Будзиновський І. А., Цвєтков Л. І., Юровский Ю. Ф. Кримська астрофізична обсерваторія, п. Науковий, Крим – 98409, Україна Тел. (380-0654) 237370; e-mail: lits@mail.ylt.crimea.com

Анотація – Під час спостережень сонячного затемнення 31 травня 2003 в каналі поляризації на хвилі 13.5 мм виявлено поярчаніе на лімбі Місяця, викликане або відображенням радіохвиль від її поверхні, або рефракцією радіохвиль в навколомісячній плазмі.

I. Вступ

Положення Місяця відомо з високою точністю, тому радіозатменія використовуються для локалізації радіоджерел, вимірювання їх кутових розмірів і для визначення розподілу радіояскравості в межах джерела, так як при цьому виключаються похибки вимірювань, пов’язані з рефракцією радіохвиль в атмосфері Землі і неточностями в прив’язці діаграми спрямованості антени до небесних координат [1]. Проте Місяць є не диском, а сферичним тілом, в результаті чого крива затемнення джерела має деякі особливості, незрозумілі з точки зору класичної дифракції на краю непрозорого екрану [2]. Смуга сонячного затемнення 31 травня 2003 проходила по території Лабораторії радіоастрономії НДІ КрАО, що дозволило використовувати для спостережень володіє високою чутливістю Великий радіотелескоп РТ-22 і отримати записи, придатні для вивчення деталей процесу затемнення.

II. Основна частина

Fig. 1. Position of the observed zones during eclipse

Рис. 1. Зони, які супроводжував радіотелескоп протягом затемнення.

Апаратура. Супергетеродина радіометр радіотелескопу на хвилі 13.5/1/111/1 реєстрував параметри Стокса / і V [3]. Флуктуаційна чутливість при постійній часу 1 з становила близько

1 К, Рівень паразитного просочування з каналу / в канал V був близько 0.2%. Частота цифрових відліків кожного каналу становила 1 Гц. Квантування сигналу вироблялося на 1024 рівня.

Методика спостережень. Радіотелескоп протягом затемнення черзі супроводжував 8 зон небесної сфери, положення яких показано на рис.1. Протягом 12 хв спостереження за кожною зоною № 1-4 Місяць відкривала радіовипромінювальні ділянки диска Сонця. У зонах 6 і 7 за Місяцем знаходилося «холодне» небо без помітного радіовипромінювання.

Рис. 2. Ескіз переміщення лімба Місяця по пелюсткам діаграми спрямованості і зміни в каналі кругової поляризації.

Fig. 2. The Moon limb movement across antenna lobes and variations in circular polarization

Результати. При відкритті радіовипромінювальних зон Сонця № 1-4 реєструвалося поява цир-кулярной поляризованого сигналу, в той час як вихід Місяця з діаграми спрямованості і відкриття «холодного» неба не супроводжувалося змінами поляризації (криві № 6 та № 7). Відсутня циркулярно поляризоване сигнал і при перетині лімбом Місяця основного пелюстка діаграми спрямованості (позиція 2 лімба Місяця на рис.2). Радіокарти Сонця, отримані напередодні затемнення і відразу після його закінчення, свідчать про те, що від ділянок диска № 1-4 поляризоване випромінювання не спостерігалося. Тому поява поляризації слід віднести до ефектів затемнення.

Інтерпретація. Місяць є не диском, а сферичним тілом. Промені, які падають на лімб Місяця під невеликим кутом, будуть відбиватися від її поверхні. Коефіцієнт відбиття при ковзному падінні хвилі на межу розділу двох середовищ близький до одиниці [4], тому яркостная температура відбитого сигналу порівнянна з радіояскравості Сонця, тобто істотно перевищує власне випромінювання Місяця.

Відомо, що параболічна антена має крос-поляризаційні пелюстки [5], розташовані в площинах, що утворюють кут 45 ° з площиною Е основного пелюстки. Положення пелюсток щодо траєкторії Місяця протягом затемнення 31.05.2003 г показано на рис.2. При наближенні Місяця під час затемнення до діаграми спрямованості відбитий сигнал буде перетинати спочатку один з крос-поляризаційних пелюсток (Позиція

1 лімба Місяця на рис.2) і канал кругової поляризації запише проходження області відбитого сигналу через цей пелюстка. При подальшому переміщенні відбиває області Місяця з положення 1 в положення 2 циркулярно-поляризований сигнал буде відсутній через одночасне перетину верхнього і нижнього (по рис.2) пелюсток протилежного знака, а відбитий сигнал запишеться в каналі інтенсивності як добавка до радіопотоку від поверхні Сонця. Протягом переміщення Місяця з положення 2 в положення 3 відбудеться перетин останнього крос-поляризаційного пелюстки і в каналі кругової поляризації знову запишеться його проходження.

Якщо Місяць проектується на «холодну» небо, то відбиток від її лімбовой області відсутня через відсутність проходить потоку випромінювання. Власне теплове випромінювання Місяця (криві № 6 і 7 на рис.2) виявилося занадто слабким для впевненої реєстрації варіацій поляризації при її проходження по пелюсткам антени.

При відбитті від поверхні Місяця радіояскравості відображення не може перевершувати радіояскравості Сонця. Однак інтенсивність поляризованого сигналу виявилася в 5 разів більше. Тому можна вважати, що поярчаніе на лімбі Місяця виникає в результаті рефракції радіохвиль в іоносфері місячної, при якій виникає фокусування відбитого сигналу [2].

I. Висновок

1. Під час затемнення на лімбі Місяця виникає відображення знаходиться за нею джерела випромінювання.

2. Інтенсивність відбиття свідчить на користь існування рефракції радіохвиль в навколомісячній плазмі.

II. Список літератури

[1] Hazard С., Маскеу М. В., Shimmins A. J. Investigation of the radio source ЗС 273 by the method of lunar occultation analysis. / / Nature.-1963.-V.197, № 4872.-P.1037-[2] Юровский Ю. Ф., Альварес О. Дифракція і відображення радіохвиль від лімба Місяця під час сонячних затемнень. / / М.: Наука, Изв. Кримської астрофіз. обе.-1977. – T.57.-C.169-176.

[3] Моїсеєв І. Г., Нестеров Н. С., Нікітін П. С., Стреп-ка І. Д. Изв. Кримської астрофіз. обидві .. М.: Наука, 1992, т. 85, с.35-44.

[4] Калітеевскій Н. І. Хвильова оптика. Вид. «Вища школа» .1978. 383 с.

[5] Айзенберг Г. 3. Антени ультракоротких хвиль. Связьіз-дат, 1957. – 699 с.

MOON-LIMB REFLECTION OF RADIO WAVES DURING SOLAR ECLIPSE ON MAY 31, 2003

Budzinovskaya I. A., Tsvetkov L. I., Yurovsky Yu. F. Crimean Astrophysical Observatory Nauchnyy, Crimea – 98409, Ukraine Phone: (0654) 237370; e-mail: lits@mail. ylt. Crimea, com

Abstract – During observations of a solar eclipse on May 31, 2003, a zone of brightness was discovered in the Moon limb in a polarization channel at a 13.5-mm wave. This was either due to the reflection of radio waves from its surface or to the their refraction in the circumlunar plasma.

I.  Introduction

The position of the Moon is known with high accuracy, therefore radio eclipses are used to localize radio sources, measure their angular dimensions and identify the distribution of radio brightness [1]. However, the Moon is not a disk but a spherical body, therefore the eclipse curve has certain features that could not be explained in terms of classical diffraction [2]. The solar eclipse on May 31, 2003 passed across the territory of the Radio Astronomy Laboratory, Crimean Astrophysical Observatory, which allowed for an RT-22 large radio telescope to be utilised and records to be obtained suitable for a subsequent detailed study of the eclipse process.

II.  Main part

Equipment. Stokes parameters I and V at a 13.5-mm wavelength were registered. Sensitivity was approx. 1 K, spurious leakage from channel I to channel V was about 0.2 % [3].

Observation technique. The radio telescope tracked in turn eight zones whose position is shown in Fig. 1. During 12-minute tracking of zones 1-4 the Moon uncovered radiating areas in the Sun disk. A ‘cold’ sky without any noticeable radiation was behind the Moon in zones 6 and 7.

Results. A circularly-polarized signal was registered when radiating zones 1-4 were uncovered in the Sun (Fig. 2). The opening of the ‘cold’ sky was not accompanied by any changes in polarization (curves 6, 7). Therefore, polarization should be attributed to the effects of the eclipse of a bright source.

Interpretation. The Moon is not a disk but a spherical body, thus beams may be reflected from its side [4]. The brightness temperature of the reflected signal is comparable to the radio brightness of the Sun, i. e. considerably exceeds the Moon selfradiation.

The parabolic antenna has cross-polarization lobes [5] shown in Fig. 2. When the reflected signal area crosses the first lobe (position 1 of the Moon in Fig. 2), a circularly-polarized signal is recorded. With the reflecting Moon area moving from position 1 to position 2 the polarized signal is absent due to a simultaneous intersection of top and bottom (Fig. 2) lobes of opposite sign. When the Moon moves from position 2 to position

3,  the circular polarization is registered again due to the crossing of the last cross-polarized lobe.

If the Moon is projected onto the ‘cold sky, there is no reflection from its side due to the absence of a radiation flux. The Moon thermal self-radiation (curves 6 and 7 in Fig. 2) is too weak for a consistent recording of variations in polarization.

III.  Conclusions

1. During an eclipse a source located behind the Moon is reflected on its limb.

2.The intensity of the reflection corroborates the existence of radio-wave refraction in the circumlunar plasma.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»