Ventana de radio

La ventana de radio es la región del espectro radioeléctrico que penetra en la atmósfera terrestre . Normalmente, el límite inferior del rango de la ventana de radio tiene un valor de aproximadamente 10 MHz (λ ≈ 30 m); el mejor límite superior alcanzable desde sitios óptimos de observación terrestre es igual a aproximadamente 1 THz (λ ≈ 0,3 mm). ^[1]^[2]

Desempeña un papel importante en la astronomía; hasta la década de 1940, los astrónomos solo podían utilizar los espectros visible e infrarrojo cercano para sus mediciones y observaciones. Con el desarrollo de los radiotelescopios , la ventana de radio se volvió cada vez más utilizable, lo que llevó al desarrollo de la radioastronomía , que proporcionó a los astrofísicos datos de observación valiosos. ^[3]

Factores que afectan los límites inferior y superior

Los límites inferior y superior del rango de frecuencias de la ventana de radio no son fijos; dependen de una variedad de factores.

Absorción del infrarrojo medio

El límite superior se ve afectado por las transiciones vibracionales de las moléculas atmosféricas como el oxígeno (O ₂ ), el dióxido de carbono (CO ₂ ) y el agua (H ₂ O), cuyas energías son comparables a las energías de los fotones del infrarrojo medio : estas moléculas absorben en gran medida la radiación del infrarrojo medio que se dirige hacia la Tierra. ^[4]^[5]

Ionosfera

El límite inferior de frecuencia de la ventana de radio se ve muy afectado por la refracción ionosférica de las ondas de radio cuyas frecuencias están aproximadamente por debajo de 30 MHz (λ > 10 m); ^[6] las ondas de radio con frecuencias por debajo del límite de 10 MHz (λ > 30 m) son reflejadas de vuelta al espacio por la ionosfera. ^[7] El límite inferior es proporcional a la densidad de electrones libres de la ionosfera y coincide con la frecuencia del plasma : donde es la frecuencia del plasma en Hz y la densidad de electrones en electrones por metro cúbico. Dado que depende en gran medida de la luz solar, el valor de cambia significativamente del día a la noche, siendo generalmente más bajo durante el día, lo que lleva a una disminución del límite inferior de la ventana de radio y más alto durante la noche, lo que provoca un aumento del extremo de frecuencia inferior de la ventana de radio. Sin embargo, esto también depende de la actividad solar y de la posición geográfica. ^[8] $f_{p}=9{\sqrt {N_{e}}},$ $estilo de visualización f_{p}}$ $N_{e}$ $N_{e}$

Troposfera

Al realizar observaciones, los radioastrónomos intentan extender el límite superior de la ventana de radio hacia el óptimo de 1 THz, ya que los objetos astronómicos dan líneas espectrales de mayor intensidad en el rango de frecuencias más altas. ^{[9] El vapor de agua} troposférico afecta en gran medida al límite superior, ya que sus bandas de frecuencia de absorción resonante son 22,3 GHz (λ ≈ 1,32 cm), 183,3 GHz (λ ≈ 1,64 mm) y 323,8 GHz (λ ≈ 0,93 mm). Las bandas del oxígeno troposférico a 60 GHz (λ ≈ 5,00 mm) y 118,74 GHz (λ ≈ 2,52 mm) también afectan al límite superior. ^[10] Para abordar el problema del vapor de agua, muchos observatorios se construyen a grandes altitudes donde el clima es más seco. ^[11] Sin embargo, se pueden hacer pocas cosas para evitar la interferencia del oxígeno con la propagación de las ondas de radio. ^[12]

Interferencia de radiofrecuencia

El ancho de la ventana de radio también se ve afectado por la interferencia de radiofrecuencia que dificulta las observaciones en ciertos rangos de longitud de onda y socava la calidad de los datos de observación de la radioastronomía. ^[13]

Véase también

Referencias

^ Condon, James J.; Ransom, Scott M. (2016). Radioastronomía esencial. Princeton University Press . pág. 1. ISBN 978-0-691-13779-7.
^ "1 Introducción‣ Radioastronomía esencial". www.cv.nrao.edu . Consultado el 27 de diciembre de 2021 .
^ Wilson, Thomas; Rohlfs, Kristen; Huettemeister, Susanne (2016). Herramientas de la Radioastronomía. Berlín: Springer-Verlag GmbH . págs. 1–2. ISBN 978-3-662-51732-1.OCLC 954868912 .
^ Liou, Kuo-Nan; Yang, Ping; Takano, Yoshihide (2016). Dispersión de luz por cristales de hielo: fundamentos y aplicaciones. Cambridge University Press . p. 251. doi :10.1017/CBO9781139030052. ISBN 978-1-139-03005-2.OCLC 958454932 .
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^ Anderson, John B.; Johannesson, Rolf (2005). Entendiendo la transmisión de información. Piscataway, NJ; Hoboken, NJ: IEEE Press , Wiley-Interscience . p. 110. ISBN. 978-0-471-67910-3.OCLC 56103934 .
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^ Wilson, Thomas; Rohlfs, Kristen; Huettemeister, Susanne (2016). Herramientas de la Radioastronomía. Springer-Verlag GmbH . pag. 4.ISBN 978-3-662-51732-1.OCLC 954868912 .
^ Otung, Ifiok (2021). Principios de ingeniería de comunicaciones. Wiley . p. 390. ISBN 978-1-119-27402-5.OCLC 1225565245 .
^ Karttunen, Hannu (2007). Astronomía fundamental. Berlín: Springer-verlag . pag. 72.ISBN 978-3-540-34143-7.OCLC 860603182 .
^ Actas de congresos. IEEE . 1990. pág. 241. ISBN. 978-0-87942-557-9.OCLC 25175353 .
^ McNally, Derek (1994). McNally, Derek; Unesco (eds.). El universo en desaparición: impactos ambientales adversos en la astronomía: actas de la conferencia patrocinada por la Unesco. Cambridge; Nueva York: Cambridge University Press . p. 93. ISBN 978-0-521-45020-1.OCLC 29359179 .

[1] Condon, James J.; Ransom, Scott M. (2016). Radioastronomía esencial. Princeton University Press . pág. 1. ISBN 978-0-691-13779-7.

[2] "1 Introducción‣ Radioastronomía esencial". www.cv.nrao.edu . Consultado el 27 de diciembre de 2021 .

[3] Wilson, Thomas; Rohlfs, Kristen; Huettemeister, Susanne (2016). Herramientas de la Radioastronomía. Berlín: Springer-Verlag GmbH . págs. 1–2. ISBN 978-3-662-51732-1.OCLC 954868912 .

[4] Liou, Kuo-Nan; Yang, Ping; Takano, Yoshihide (2016). Dispersión de luz por cristales de hielo: fundamentos y aplicaciones. Cambridge University Press . p. 251. doi :10.1017/CBO9781139030052. ISBN 978-1-139-03005-2.OCLC 958454932 .

[5] Ritchie, Grant (2017). Química atmosférica: de la superficie a la estratosfera. World Scientific . p. 68. ISBN 978-1-78634-175-4.OCLC 957339640 .

[6] Anderson, John B.; Johannesson, Rolf (2005). Entendiendo la transmisión de información. Piscataway, NJ; Hoboken, NJ: IEEE Press , Wiley-Interscience . p. 110. ISBN. 978-0-471-67910-3.OCLC 56103934 .

[7] Torge, Wolfgang; Müller, Jürgen (2012). Geodesia. Berlín: De Gruyter . pag. 121.ISBN 978-3-11-020718-7.OCLC 987088700 .

[8] Warnick, Karl F.; Maaskant, Rob; Ivashina, Marianna V. (2018). Conjuntos en fase para radioastronomía, teledetección y comunicaciones por satélite. Prensa de la Universidad de Cambridge . pag. 5.ISBN 978-1-108-42392-2.OCLC 1032582026 .

[:0-9] Wilson, Thomas; Rohlfs, Kristen; Huettemeister, Susanne (2016). Herramientas de la Radioastronomía. Springer-Verlag GmbH . pag. 4.ISBN 978-3-662-51732-1.OCLC 954868912 .

[10] Otung, Ifiok (2021). Principios de ingeniería de comunicaciones. Wiley . p. 390. ISBN 978-1-119-27402-5.OCLC 1225565245 .

[11] Karttunen, Hannu (2007). Astronomía fundamental. Berlín: Springer-verlag . pag. 72.ISBN 978-3-540-34143-7.OCLC 860603182 .

[12] Actas de congresos. IEEE . 1990. pág. 241. ISBN. 978-0-87942-557-9.OCLC 25175353 .

[13] McNally, Derek (1994). McNally, Derek; Unesco (eds.). El universo en desaparición: impactos ambientales adversos en la astronomía: actas de la conferencia patrocinada por la Unesco. Cambridge; Nueva York: Cambridge University Press . p. 93. ISBN 978-0-521-45020-1.OCLC 29359179 .