Номер 5, страница 194 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

5. Можно ли методом радиолокации определить расстояние до звезды? Почему?

Решение

Методом радиолокации определить расстояние до звезд невозможно. Этот метод, заключающийся в посылке радиосигнала и измерении времени его возвращения после отражения от объекта, эффективен лишь на масштабах Солнечной системы. При попытке применить его к звездам возникают непреодолимые проблемы.

1. Колоссальные расстояния и время. Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии примерно 4,24 световых года. Радиосигнал, распространяющийся со скоростью света $c$, будет лететь до нее 4,24 года. На обратный путь после отражения потребуется столько же времени. Таким образом, общее время $t$, необходимое для измерения, составит около 8,5 лет. Для большинства же звезд это время измерялось бы сотнями, тысячами и миллионами лет, что делает метод абсолютно непрактичным. Расстояние $S$ в радиолокации рассчитывается по формуле $S = \frac{c \cdot t}{2}$.

2. Ослабление сигнала. Мощность отраженного сигнала в радиолокации убывает пропорционально четвертой степени расстояния до объекта. Это связано с тем, что энергия волны рассеивается в пространстве как по пути к цели, так и на обратном пути. На межзвездных расстояниях ослабление сигнала будет настолько велико, что даже гипотетический отраженный луч станет в миллиарды раз слабее фонового космического радиошума. Ни один существующий или даже теоретически возможный радиотелескоп не способен уловить такой слабый сигнал.

3. Природа звезд. Звезды не являются твердыми объектами, способными эффективно отражать радиоволны. Они представляют собой гигантские шары раскаленной плазмы. Радиосигнал, достигший звезды, будет в основном поглощен или рассеян ее веществом, а не отразится обратно к наблюдателю. Кроме того, сами звезды являются мощными источниками собственного радиоизлучения, которое полностью заглушит любой возможный эхо-сигнал.

Для измерения расстояний до звезд астрономы используют другие, работающие на таких масштабах методы: тригонометрический параллакс (для близких звезд), фотометрический метод (с использованием "стандартных свеч" типа цефеид) и космологическое красное смещение (для очень далеких галактик).

Ответ: Нет, определить расстояние до звезды методом радиолокации невозможно. Это связано с тремя основными причинами: 1) непрактично долгое время ожидания отраженного сигнала (от нескольких лет до миллионов лет); 2) катастрофическое ослабление сигнала с расстоянием, делающее его невозможным для обнаружения; 3) звезды являются плазменными телами, которые поглощают и рассеивают радиоволны, а не отражают их.