Янски

редактировать

Знак jansky (символ Jy, множественное число janskys) не- СИ единица спектральной плотности потока или спектральной энергетической освещенности, особенно используемой в радиоастрономии. Это эквивалентно 10 ватт на квадратный метр на герц.

Плотность потока или монохроматический поток, S, источника является интегралом спектральной яркости, B, над телесным углом источника :

S = ∬источник B (θ, ϕ) d Ω. {\ displaystyle S = \ iint \ limits _ {\ text {source}} B (\ theta, \ phi) \, \ mathrm {d} \ Omega.}

{\ displaystyle S = \ iint \ limits _ {\ text {source}} B (\ theta, \ phi) \, \ mathrm {d} \ Omega.}

Устройство названо в честь первопроходца радиоастронома США Karl Guthe Jansky и определяется как

1 Jy = 10 - 26 Вт ⋅ м - 2 ⋅ Hz - 1 {\ displaystyle 1 ~ {\ text {Jy}} = 10 ^ {- 26} ~ { \ text {W}} \ cdot {\ text {m}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}}

{\ displaystyle 1 ~ {\ text {Jy}} = 10 ^ {- 26} ~ {\ text {W}} \ cdot {\ text {m}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}}

(SI )

1 Ян = 10 - 23 эрг ⋅ с - 1 ⋅ см - 2 ⋅ Гц - 1 {\ displaystyle 1 ~ {\ text {Jy}} = 10 ^ {- 23} ~ {\ text {erg}} \ cdot {\ text {s}} ^ {- 1} \ cdot {\ text {cm}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}}

{\ displ aystyle 1 ~ {\ text {Jy}} = 10 ^ {- 23} ~ {\ text {erg}} \ cdot {\ text {s}} ^ {- 1} \ cdot {\ text {cm}} ^ { -2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}}

(cgs ).

Так как jansky получается путем интегрирования по всему исходному телесному углу, это наиболее просто используется для описания точечных источников; например, Третий Кембриджский каталог радиоисточников (3C) дает результаты в janskys.

Для протяженных источников поверхностная яркость часто описывается в единицах янски на телесный угол; например, карты дальнего инфракрасного диапазона (FIR) со спутника IRAS представлены в мегаянских градусах на стерадиан (MJy·sr).
Хотя расширенные источники на всех длинах волн могут сообщаться с помощью этих устройств, для радиочастотных карт протяженные источники традиционно описывались в терминах яркостной температуры ; например, обзор Хаслама и др. континуума всего неба на 408 МГц представлен в терминах яркостной температуры в кельвинах.

Содержание

1 Преобразование единиц
- 1,1 звездная величина AB
- 1,2 дБВт · м · Гц
- 1,3 Единицы измерения температуры
2 Использование
3 Порядка величины
4 Справочные данные

Преобразование единиц

Единицы измерения Янски не являются стандартной единицей СИ, поэтому может возникнуть необходимость преобразовать измерения, сделанные в единицах измерения, в эквивалент системы СИ в ваттах на квадратный метр на герц (Вт · м · Гц). Однако возможны и другие преобразования единиц измерения.

Величина AB

Плотность потока в janskys может быть преобразована в базис звездной величины для подходящих предположений о спектре. Например, преобразовать звездную величину AB в плотность потока в микрочанках просто:

S v [μ Jy] = 10 6 ⋅ 10 23 ⋅ 10 - AB + 48,6 2,5 = 10 23,9 - AB 2,5. {\ displaystyle S_ {v} ~ [\ mu {\ text {Jy}}] = 10 ^ {6} \ cdot 10 ^ {23} \ cdot 10 ^ {- {\ tfrac {{\ text {AB}} + 48.6} {2.5}}} = 10 ^ {\ tfrac {23.9 - {\ text {AB}}} {2.5}}.}

{\ displaystyle S_ {v} ~ [\ mu {\ text {Jy}}] = 10 ^ {6} \ cdot 10 ^ {23} \ cdot 10 ^ {- {\ tfrac {{\ text {AB}} + 48.6} {2.5}}} = 10 ^ {\ tfrac {23.9 - {\ text {AB} }} {2.5}}.}

дБВт · м · Гц

Линейная плотность потока в janskys может быть преобразован в основу децибел, что подходит для использования в области телекоммуникаций и радиотехники.

1 jansky равно −260 дБВт · м · Гц или −230 дБм · м · Гц:

P дБВт ⋅ м - 2 ⋅ Гц - 1 = 10 log 10 ⁡ (P Jy) - 260, {\ displaystyle P _ {{\ text {dBW}} \ cdot {\ text {m}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}} = 10 \ log _ {10} \ left (P _ {\ text {Jy}} \ right) -260,}

{\ displaystyle P _ {\ text {dBW}} \ cdot {\ text {m}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}} = 10 \ log _ {10} \ left (P _ {\ text {Jy}} \ right) -260,}

P дБм м - 2 ⋅ Гц - 1 = 10 log 10 ⁡ (P Jy) - 230. {\ displaystyle P _ {\ text {dBm}} \ cdot {\ text {m}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}} = 10 \ log _ {10} \ left (P _ {\ text {Jy}} \ right) -230.}

{\ displaystyle P _ {{\ text {dBm}} \ cdot { \ text {m}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}} = 10 \ log _ {10} \ left (P _ {\ text {Jy}} \ right) -230.}

Единицы измерения температуры

Плотность потока в Janskys может быть преобразована в Рэлея-Джинса или Яркость и температура, используется в радио и микроволновой астрономии.

Исходя из Закона Планка, мы видим

I ν = 2 h ν 3 c 2 1 e h ν k T - 1. {\ displaystyle I _ {\ nu} = {\ frac {2h \ nu ^ {3}} {c ^ {2}}} {\ frac {1} {e ^ {\ frac {h \ nu} {kT}} -1}}.}

{\ displaystyle I _ {\ nu} = {\ frac {2h \ nu ^ {3}} {c ^ {2}}} {\ frac {1} {e ^ {\ frac { h \ nu} {kT}} - 1}}.}

В низкочастотном, высокотемпературном режиме, когда $h ν ≪ k T {\ displaystyle h \ nu \ ll kT}$ $h \ nu \ ll kT$ , мы можем использовать реле Рэлея- Закон Джинса, дающий приближение,

I ν = 2 ν 2 k T c 2. {\ displaystyle I _ {\ nu} = {\ frac {2 \ nu ^ {2} kT} {c ^ {2}}}.}

{ \ displaystyle I _ {\ nu} = {\ frac {2 \ nu ^ {2} kT} {c ^ {2}}}.}

Решение для $T {\ displaystyle T}$ $T$ , находим, что яркостная температура равна

T b = I ν c 2 2 k ν 2. {\ displaystyle T_ {b} = {\ frac {I _ {\ nu} c ^ {2}} {2k \ nu ^ {2}}}.}

{\ displaystyle T_ {b} = {\ frac {I_ {\ nu} c ^ {2}} {2k \ nu ^ {2}}}.}

Использование

Поток, к которому jansky относится к любой форме энергии.

Он был создан и до сих пор наиболее часто используется в отношении электромагнитной энергии, особенно в контексте радиоастрономии.

Самые яркие астрономические радиоисточники имеют плотности потока порядка 1–100 янск. Например, Третий Кембриджский каталог радиоисточников перечисляет от 300 до 400 радиоисточников в Северном полушарии ярче 9 Ян на частоте 159 МГц. Этот диапазон делает jansky подходящим устройством для радиоастрономии.

Гравитационные волны также переносят энергию, поэтому их плотность потока также можно выразить в единицах janskys. Ожидается, что типичные сигналы на Земле будут составлять 10 Ян или более. Однако из-за плохой связи гравитационных волн с веществом такие сигналы трудно обнаружить.

При измерении широкополосного континуального излучения, когда энергия примерно равномерно распределена по детектору ширина полосы, обнаруженный сигнал будет увеличиваться пропорционально ширине полосы детектора (в отличие от сигналов с полосой пропускания уже полосы пропускания детектора). Чтобы вычислить плотность потока в янскисах, общая регистрируемая мощность (в ваттах) делится на площадь сбора приемника (в квадратных метрах), а затем делится на ширину полосы детектора (в герцах). Плотность потока астрономических источников на много порядков ниже 1 Вт · м · Гц, поэтому результат умножается на 10, чтобы получить более подходящую единицу для естественных астрофизических явлений.

Миллиянский, мЯн, иногда был в более ранней астрономической литературе называется единицей миллипотока (mfu).

Порядки величины

Значение (Ян)	Источник
110000000	Радиочастотные помехи от телефона GSM, передающего 0,5 Вт на частоте 1,8 ГГц на расстоянии 1 км (RSSI из −70 дБм )
20000000	Возмущенное солнце на 20 МГц (первое открытие Карла Гуте Янски, опубликовано в 1933 году)
4000000	Солнце на частоте 10 ГГц
1600000	Солнце в 1,4 ГГц
1000000	Млечный Путь на 20 МГц
10000	1 Единица солнечного потока
2000	Млечный Путь на 10 ГГц
1000	Тихое Солнце на 20 МГц

Примечание: если не указано иное, все значения даны с поверхности Земли.

Ссылки