15.08 - 23:58

Атмосферу Земли предложили использовать как линзу телескопа


 

Ученый оценил возможность использования преломления света в атмосфере Земли для проведения астрономических наблюдений. Результаты работы показывают, что подобная атмосферная линза будет весьма эффективна и позволит достичь увеличения яркости сигнала в тысячи раз. В итоге получается, что метровый детектор на оптимальной орбите будет усиливать сигнал примерно как обычный телескоп диаметром около 150 метров, пишет исследователь в препринте на arXiv.org.

Основной задачей телескопов является увеличение яркости далеких объектов, что достигается за счет фокусировки света с большой площади. Обычно для этого используется комбинация оптических приборов двух видов: линз или искривленных зеркал. Использование крупных элементов и накопление сигнала обеспечивают возможность регистрации намного более тусклых объектов, чем доступны для наблюдения невооруженным глазом.

На данный момент в процессе строительства находятся три самых крупных телескопа с монолитными зеркалами — это Гигантский Магелланов телескоп (24,5 метра), Тридцатиметровый телескоп (30 метров) и Чрезвычайно большой телескоп ELT (39,3 метра). Столь крупные приборы позволяют исследовать экстремально тусклые тела, но при этом также стоят астрономически дорого — более одного миллиарда долларов США каждая обсерватория. Космические обсерватории еще более затратны: оценочная стоимость телескопа «Джеймс Уэбб» со скромным по земным меркам диаметром зеркала в 6,5 метров превысила 10 миллиардов долларов.

Существует несколько футуристических проектов телескопов, которые опираются не только на созданные человеком оптические приборы, но и на естественные тела. Например, есть идея использовать искривление траекторий лучей света в гравитационном поле Солнца для фокусировки изображения. В таком случае приемник, расположенный на фокальной линии, сможет получать прямые изображения экзопланет размером около мегапикселя. Однако гравитационный фокус Солнца расположен очень далеко, примерно на 550 астрономических единицах от светила.

Дэвид Киппинг (David Kipping) из Колумбийского университета в США оценил возможность использования атмосферы Земли в качестве линзы телескопа — «терраскопа». Принцип его работы основан на относительно слабом преломлении света воздухом. Этот эффект легко наблюдать, так как именно он ответственен за красный цвет неба на восходе и закате. Более специфическим проявлением является искажение положений объектов около горизонта: в частности, Солнце кажется примерно на полградуса (то есть на один диаметр) выше над горизонтом, чем оно фактически находится.

Терраскоп будет обладать значительной степенью хроматизма, то есть будет фокусировать свет разной длины волны на разном расстоянии, в результате формирую фокальную линию, а не точку. Так как воздушный слой отклоняет волны оптического диапазона только примерно на один градус у поверхности Земли, то эта линия будет начинаться примерно на 85 процентах расстояния между планетой и Луной и уходить на бесконечность. Соответственно, детектор такого телескопа необходимо установить на орбите с высотой в сотни тысяч километров, но не далее радиуса Хилла (размера области гравитационного доминирования Земли), иначе он будет захвачен Солнцем.
Атмосфера по сравнению с обычно используемыми линзами представляет собой сложный объект. Основная особенность — изменение плотности и, следовательно, коэффициента преломления с высотой. Поэтому сильнее всего фокусируется свет вблизи поверхности, но также необходимо избегать блокирования света как самой Землей, так и облаками, подавляющее число которых расположено не выше 10 километров.

Дополнительными сложностями являются наличие в атмосфере различных аэрозолей и ее собственное свечение. Молекулы взвешенных в воздухе веществ поглощают свет на определенных частотах, что необходимо учитывать и по возможности избегать. Из-за свечения атмосфера никогда не бывает полностью темной, что также затрудняет наблюдения. К тому же, атмосфера распухает или сжимается в зависимости от температуры, что влияет на расстояние до фокуса.

Киппинг предлагает заблокировать нежелательную область при помощи коронографа, то есть специальной пластины, загораживающей центральную часть кадра, что обычно используется для наблюдения короны Солнца. Согласно его расчетам, оптимально расположить детектор как можно дальше, то есть примерно на одном радиусе Хилла. В таком случае он будет собирать свет, преломленный воздухом не ниже 13,7 километров над поверхностью Земли. При этом поглощение в атмосфере составит менее 10 процентов.

Результирующее увеличение потока энергии для терраскопа с диаметром в один метр должно составить порядка 45 тысяч для максимальной экспозиции в 20 часов, но из-за яркого свечение атмосферы на дневной стороне эта величина будет примерно в два раза меньше. Получается, что метровый терраскоп будет примерно также эффективен в плане изучения тусклых объектов, как и 150-метровый телескоп на поверхности Земли.

https://nplus1.ru/

Ключевые слова:
Читайте также:

Состояние печени: 5 его разрушителей и 5 защитников

Печень является основным органом для обмена веществ и детоксикации, и если она страдает, то страдает все тело.
Подробнее »»

Шведские ученые создают пластырь для определения меланомы

Специалисты из шведского университета Мальме находятся в процессе создания инструмента для простого и быстрого определения злокачесвенных родинок. Они надеются, что новый инструмент, похожий пластырь, будет диагностировать подозрительные родинки в течение
Подробнее »»

Названы самые вредные продукты для желудка

Согласно утверждениям экспертов, однозначно вредным для желудка продуктам можно отнести, в первую очередь, газированные сладкие напитки.
Подробнее »»

8 опасных последствий, которые проявляются в связи с употреблением алкоголя

Многие ученые утверждают, что регулярное употребление алкоголя наносит организму сокрушительный ущерб, при этом разрушительный процесс может быть достаточно медленным.
Подробнее »»

Санофи поставила в Украину вакцины для военнослужащих

Компания Санофи в Украине осуществила поставку вакцин для вакцинации 255 украинских военнослужащих, направленных для выполнения миротворческой миссии ООН в декабре текущего года, сообщила пресс-служба компании.
Подробнее »»

Читайте также:
18.11 - 05:51

Мужчина решил сменить пол, когда стал стариком

72-летний житель Великобритании в почтенном возрасте понял, что пора менять жизнь.
Подробнее »»

18.11 - 05:50

Этот популярный напиток категорически запрещен при простуде

Почему горячий чай с лимоном может быть вреден.
Подробнее »»

18.11 - 04:45

Защитник от рака витамин А: как его получать

Дефицит витамина А бьет по иммунной системе, при этом повышается восприимчивость к инфекциям и растет вероятность возникновения рака.
Подробнее »»

18.11 - 04:17

Тренер рассказал, как за 5 минут в день убрать низ живота не вставая с постели

Вопрос похудения актуален,важно скорректировать фигуру и прикладывать максимум времени и усилий.
Подробнее »»

17.11 - 23:47

Как и когда лучше пить молоко: ответ врачей

Молоко — продукт, который мы употребляем еще из детства.
Подробнее »»

17.11 - 22:45

Эти продукты облегчают боль в горле

С наступлением холодов уберечься от простуды становиться все тяжелее.
Подробнее »»

17.11 - 22:15

5 угрожающих сердцу факторов, опасность которых недооценивают

Многие люди задаются вопросом, почему они страдают от сердечно-сосудистых заболеваний, когда они не курят и не имеют избыточного веса, выполняют физические упражнения.
Подробнее »»

17.11 - 20:42

Названы продукты с высоким уровнем пищевого риска

Специалисты по страхованию жизни, кроме прочих угроз безмятежному существованию человека, выделяют также пищевые риски — употребление в пищу продуктов, которые могут нанести вред организму
Подробнее »»

17.11 - 20:33

Как переносят грипп любители электронных сигарет: объясняют эксперты

Вейпы повышают риск заражения вирусом?
Подробнее »»

17.11 - 18:40

Назван вкусный способ улучшить работы мозга

Работу мозга можно улучшить с помощью семян черного тмина
Подробнее »»

17.11 - 18:34

Установлена истинная причина кариеса

Здоровый зуб бактерии разрушить не могут, а в 20% растворе сахара они вообще погибают.
Подробнее »»

17.11 - 18:32

Соблюдая эти правила, можно провести зиму без гриппа и ОРВИ

Холодная погода становится идеальной средой для гриппа, инфекций и прочих неприятностей.
Подробнее »»

17.11 - 17:21

Диетологи объяснили, что происходит с организмом, когда вы пропускаете прием пищи

Бессистемное голодание вместо потери веса приносит лишь проблемы, которые так сразу и не свяжешь с пропуском приемов пищи
Подробнее »»

17.11 - 14:22

Названы простые способы, помогающие избежать похмелья

Многим любителям горячительных напитков хорошо известны симптомы похмелья: тяжелая голова, тошнота и жажда.
Подробнее »»

17.11 - 12:28

Лечим выпадение волос: мазь из лопуха, лосьон из лука и травяной отвар

Женщин приводит в волнение вид выпавших волос. Если их на расческе слишком много, недалеко до паники.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...