МЕРЦАНИЙ МЕТОД

Мерцаний метод - Рис. 1. Плазменные облака и межпланетном пространстве. Из Солнца происходит непрерывное истечение плазмы в виде т.н. солнечного ветра, к-рый заполняет околосолнечное и межпланетное пространство. В результате окружающий нас звёздный мир мы видим через неоднородное ионизованное вещество - облака плазмы (рис. 1), к-рые по-разному (в зависимости от длины волны) влияют на проходящее сквозь них излучение. На оптич. излучение межпланетная плазма практически не влияет, но в диапазоне радиоволн, особенно на метровых волнах, это влияние существенно. Неоднородности солнечного ветра явл. для радиоволн, но существу, своеобразными "линзами". Отдельная "линза" (облако ионизованного газа) в зависимости от структуры может концентрировать (усиливать) или, наоборот, рассеивать (ослаблять) излучение радиоисточника (рис. 2). Рис. 2. Интенсивность сигнала от точечного космического радиоисточника в месте наблюдения. Принимаемый сигнал зависит от числа облаков плазмы на луче зрения и скорости их движения, а также от времени. Влияние неоднородностей плазмы тем сильнее, чем ближе к Солнцу направление наблюдения, т.к. в этом случае на луче зрения больше облаков и в них выше концентрация частиц. Облака движутся с определённой скоростью в межпланетном пространстве, и поэтому принимаемое излучение то усиливается, то ослабляется. Радиоисточник мерцает подобно видимым звёздам, но мерцания звезд (в оптич. диапазоне) обусловлены неоднородностями в атмосфере Земли. Величина (амплитуда) мерцаний зависит от количества облаков на луче зрения. Она растёт с ростом числа облаков, но когда их становится настолько много, что в двух соседних направлениях их количество практически не меняется, мерцания исчезают. Амплитуда мерцаний зависит также от угловых размеров источника. Если размеры источника велики по сравнению с размерами "линз", то мерцания излучения от отдельных его точек накладываются друг на друга и сглаживаются. Рис. 3. Записи прохождения радиоисточников через диаграмму направленности радиотелескопа: а - мерцания сигнала от точечного источника, б - отсутствие мерцаний сигнала от протяжённого источника (плавное изменение сигнала связано с прохождением источника через диаграмму направленности антенны). На рис. 3 показаны записи интенсивности излучения от радиоисточников разных угловых размеров. Наблюдается явление, известное для оптического излучения: звёзды (точечные источники) мерцают, а планеты (протяжённые источники), не говоря уже о Луне или Солнце, не мерцают. Т.о., зная зависимость изменения амплитуды мерцаний (меры мерцаний) от количества облаков на луче зрения (оно определяется расстоянием от Солнца), можно судить о размерах источника радиоизлучения. Кроме солнечного ветра на луче зрения находятся межзвёздная среда и ионосфера Земли. Неоднородности этих сред также влияют на проходящее через них излучение радиоисточников. Но угловые размеры и скорости их движения отличаются от скоростей межпланетных облаков плазмы. Характерное время мерцаний по этой причине отличается в разных случаях и составляет примерно 1 с для межпланетной среды и около 30 минут для ионосферы и межзвёздной среды. Т.о., неоднородности ионизованных сред явл. "инструментом" с высоким угловым разрешением, определяемым угловыми размерами "линз". Угловое разрешение в случае мерцаний на неоднородностях ионосферы достигает неск. угловых минут дуги, на межпланетных неоднородностях - долей секунды дуги и на межзвёздных достигает 10-6 секунды дуги. Именно благодаря М. м. ещё на заре радиоастрономии были открыты дискретные источники космич. радиоизлучения (источники конечных угловых размеров). Изменение сигнала от радиоисточника Лебедь А было связано с мерцанием на неоднородностях ионосферы, размер источника оказался 0,5'. Методом мерцаний были измерены на метровых и дециметровых волнах угловые размеры многих космич. объектов, к-рые не превышали неск. сотых секунды дуги. Было установлено, что верхний предел угловых размеров пульсаров составляет ~ 10-7 угловой секунды. Таково макс. угловое разрешение, достигнутое в астрономии. Однако М. м., несмотря на высокое угловое разрешение, имеет ограниченные возможности. Ограничения связаны с узким диапазоном длин волн и, что более существенно, с возможностью определять лишь эффективные размеры источника, но не его структуру. На волнах сантиметрового, и тем более миллиметрового, диапазона данный метод не эффективен из-за прозрачности среды ("линзы" перестают работать). В то же время на этих волнах становится прозрачной плотная ионизованная атмосфера, окружающая ядра квазаров и радиогалактик. В результате структура этих областей, физ. процессы, протекающие в них, становятся доступными для исследований. Детальные измерения тонкой структуры ядер квазаров и радиогалактик, а также областей звездообразования проводятся радиоинтерферометрами со сверхдлинными базами с угловым разрешением, достигающим 10-5 секунды дуги. М. м. получил широкое применение не только для определения угловых размеров радиоисточников, но и для исследования межзвёздной среды и солнечного ветра. Этим методом были определены размеры и скорости облаков ионизованного газа в межпланетной и межзвёздной средах. (Л.И. Матвеенко)