人們使用巨型反波鏡接收太陽電波,經研究太陽的電波種類複雜

2021-01-12 鶯囀碧窗深

想要了解太陽的輻射人類還是用到專門的儀器去接收這些來自遙遠太陽的輻射,就像使用巨型收音機接收無線電波一樣,我們經常看到一種巨大的向鍋一樣的天文儀器就是用來接收太陽電波的。

太陽的光譜從紅外去延展到射電的長波區域,這些來自太陽的射電波有時相當強烈,足以幹擾地上所發的短波,在1920年英國的雷達接收器上收到非常強烈的射電波。最早的觀測者注意到射電波的強度和變化情況。現在人們經常觀測到來自太陽的射電波,這些波的波長在8毫米和10毫米之間。

研究這些射電波的儀器是很靈敏的無線電接收機。接收極短的輻射波的儀器是一個金屬的大鏡面,有些大的非常驚人。在這種反波鏡的焦點上有一根小小的天線,隨著就是放大器,它具有不可思議的靈敏度和穩定性。由天線接收的能量經過放大之後以電流的形式被記錄下來。如果將這些能量送到揚聲器中,揚聲器就能發出太陽的聲音。一般來說這些射電波的接收器都是單色的,它們只能檢查和測量某一種狹窄頻帶內的輻射波,一個頻率一經過選定就會經常使用。

太陽雖然是一個非常強大的發射站,但是距離太遙遠了,地球上接收到的能量還是非常微弱的。所以想要像通常收音機那樣任意選擇一個頻率是非常困難的。但是人類的智慧更加高超這些困難已經被解決了。射電望遠鏡的主要局限性便是它們的指向性的欠缺。它們總是把幾度內的波混淆在一起。為了確定太陽表面的發射點人們使用複雜幹涉儀的裝置或者求助於日食時的觀測。

星球的射電研究雖然有這種困難存在,但是射電天文學有它獨特的優點。光學望遠鏡會因為雲和霧失去功效,但是這阻礙在射電面前都是小事。赫茲波很容易就穿越過天上雲霧的障礙,只有暴風雨的天氣才會干擾它們的接收。

反而是用來接收太陽射電波的儀器對於一切噪聲,比如汽車、飛機、各種電動機發射出來的電波,它們都非常的靈敏。所以修建射電天文臺觀測臺的時候總是選擇遠離工業中心、飛機和一切電臺的地方。

為了研究太陽的射電現象,我們需要明白色球和日冕的氣層裡原子都是遭到高度電離的,所以那裡含有大量的自由電子。這樣的電子氣會吸收電磁波,越短的波吸收完全需要的電子氣的密度也要越大。電子氣就像是一個捕捉電波的網,對於長波網眼不需要非常的密只要日冕的稀薄氣體就足夠了,可是要捕捉短波就需要色球中電子很密的網。人們只能用擋住波的網去吸收在太陽大氣內層發出的波,地面上收到的長波都是從太陽的上層大氣發出來的。

有一種極微弱的輻射即使太陽上沒有黑子活動的時候也存在,觀測者把這種輻射叫做平靜的太陽。對于波長几釐米的波來說,平靜的太陽就像一個1萬度的黑體那樣在輻射。除了平靜的太陽的輻射外,人們還觀測到和黑子有關聯的射電波。這些波的性質按照波長具有區別,它們和黑子面積有緊密的聯繫但是和黑子的位置無關,當黑子在經過地球的日面中心線附近的時候,發現一種強烈而無規則的呈現點狀的輻射,每一點經歷只有幾秒鐘,這種叫做射電暴的電波。

關於太陽射電的知識,上面介紹了人們用來接收太陽射電的儀器以及太陽上集中較為特殊的射電波。人類使用巨大的金屬反波鏡接收這些來自太陽的輻射,因為這些儀器非常容易受到噪音的幹擾,所以射電接收天文臺常常建立在郊外。太陽上發出的波長越長的波一般是來自太陽大氣的越外層,因為波長短的波會被太陽大氣本身吸收就像一張捕電網一樣。太陽平靜的時候發出一種叫做平靜的太陽的輻射,黑子的活動和太陽輻射也有關係,有一種叫電磁暴的輻射就和黑子活動精密相關。

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