Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Р. в. 21 см оказалась эфф. средством исследования Вселенной. Ок. половины массы галактич. межзвёздного вещества составляет атомарный водород, находящийся в ося. состоянии. Его можно исследовать только по излучению Р. в. 21 см; никаким др. образом эта важнейшая составная часть космич. вещества себя не проявляет. Поэтому Р. в. 21 см даёт ценные, часто уникальные сведения о строении и распределении материи в космич. пространстве.
Интенсивность Р. в. 21 CM содержит иепосредств. информацию о числе атомов нейтрального водорода на луче зрения (за исключением направлений иа нек-рые плотные облака, центр и аитицентр Галактики, в к-рых межзвёздный газ непрозрачен в этой линии), а частота и профиль линии позволяют определить по эффекту Доплера лучевые скорости Vjt водорода. В соответствии С моделью дифференц. вращения Галактики эти дан-
Ть, К
Профиль радиолинии Я — 21 см 1 в направлении области Лебедь X. По оси абсцисс отложена лучевая скорость (Dr), ПО ОСИ ОрДИ- 60 нат — яркостная температура линии (Tb).
20
иые дают возможность определить расстояние до излучающих объектов, т. е. иайти распределение нейтрального водорода. Исследования Р. в. 21 см позволили установить, что нейтральный водород в Галактике в оси. заключён в очень тонком (? 220 пк) и ровном слое около её плоскости. Лишь на периферии на расстояниях, превышающих 10—12 кпк от центра Галактики, слой водорода размывается до 1000 пк по толщине и отклоняется от галактич. плоскости. В распределении водорода довольно отчётливо выделяются спиральные рукава, к-рые прослеживаются до больших расстояний. На рис. приведён профиль Р. в. 21 см в направлении области Лебедь X (а=20л28т, 6 — 42°). Отчётливо видны максимумы излучения, соответствующие отд. спиральным рукавам. Наиб, интенсивный максимум при ^h= 3 км/с соответствует ближайшему к Солнцу т. н. Орионову рукаву, максимум при vR — = 40 км/с — Персееву рукаву. Внутри рукавов нейтральный водород распределён неравномерно, в них выделяются вытянутые вдоль плоскости Галактики комплексы облаков с характерными размерами « 200 X X 50 пк. Получены данные о зависимости ср. концентрации нейтрального водорода от галактоцентрнч. расстояния и о детальном распределении водорода в отд. галактич. областях, в т. ч. в галактическом центре.
1?, км/с
Излучение Р. в. 21 см наблюдалось также от большого числа др. галактик, что позволило установить отношение массы нейтрального водорода к общей массе галактики в зависимости от её типа. Доля нейтрального водорода увеличивается при переходе от галактик типа Sa к неправильным, достигая для последних десятков процентов. Мяи. кол-во нейтрального водорода найдено у элляптич. галактик; для подавляющего большинства из иих доля нейтрального водорода по массе составляет — 0,1%. Для ряда ближайших галактик по Р. в. 21 см получены распределения нейтрального водорода в них и кривые вращения (см. Вращение галактик). Ценные данные получены также по красному смещению Р. в. 21 см. Линия зарегистрирована более чем от 100 галактик, изменение частоты лииии соответствует удалению галактик с разл. скоростями (до —10* км/с) при хорошей корреляции с красным смещением оптич. линий. Линия водорода, обнаруженная в спектре удалённого виегалактич. источника — квазара ЗС 286, оказалась смещённой с частоты
1420,4 МГц до 839,4 Мгц, что соответствует красному смещению 2 = 0,692. Полученные данные существенно способствовали развитию теории расширения Вселенной.
Обнаруженная в межзвёздной среде и ставшая эфф. средством исследования космич. пространства Р. н. 21 см нашла также важное земное применение. На её основе разработаны т. и. активные квантовые стандарти частоты. Для создания достаточной интенсивности Р. в. 21 см в земных условиях используют вынужденное испускание фотонов атомами водорода. Из источника, в к-ром под влиянием электрич. разряда при низком давлении происходит диссоциация молекулярного водорода, вылетает пучок атомов водорода. В сортирующем устройстве с помощью маги, поля происходит сортировка атомов: возбуждённые атомы поступают в кварцевую камеру, находящуюся в объёмном резонаторе, настроенном на частоту линии 21 см, а невозбуждонные — отклоняются в сторону. При достаточной плотности потока атомов, поступающих в камеру, в резонаторе возникает самовозбуждающаяся генерация на частоте Р. в.
21 см (подробнее см. Водородный генератор). Ширпиа Р. в. 21 см в таком водородном генераторе всего 1 Гц. По этой причине квантовый стандарт частоты, работающий на Р. в. 21 см, имеет высокую точность. В радиоастрономии этот стандарт как наиб, стабильный используется в качестве гетеродина в системах радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами.
Лит.: Шкловский И. С., Космическое радиоизлучение, М., 1956; Каплан С. А., Пикельнер С. Б.. Физика межзвездной среды, М., 1979. Р. Л. Сороченко,
РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ - раздел астрономии, исследующий тела Солнечной системы с помощью отражённых ими радиоволн, посланных передатчиком с Земли или космич. аппарата (КА). Объектами исследования Р. а. являются планеты и спутники, кометы, солнечная корона.
