Интерферометрия всегда в новостях, а на радиочастотах уже давно...
Популярная пресса всегда говорит о прямом «взаимодействии» двух волн, когда они приходят, но могут ли они указать точную фазу отдельной волны?
Разве Телескоп Горизонта Событий и новый LOHAR не делают это, «записывая» фазы входящих радиоволн, а затем сравнивая и сопоставляя их с помощью специализированного программного обеспечения?
PS: Когда амплитуда волны максимальна, это означает, что «сила» (мощность или энергия) волны максимальна, верно? Как измерять в эВ или джоулях (энергия) или ваттах (мощность)? Таким образом, детекторы могут обнаруживать и записывать амплитуду (амплитуды) и, следовательно, фазу (фазы)?
И если вы знаете время, проходящее между максимумами энергии, вы можете таким же образом узнать и частоту/длину волны?...
Кроме того, есть ли независимый способ узнать направление линий электрического поля? Чтобы узнать, находится ли амплитуда волны в этот момент «выше» или «ниже» пресловутой линии? Итак, вы узнаете, получите ли вы конструктивную или деструктивную интерференцию, если другая волна той же частоты, также с максимальной амплитудой, пересечет с ней пути?
PPS: Если одиночная очень короткая волна или всплеск проходят детектор с минимальной амплитудой, может ли детектор не обнаружить их?
Как именно радиоастрономы обнаруживают (и регистрируют) фазы волн для интерферометрии?
Популярная пресса всегда говорит о прямом «взаимодействии» двух волн, когда они приходят, но могут ли они указать точную фазу отдельной волны?
tl;dr: Это хороший вопрос. Не существует такой вещи, как «точная фаза отдельной волны», только разность фаз между волнами имеет какое-то реальное значение в интерферометрических наблюдениях.
Слово «фаза» мы постоянно слышим во всех формах интерферометрии, а также в радиотехнике, электротехнике, аудиотехнике, технике и обработке сигналов, в популярной печати и даже в научной фантастике.
У вольтметров два щупа, а не один. Нет абсолютного потенциала (гравитационного, электрического и т. д.), есть только разность потенциалов . Показания, которые они отображают, представляют собой электрический потенциал «+» щупа минус потенциал «-» щупа.
То же самое и с фазой волны.
Если это, скажем, частота ~ 1 ГГц при ударе по антенне, то фаза изменяется на полные 360 ° каждую наносекунду. Технически, если вы усилите, а затем оцифруете эту волну 10 раз в наносекунду, вы увидите изменение фазы примерно на 36° между оцифровками.
Но это само по себе ничего вам не скажет, вы уже знаете, что это ~ 1 ГГц, так что это то, что вы ожидаете.
Однако вы можете одновременно оцифровывать два сигнала: ваш сигнал ~1 ГГц и сверхстабильный генератор с частотой 1 ГГц, который использует атомные часы для справки.
Теперь, если ваш сигнал имеет частоту, скажем, 1,000001 ГГц, и вы сравните фазы двух сигналов, вы увидите, что разность фаз увеличивается на 360° каждую миллисекунду *.
Но это легче сделать, смешивая два сигнала нелинейным образом и прослушивая пульсацию в 1 кГц между ними. (Так работает AM и коротковолновое радио).
Интерферометры обычно берут две или более выборки сигнала, интерферируют их и смотрят только на разность фаз.
В первоначальных экспериментах по астрономической интерферометрии (как радио, так и оптической) свет собирался двумя соседними коллекторами, а затем объединялся в середине, где они интерферировали, так что измерялась разность фаз между ними.
В больших современных массивах, таких как VLA, ALMA или LOHAR, сигналы от многих приемников сначала индивидуально оцифровываются, затем собираются вместе в большой комнате, полной электроники (в основном, специализированных компьютеров) и математически интерферируются компьютерной программой. Эти большие машины называются корреляторами.
Например, для ALMA сигналы от каждой антенны передаются на коррелятор через оптоволоконное соединение.
Но они не делают этого на частоте сигнала, которая может достигать 1 ТГц, потому что ее невероятно сложно оцифровать. Сначала они понижают его до более низкой частоты порядка нескольких ГГц, а затем оцифровывают.
Они распределяют стабильную частоту гетеродина (LO) для преобразования с понижением частоты по волокну, а также для сохранения фазовой стабильности.
В случае Event Horizon Telescope или EHT тарелки разбросаны по всей Земле. Они не могут соединить их оптоволоконными линиями с достаточной пропускной способностью, надежностью и непрерывностью, поэтому вместо этого они регистрируют разность фаз между входящим сигналом и локальным генератором, который подключен к местным атомным часам и получает некоторую помощь от GPS.
Это недостаточно стабильно, поэтому они одновременно записывают сигналы от другого сильного, известного радиообъекта и включают его в поток данных.
Все это записывается на локальные жесткие диски, которые возвращаются в центральное место, где интерферометрия снова выполняется в программном обеспечении.
рога
рога
ооо