Журнал Радио 2 номер 1946 год. Радио в астрономии

Журнал Радио 2 номер 1946 год. Радио в астрономии П. О. Чечик

Полвека назад изобретение А. С. Попова положило вдчало развитию радиотехники. Первые годы радиотехника рассматривалась только как средство связи, но затем, в особенности после появления электронной лампы, радиотехнические методы начали проникать в различные области науки и техники. Такое проникновение одной отрасли знания в другую всегда ведет к взаимному обогащению.

Астрономия является одной из самых древних наук. Картина звездного неба, всегда привлекала к себе внимание людей. Первыми астрономами были египетские жрецы, научившиеся по звездам определять наступление разливов Нила, Астрономы изобрели часы, календарь, способы определения географической широты и долгоггы. Именно для нужд астрономии в первую очередь начала развиваться математика. Развитие физики и механики далю астрономам технические средства для изучения неба, а в последнее время на помощь астрономам пришли электротехника и радиотехника. К телескопам были добавлены спектрографы, фотоэлементы, электрофотометры и пр. В астрономии возник новый раздел — астрофизика. Электротехиичеокое и радиотеоническое оборудование, используемое в астрономической практике, разнообразно, часто весьма сложно и привлекает в астрономию электро- и радиоспецалистов.

СЛУЖБА ВРЕМЕНИ

Самой большой услугой, которую оказала радиотехника астрономии, бьло решение «великой задачи долготы», имеющее ислючителъное значение для ориентировки на суше и на море.

Для того чтобы узнать местоположение корабля, надо определить широту и долготу данного места. Широта определяется высотой полюса мира над горизонтом. Высоту эту можно узнать по наблюдениям околополярных звезд. Для определения долготы надо возможно точнее знать местное время и время на каком-иибудь определенном меридиане, принятом за начальный. Долгота представляет собою угол между меридианом данного места и начальным меридианам. За начальный меридиан условились принимать меридиан, проходящий через Гринвичскую (близ Лондона) обсерваторию. Земля делает в сутки один оборот вокруг своей оси, т. е. за 24 часа поворачивается на 360°. Следовательно, если в Гринвиче в' какой-то момент 12 часов, а в данном месте 14 ч. 30 м., то долгота данного места относительно Гринвичского меридиана определится из разности Гринвичского и местного времени: 14 ч. 30 м.— 12 ч. = 2 ч.. 30 м.

или восточной долготы.

Местное время можно определить по звездам, а как узнать, который час на Гринвичском меридиане? Насколько сложной казалась раньше эта задача, когда не было ни радио, ни телеграфа, ни даже точных часов, можно судить по объявлению, которое в 1714 году было сделано английским парламентом — «Сто тысяч рублей премии получит тот, кто найдет способ, перевозить время».

Когда удалось построить точмые часы — хронометры, казалось, что задача почти разрешена. Хронометры поверялись перед отплытием корабля в какой-одабудь обсерватории. Они должны были хранить на кораблях время Гринвичского меридиана.

Но, конечно, даже самые лучшие часы не могли в течение долгого времени ходить совершенно точно, не говоря уже о возможных случаях поломки и порчи часов.

Когда был изобретен и получил распространение проволочный телеграф, дело значительно улучшилось, преимущественно, конечно, для тех пунктов, которые имели телеграфную связь.

Радикальное решение задачи дала радиотехника. Первые опыты передачи сигаалов времени по радио были произведены в США еще в 1904 году, когда радиотехника только начинала становиться на ноги.

Требования к точности определения времени все возрастали. Темп жизни ускорялся. В практической астрономии (возникла иовая отрасль, весьма быстро развившаяся и известная сейчас под названием службы времени. Всем радиолюбителям хорошо знакомы передающиеся трижды в день сипналы точного времени. Сигналы эти передаются уже много, лет Службой времени Государственного астрономического института имени Штернберга. Последняя точка сигнала дает время с точдосггыо ±0,02 секунды. Для обыденной практики эта точность представляется чрезмерной, но для определения долгот или разведывательных работ она оказывается уже недостаточной. Кроме того, по одной только точке проверить хронометры трудно. Для этой цели существуют специальные передачи так называемых «ритмических сипналов». Регулярная передача ритмических сигналов времени у нас начата Пулковской обсерваторией в 1920 году. Сущность этой системы сводится к использованию принципа биений. Маятник часов, передающих сигналы времени, укорачивается, поэтому ход часов ускоряется по сравнению с обычтыми часами. Число ударов или замыкания контактов, которые делают такие «часы-нониус», равно 61 в минуту вместо 60 у обычных часов. Если слушать одновременно часы обычные и сигналы, принятые по радио от часов-нониус, то можно заметить периодические совпадения и расхождения их ударов. Моменты совпадений замечаются и затписьваются.

Сеанс ритмических сигналов состоит из пяти серий и длится пять минут. Эти сигналы передаются телеграфными радиостанциями на волнах 13 000—18 000 т и поэтому широкой публике почти неизвестны. В последние годы эти передачи дублируются и на коротких волнах.

Пользуясь ритмическими сигналами, штурман корабля может теперь несколько раз в сутки сверять свои судовые хронометры с часами обсерватории. Так решена была «великая задача долготы».

ФОТОЭЛЕМЕНТ В АСТРОНОМИЧЕСКОМ ПРИБОРЕ

Но это далеко не единственное применение радиотехники в астрономии. Все глубже и глубже проникают в разные отделы астрономии, и в частности в службу времени, электроника и радиотехнические методы.

Технологический процесс современной службы времени состоит в основном из трех разделов: определения времени, хранения времени и распространения времени. Мы рассказали выше о распространении времени, но и определение и хранение времени благодаря использованию радиотехнических методов подверглись в последнее время значительньм усовершенствованиям.

Определение времени сводится к фиксации моментов прохождения звезд через меридиан. Наблюдения ведутся каждую ясную ночь с помощью прибора, который носит название пассажного инструмента. Точность наблюдений определяется главным образом искусством астронома-наблюдателя. Поэтому задача автоматизации наблюдений является весьма важной. На помощь пришли фотоэлемент и электронная лампа. Над этой задачей трудились многие астрономы и радиотехники в разных странах. В СССР незадолго перед войной в Пулковской обсерватории профессору Н. Н. Павлову удалось построить фотоэлектрическую установку, которая была им приспособлена .к небольшому пассажному инструменту. Перед ученым стояла нелегкая задача: наблюдать слабые звезды и притом с помощью небольших астрономических инструментов; измерять электрические токи, которые лежат на пределе чувствительности современных электроизмерительных приборов (10-13 —10-15 ампера).


Общий вид помещения "Службы времени"

Проф. Н. Н. Павлов по счастливой случайности, будучи астрономом, горячо увлекался радиотехникой. Он разрешил задачу следующим образом. В своем пассажном инструменте он поместил вместо паутинных нитей специальную решетку, а сзади нее сурьмяно-цезиезый фотоэлемент. Свет от звезды, проходя через отверстия решетки, попадает на фотоэлемент, возбуждает в нем фототоки, которые после соответствующего усиления приводят в движение перо ондулятора. Длительная работа гароф, Н. Н. Павлова увенчгалась полным успехом, и ему удалось добиться от своей установки весьма большой чув-ствительности. Ему удавалось регистрировать звезды, которые при помощи этого инструмента наблюдать глазом уже трудно.

КВАРЦЕВЫЕ ЧАСЫ

Хранение времени до последнего времени производилось с помощью маятниковых часов. Высокая стабильность хода маятниковых часов обеспечивалась в первую очередь конструкцией и материалами, из которых изготовлялся сам маятник.

Кварцевые часы
Центрального
научно-
исследовательского
института геодезии
и картографии
Кварцевое кольцо -
основная часть
кварцевых часов

С помощью таких часов астрономия смогла вернуть часть своего долга радиотехнике, придя ей на помощь при измерениях частоты, где требовалась весьма высокая точность. Современная радиотехника предъявляла все более и более высокие требования к стабильности частоты своих устройств. Чтобы иметь возможность контролировать их частоту, строятся эталоны частоты, представляющие собой генераторы, стабилизованные кварцем. Такой эталон, для устройства которого приходится решать многие весьма сложные задачи стабилизации частоты, может с помощью специальных делителей частоты выделить ряд частот, например, 100 000, 10 000 и 1 000 пер/сек., которые могут быть использованы для градуировки других приборов. Но такой эталон сам нуждается в контроле. Вот для этого контроля и была привлечена Служба времени. Если понизить частоту эталонного генератора до 1 000 или 500 пер/сек. и нагрузить последнюю лампу эталона синхронным мотором, дающим одни оборот в секунду, то контакт, насаженный на ось этого мотора, дает одно замыкание в секунду. Сравнивая этот секундный контакт с секундным контактом астрономических часов, поправки которых известны из многочисленных наблюдений звезд, можно получить весьма точные поправки к эталонам частоты.

Вскоре оказалось, что для измерения небольших отрезков времени эталоны частоты более удобны, чем астрономические маятниковые часы. Крайне интересным было проверить возможность использования эталонов частоты в качестве астрономических часов. Такие радиочасы, получившие у астрономов название «кварцевых часов», имеют мнoгo преимуществ перед точнейшими маятниковыми часами: они малочувствительны к вибрациям и толчкам, не подвержены действию изменений силы тяжести и магнитного поля.

Радиотехника снова пришла на помощь астрономии. Кварцевые часы теперь признаются лучшими хранителями времени. Некоторые астрономы полагают, что с помощью кварцевых часов даже удастся обнаружить небольшие неправильности в суточном вращении Земли в течение года. В Центральном научно-исследовательском институте геодезии и картографии в Москве инженер П. С. Попов построил кварцевые часы, которые включены теперь в общую схему службы времени этого института, как первоклассный хранитель времени. Некоторые заграничные службы времени отказываются от маятниковых часов в пользу кварцевых, отводя маятниковым роль вторичных хранителей времени.

РАДИОВЫСТРЕЛ НА ЛУНУ

В первых числах января этого года иностранные газеты принесли сенсационное известие, что американские ученые установили «радиоконтакт» с Луной. Речь шла о том, что на Луну был послан направленный пучок радиоволн, которые, отразившись от Луны, возвратились обратно на Землю, и были приняты и зарегистрированы специальным радиоприемником. Было измерено время, прошедшее между моментом посылки сигнала и моментом приема отраженных волн на Земле, — оно оказалось равным 2,5 секунды. Таким образом, принимая скорость распространения электромагнитных волн в безвоздушном пространстверавной 300 000 km в секунду, получим, что луч прошел путь в 750 000 km или что расстояние от Земли до Луны равно 375000 km. Астрономы определяют это расстояние своими методами (параллактическими) и считают среднее расстояние от Луны до Земли равным 384 400 km (параллакс 57' 2", 7). Наибольшее и наименьшее расстояния Луны от Земли соответственно равны 406730 и 356 000 km. Астрономы определяют эти расстояния с большой точностью. Совместные радиотехнические и астрономические измерения позволят уточнить это расстояние и получить более точные данные о скорости распространения радиоволн. Как ни кажутся фантастическими газетные сообщения об этом опыте, как ни напоминают они романы Жюль Верна, они совершенно реальны. Установка, пославшая радиосигналы на Луну, представляет собой радиолокационную станцию.

Точных данных об установке, примененной для посылки сигнала на Луну, еще нет, но можно предположить, что станция должна была иметь мощность в импульсе, исчисляемую сотнями или тысячами киловатт, и работать на метровых волнах

Отсутствие подробных сведений об этом эксперименте не позволяет дать полную оценку его результатам. Несомненно, однако, что астрономия получает новое средство исследования. Использование его будет полезно и астрономии и радиотехнике.

Среди других задач, которыми занята современная астрономия и которые связаны с радиотехникой, следует отметить изучение Солнца и его деятельности. Солпие определяет всю жизнь на Земле, и поэтому интерес, который проявляет к нему человечество, понятен, но радиотехники имеют свой особый интерес к изучению Солнца и его деятельности. Уже давно было замечено, что на Солнце время от времени появляются пятна, иногда их бывает много, иногда мало. Наблюдениями установлено, что образование пятен имеет правильную периодичность. Бывают годы, когда в течение нескольких месяцев не появляется ни одного пятна. Такие гады называются годами минимума солнечной активности; наоборот, бывают годы, когда пятна большими группами наблюдаются почти каждый день, что соответствует максимуму солнечной деятельности. Оказалось, что период от одного минимума до другого минимума равен в среднем 11 годам. Последний минимум был в 1934 году, а максимум -в 1939 году. Следовательно, в. 1946 году мы вступаем в полосу усиления деятельности Солнца и максимума надо ждать в 1950 году.

Далее было обнаружено заметное влияние солнечной деятельности на земной магнетизм. В периоды максимума солнечной деятельности отмечается большое количество «магнитных бурь», во время которых магнитные стрелки начинают вести себя неспокойно. В это время увеличиваются также число и интенсивность северных сияний. В период увеличения активности Солнца наблюдается наибольшее число пропаданий радиосвязи. Теперь известны способы борьбы с нарушением прохождения радиоволн. Важно только своевременно предупредить о предстоящих нарушениям, чтобы иметь время подготовиться. Служба солнца, всая непрерывное наблюдение за явлениями на поверхности Солнца, в частности за числом, размерами и расположением солнечных пятен, немедленно сообщает результаты своих наблюдений в специальное бюро, которое одновременно получает сведения об изменениях магнитного поля Земли, а также от ионосферных станции, следящих за поведением верхних слоев атмосферы — ионосферы. Сопоставление и изучение всех перечисленных материалов позволяют работникам бюро составлять долгосрочные и краткосрочные прогнозы «радиопогоды».

Так астрономия возвращает свой долг радиотехнике.

Из иностранных журналов „ГОВОРЯЩИЙ ЖУРНАЛ"

Французское радиовещание организовало в Париже передачу по телефону бюллетеня информации. Бюллетень выходит каждые два часа. Он содержит самые последние новости. Услышать передачу можно, набрав на телефонной вертушке три первых буквы слова «Information» — «INF» и цифру 1.

Содержание бюллетеня обновляется каждые два часа специальным штатом сотрудников, прикрепленных к «Говорящему журналу». Продолжительность передачи «INF» не превышает трех минут.

Информация записывается па дисках и передается непрерывно в течение двух часов. Специальный оператор следит за прохождением адаптера по диску. Как только игла адаптера достигает конца диска, оператор устанавливает адаптер в исходное положение, т. е. на начало записи. Для непрерывной перегдачи «INF» в течение двух часов требуется всего две стороны диска.

Техника передачи информации «INF» во многом напоминает технику передачи «Время», существующей в Московской телефонной сети.

Перечисленные примеры связи радиотехники с астрономией, конечно, далеко не полны. Мы не упоминали об электрофотометрии, о новых приборах, разработанных радиотехниками для измерения слабейших световых потоков с помощью электронных умножителей, о применении телевизионных методов для наблюдения солнечной короны, о приборе, названном «Короновизор», и о многих более мелких применениях радиотехнических методов н электронных приборов в астрономии.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 2 номер 1946 год






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.