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月球偏振技术帮助世界上最大的射电望远镜测量木星每小时900英里的风速

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一个由天文学家组成的国际团队首次测量了木星猛烈的平流层风,他们使用的是一颗27年前的彗星。

科学家们已经测量了木星对流层中的风速,木星的标志性条纹位于对流层中,而电离层则位于对流层中。但这项新的研究是第一次利用极其灵敏的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)对木星平流层进行风速测量。他们测量了赤道附近和两极附近的风速。

来自NASA朱诺号的木星大气
来自美国宇航局的朱诺航天器的木星的湍流氛围包括几个星球的南部喷射溪流。信用:NASA / JPL-CALTECH / SWRI / MSSS

一些风速测量结果并不令人惊讶——研究人员发现赤道的风速与模型预测的大致相同。”但完全出乎意料的是我们在两极附近看到的东西,”研究作者Thibault Cavalié说,他是波尔多天体物理实验室的行星科学家,领导了这项实验。研究小组发现,风速为每秒300到400米,大约每小时700到900英里,以意料之外的方向掠过两极。

几十年来,弄清楚行星风速的最简单的方法是简单地拍摄地球的快照,然后另一个时间稍后看到云在两个框架之间移动了多远,卡巴利说。但是,在较高的海拔中,这不起作用,因为风是看不见的。没有云来追踪。

但是自1994年受到Jupiter对木星影响的鞋匠 - 征收9彗星以来,研究人员在其中彗星递送的两种化合物上保持了选项卡:氰化氢和一氧化碳。该团队能够追踪化学品的独特光谱指纹。由于它们可以使用云的运动跟踪风,从而可以使用这些分子来通过检测与ALMA的频率来执行相同的操作。

日落时的阿尔玛天线
Chajnantor高原日落时的Atacama大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)天线。ALMA是现存最大的天文项目,是一台革命性设计的单望远镜,由66个高精度天线组成,位于智利北部Chajnantor高原海拔5000米处。信贷:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)


然后,它们利用多普勒效应,这意味着这些频率根据分子是否朝向我们或远离我们而变化。因此,在木星上,随着分子吹向望远镜,它们会产生比远离移动的光谱信号略微不同。通过测量差异 - 频率撞到的频率有多少 - 团队可以测量分子(和风)移动的速度。

Luna的技术如何发挥作用

ALMA是目前世界上最大的射电望远镜,使用的是Luna Innovations远程极化稳定纤维担架组件校正ALMA的定时,以消除温度变化和天线运动影响。该定制模块结合了Luna(以前是General Photonics)的多项专利技术:用于光路匹配的光纤拉伸器、用于动态控制偏振的偏振控制器和用于分析偏振并用作反馈信号的偏振仪。它是国家射电天文观测台(NARO)的一种特殊产品,在高达100Hz的频率下产生高达4mm的光学延迟,这是一种由定制偏振控制和监测电路实现的极为精确的控制水平。

为了向天线提供最精确的振荡器定时信号,ALMA采用的方法使用非常精确的标尺来探测每个天线的光纤延迟的微小变化。这是通过一个超稳定的“主激光器”实现的,该激光器与光电光纤线路展宽器结合使用,该展宽器可连续调整每个天线的总光纤长度。

ALMA的月球偏振组件
Luna的远程极化稳定纤维担架组件,用于全国射频天文学天文台,用于世界上最大的无线电望远镜,阿塔卡马大毫米/亚颌套阵列(ALMA)。

阅读完整的文章“研究人员刚刚第一次测量了木星的平流层风,这是一个非常糟糕的现象”在受欢迎的科学这里.

了解更多有关Luna的信息极化管理与仿真光偏振控制解决。