ФАРАДЕЯ ЭФФЕКТ

Фарадея эффект - вращение плоскости (в общем случае эллипса) поляризации эл.-магн. волны при распространении ее в гиротропной среде. Наиболее важным в астрофизике частным случаем гиротропной среды явл. разреженная плазма с магн. полем. В ней для каждого направления и частоты излучения имеетсяя два типа независимо распространяющихся собств. колебаний (нормальных волн, НВ) с различными (вообще говоря, эллиптическими) поляризациями (см. Поляризация электромагнитного излучения), разными показателями преломления n1 и n2 и коэфф. поглощения k1 и k2. Распространяющаяся в плазме поляризованная волна явл. когерентной суперпозицией НВ, имеющих разные фазовые скорости: c/n1 и c/n2. Это различие приводит к изменению вдоль направления распространения сдвига фаз между колебаниями в составляющих НВ [; интеграл берется вдоль пути, проходимого излучением], т.е. изменению в расстоянием поляризации результирующей волны. Ф.э. возникает в важном частном случае, когда поляризации НВ близки к круговым, т.е. при , - электронная циклотронная частота, - угол между магн. полем и направлением распространения излучения. Угол поворота эллипса поляризации , при . Здесь - электронная ленгмюровская частота, N - электронная концентрация, B - магн. поле; все величины в ед. СГС. Эта ф-ла применима к достаточно разреженной плазме () для частот, не слишком близких к . Кроме того, подразумевается, что на пути распространения волна не испытывает поглощения или рассеяния (). Ф.э. особенно важен в радиоастрономии. Так, напр., в межзвездной среде для N=0,1 см3, Гс (=2,8 Гц) и =0 на пути L=100 пк=3,1 см угол ( в см), что дает =73 рад для =3 м и =0,73 рад для =30 см. Измерение на разных длинах волн угла ориентации эллипса поляризации излучения далекого радиоисточника позволяет определить меру вращения , т.е. дает информацию о плотности межзвездного газа, магн. поле и расстояние до источника. Ф.э. может также возникать при прохождении излучения сквозь плазму в самом источнике. Напр., в солнечной короне при N=108 см-3, B=10 Гс, =0 на пути L=1010 см угол , т.е. 1$" align="absmiddle" width="39" height="15" > для $" align="absmiddle" width="26" height="13" >0,06 см. Часто Ф.э. приводит к уменьшению степени линейной поляризации излучения (фарадеевская деполяризация). Напр., если протяженный вдоль луча зрения источник линейно поляризованного (в одном направлении) излучения находится в плазме с магн. полем, то от разных частей источника наблюдатель принимает излучение с различно ориентированной (из-за разных путей L) поляризацией, что уменьшает поляризацию суммарного излучения. Из-за этого, в частности, поляризация синхротронного излучения в плоскости Галактики наблюдается только в направлениях, перпендикулярных магн. полю, где Ф.э. мал. Фарадеевская деполяризация возникает также вследствие конечной ширины полосы частот приемной аппаратуры, когда изменение в этой полосе не мало: 1$" align="absmiddle" width="132" height="18" > ( - рабочая частота). В оптически толстой плазме (т.е. при ) Ф.э. существен, если 1$" align="absmiddle" width="39" height="15" > на средней длине волне пробега фотона, т.е. при 1$" align="absmiddle" width="256" height="18" >. Если в плазме возникают фотоны, поляризация к-рых не совпадает с поляризацией НВ (напр., при синхротронном излучении релятивистских электронов или при томсоновском рассеянии), то при 1$" align="absmiddle" width="37" height="13" > происходит деполяризация (нарушается фазовая связь между НВ) из-за хаотич. распределения излучающих или рассеивающих частиц; при тзлучение распространяется в плазме и выходит из нее в виде некогерентной смеси НВ. В частности, при магн. поле уменьшает линейную поляризацию для длин волн \lambda_*\equiv 2\pi\sqrt(2e/3B_( -))\simeq 1,12\cdot 10^(-4)B^(-1/2)$" align="absmiddle" width="294" height="22" > см, где . Для Гс попадает в оптич. диапазон, а для Гс - в рентгеновский. Т.о., измерение спектра линейной поляризации оптич. и рентг. источников позволяет определять магн. поле в излучающей области. Лит.: Железняков В.В., Электромагнитные волны в космической плазме, М., 1977; Долгинов А.З., Гнедин Ю.Н., Силантьев Н.А., Распространение и поляризация излучения в космической среде, М., 1979. (Г.Г. Павлов)