 0.2 % [3].

Observation technique. The radio telescope tracked in turn eight zones whose position is shown in Fig. 1. During 12-minute tracking of zones 1-4 the Moon uncovered radiating areas in the Sun disk. A ‘cold’ sky without any noticeable radiation was behind the Moon in zones 6 and 7.

Results. A circularly-polarized signal was registered when radiating zones 1-4 were uncovered in the Sun (Fig. 2). The opening of the ‘cold’ sky was not accompanied by any changes in polarization (curves 6, 7). Therefore, polarization should be attributed to the effects of the eclipse of a bright source.

Interpretation. The Moon is not a disk but a spherical body, thus beams may be reflected from its side [4]. The brightness temperature of the reflected signal is comparable to the radio brightness of the Sun, i. e. considerably exceeds the Moon selfradiation.

The parabolic antenna has cross-polarization lobes [5] shown in Fig. 2. When the reflected signal area crosses the first lobe (position 1 of the Moon in Fig. 2), a circularly-polarized signal is recorded. With the reflecting Moon area moving from position 1 to position 2 the polarized signal is absent due to a simultaneous intersection of top and bottom (Fig. 2) lobes of opposite sign. When the Moon moves from position 2 to position

3,  the circular polarization is registered again due to the crossing of the last cross-polarized lobe.

If the Moon is projected onto the ‘cold sky, there is no reflection from its side due to the absence of a radiation flux. The Moon thermal self-radiation (curves 6 and 7 in Fig. 2) is too weak for a consistent recording of variations in polarization.

III.  Conclusions

1. During an eclipse a source located behind the Moon is reflected on its limb.

2.The intensity of the reflection corroborates the existence of radio-wave refraction in the circumlunar plasma.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты