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地球の大気の不透明度: 電波の窓はより長い波長に及びます。

電波窓とは、地球の大気圏を透過する電波スペクトルの領域である。通常、電波窓の観測範囲の下限は約10MHz（λ≈30m）である。最適な地上観測地点で達成可能な最良の上限は約1THz（λ≈0.3mm）である。[ 1 ] [ 2 ]

電波窓は天文学において重要な役割を果たしています。1940年代まで、天文学者は測定や観測に可視光線と近赤外線のスペクトルしか利用できませんでした。電波望遠鏡の発達により、電波窓の利用範囲はますます広がり、天体物理学者に貴重な観測データを提供する電波天文学の発展につながりました。[ 3 ]

下限と上限に影響を与える要因

無線ウィンドウの周波数範囲の下限と上限は固定されておらず、さまざまな要因によって異なります。

中赤外線の吸収

上限は、酸素（O2）、二酸化炭素（CO2）、水（H2O）などの大気分子の振動遷移の影響を受けます。これらの分子のエネルギーは、中間赤外線光子のエネルギーに匹敵します。これらの分子は、地球に向かう中間赤外線の大部分を吸収します。[ 4 ] [ 5 ]

電離層

電波窓の下限周波数は、周波数が約 30 MHz (λ > 10 m) 以下の電波の電離層屈折に大きく影響されます。 [ 6 ] 10 MHz (λ > 30 m) 未満の電波は、電離層によって宇宙空間に反射されます。[ 7 ]下限周波数は電離層の自由電子密度に比例し、プラズマ周波数​​と一致します。 ここで、は Hz 単位のプラズマ周波数​​、および立方メートルあたりの電子数単位の電子密度です。これは太陽光に大きく依存するため、の値は昼と夜で大きく変化し、通常、日中は低くなるため電波窓の下限周波数は低下し、夜間は高くなるため電波窓の下限周波数は上昇します。ただし、これは太陽活動と地理的な位置によっても異なります。[ 8 ]fp＝9北e、{\displaystyle f_{p}=9{\sqrt {N_{e}}},}fp{\displaystyle f_{p}}北e{\displaystyle N_{e}}北e{\displaystyle N_{e}}

対流圏

アタカマ大型ミリ波干渉計は、チリの標高 5,000 メートル (16,000 フィート) のチャナントール高原に建設された66台の電波望遠鏡からなる天文干渉計です。

観測を行う際、電波天文学者は、天体が高周波数範囲でより強度の大きいスペクトル線を発するため、電波窓の上限を1 THzの最適値へと拡張しようと試みる。 [ 9 ]対流圏水蒸気は、その共鳴吸収周波数帯域が22.3 GHz (λ ≈ 1.32 cm)、183.3 GHz (λ ≈ 1.64 mm)、および323.8 GHz (λ ≈ 0.93 mm) であるため、上限に大きく影響する。対流圏酸素の60 GHz (λ ≈ 5.00 mm) および118.74 GHz (λ ≈ 2.52 mm) の帯域も上限に影響する。[ 10 ]水蒸気の問題に対処するため、多くの観測所は気候がより乾燥した高高度に建設されている。[ 11 ]しかし、酸素が電波の伝播に干渉することを避けることはほとんどできない。[ 12 ]

無線周波数干渉

電波窓の幅は電波干渉の影響も受け、特定の波長域での観測を妨げ、電波天文学の観測データの品質を低下させます。[ 13 ]

参照

参考文献

  1. ^コンドン, ジェームズ・J.; ランサム, スコット・M. (2016).エッセンシャル・ラジオ・アストロノミー.プリンストン大学出版局. p. 1. ISBN 978-0-691-13779-7。
  2. ^ 「1 はじめに‣ 電波天文学の基礎」www.cv.nrao.edu . 2021年12月27日閲覧。
  3. ^ウィルソン、トーマス;ロルフス、クリステン。ヒュッテマイスター、スザンヌ (2016)。電波天文学のツール。ベルリン: Springer-Verlag GmbH。1 ～ 2ページ 。ISBN 978-3-662-51732-1. OCLC  954868912 .
  4. ^ Liou, Kuo-Nan; Yang, Ping; Takano, Yoshihide (2016).氷結晶による光散乱：基礎と応用. Cambridge University Press . p. 251. doi : 10.1017/CBO9781139030052 . ISBN 978-1-139-03005-2. OCLC  958454932 .
  5. ^リッチー、グラント（2017年）「大気化学：地表から成層圏まで」ワールドサイエンティフィック誌、p.68、ISBN 978-1-78634-175-4. OCLC  957339640 .
  6. ^アンダーソン, ジョン・B.; ヨハネソン, ロルフ (2005). 『情報伝達を理解する』 ピスカタウェイ, ニュージャージー; ホーボーケン, ニュージャージー: IEEE Press , Wiley-Interscience . p. 110. ISBN 978-0-471-67910-3. OCLC  56103934 .
  7. ^ヴォルフガング、トルゲ;ミュラー、ユルゲン (2012)。測地学。ベルリン：デ・グルイテル。 p. 121.ISBN​ 978-3-11-020718-7. OCLC  987088700 .
  8. ^ワーニック、カール F.;ロブ・マスカント。イヴァシナ、マリアンナ V. (2018)。電波天文学、リモートセンシング、衛星通信用のフェーズドアレイ。ケンブリッジ大学出版局。 p. 5.ISBN​ 978-1-108-42392-2. OCLC  1032582026 .
  9. ^ウィルソン、トーマス;ロルフス、クリステン。ヒュッテマイスター、スザンヌ (2016)。電波天文学のツール。Springer-Verlag GmbH。 p. 4.ISBN​ 978-3-662-51732-1. OCLC  954868912 .
  10. ^ Otung, Ifiok (2021).通信工学の原理. Wiley . p. 390. ISBN 978-1-119-27402-5. OCLC  1225565245 .
  11. ^ Karttunen、Hannu (2007)。基本的な天文学。ベルリン: Springer-verlag。 p. 72.ISBN​ 978-3-540-34143-7. OCLC  860603182 .
  12. ^会議論文集. IEEE . 1990. p. 241. ISBN 978-0-87942-557-9. OCLC  25175353 .
  13. ^マクナリー、デレク (1994). マクナリー、デレク; ユネスコ (編).消えゆく宇宙：天文学への環境的悪影響：ユネスコ主催会議議事録. ケンブリッジ; ニューヨーク:ケンブリッジ大学出版局. p. 93. ISBN 978-0-521-45020-1. OCLC  29359179 .
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