تصويرسازي از امواج راديويي

[diamonds55]

http://www.spacescience.ir/images/posts/0000111.jpg


راديو تلسكوپ عظيم 305 متري آرسیبو واقع در پورتوريكو بر زمين ثابت بوده و همواره به سرسو نظر دارد
حاصل نگريستن به آسمان با يك راديوتلسكوپ، عددي است كه نماينده قدرت امواج دريافتي از آن محدوده مي‌باشد. اگر زاويه ديد راديو تلسكوپ مورد استفاده 1 درجه باشد، با هر بار رصد مقدار عددي ولتاژي را به دست مي‌آوريم كه متناظر با قدرت امواج راديويي گسيل شده از آن منطقه است. حال مي‌توان با چرخاندن راديوتلسكوپ و دريافت اطلاعات ساير نقاط در آن حوالي، نقشه راديويي منطقه‌اي از آسمان را تهيه كرد.
اين نقشه راديويي، ماتريسي از اعداد است كه با توجه به زاويه ديد تلسكوپ، وسعت مشخصي از فضا را در بر مي‌گيرد. هر قدر زاويه ديد تلسكوپ كوچكتر باشد، قدرت تفكيك تصاوير حاصل از آن افزايش مي‌يابد.
جدول زیر نمونه‌اي از اطلاعات ذخيره شده از آسمان را نماي



جدول زیر نمونه‌اي از اطلاعات ذخيره شده از آسمان را نمايش مي‌د
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0
0 0 1 2 1 0 0
0 1 2 3 1 1 0
0 1 2 4 2 1 0
0 1 3 5 3 2 1
0 1 2 5 4 2 1
0 1 2 4 5 4 1
0 1 2 3 4 3 2
0 1 2 2 3 2 1
0 1 2 2 2 2 1
0 1 1 1 2 1 0
0 0 1 1 2 1 0
0 0 0 1 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0
نمايش عددي يك چشمه راديويي توسط ماتريسي از اعداد

بعد از دريافت امواج راديويي، نوبت به آناليز و بررسي آنها مي‌رسد. گوش دادن روش مناسبي براي درك آنچه دريافت مي‌شود، نمي‌باشد. چنانچه به امواج دريافت شده از يك تلسكوپ راديويي گوش دهيد، صدايي همانند صداي يك تلويزيون و يا راديو، هنگامي كه روي هيچ كانالي تنظيم نشده باشد، خواهيد شنيد. امواج راديويي دريافتي از فضا، بسيار ضعيف و همراه با نويزهاي متفاوتي مي‌باشند. دانشمندان علاوه بر تقويت و رسم شدت امواج دريافتي و يا حتي گاهي گوش دادن به سيگنالهاي متناوب، در اغلب اوقات مبادرت به ايجاد تصويري مجازي از آنچه دريافت كرده‌اند، مي‌نمايند.
رنگ، روش چشم ما براي توصيف امواج است. امواج نوراني قابل ديدن، قسمت بسيار كوچكي از طيف وسيع امواج الكترومغناطيسي مي‌باشند. ما براي رؤيت اين محدوده كوچك به سه رنگ اصلي آبي، سبز و قرمز، مجهز مي‌باشيم. چنانچه مقايسه ساده‌اي بين محدوده طول موج امواج مرئي و امواج راديويي انجام دهيم، ملاحظه خواهيم كرد كه براي تفكيك دقيق امواج راديويي در چشم، حداقل به 20 رنگ اصلي نياز داريم. از آنجاييكه چنين محدوده رنگي در دسترس نمي‌باشد، براي مرئي‌سازي امواج راديويي با مشكل تمايز محدوده‌ها روبرو مي‌شويم. بنابراين براي مرئي سازي امواج راديويي، معمولاً از روشهاي مختلفي استفاده مي‌كنند.
ساده‌ترين روش، انتخاب رنگ سفيد براي بيشترين انرژي دريافتي در محدوده رصد و رنگ مشكي براي انرژي صفر مي‌باشد. ساير نقاط بين اين دو، متناسب با ميزان انرژي دريافتي، به يكي از رنگهاي خاكستري مزين خواهند شد. اين روش كه سايه‌زني خطي ناميده مي‌شود، ناكارآمدترين و غير قابل استفاده‌ترين روش است. همانطور كه قبلا گفته شد، به دليل وسعت محدوده طول موج امواج راديويي، در تصاوير ساخته شده با اين روش، تقريبا تمامي نقاط كم انرژي تصوير سياه ديده مي‌شود و تنها منابع اصلي امواج راديويي به صورت نقاط سفيدي رؤيت مي‌شوند.


http://www.spacescience.ir/images/posts/0000111-2.gif

روش خطي براي تصويرسازي راديويي نتايج خوبي به بار نمي‌آورد
براي اصلاح اين موضوع معمولا نقاط با درخشندگي بيش از 10% درخشانترين نقطه تصوير را سفيد فرض مي‌كنند و طيف خاكستري تا مشكي را براي ساير نقاط و با توجه به ميزان درخشندگي آنها تقسيم مي‌كنند. عيب مهم اين روش اين است كه بسياري از جزئيات مهم تصوير كه مربوط به نقاط درخشان آن مي‌باشد، از دست مي‌رود و در ضمن هنوز نواحي بسيار كم فروغي از تصوير، ديده نمي‌شوند.


http://www.spacescience.ir/images/posts/0000111-3.gif

در اين تصوير بسياري از جزئيات از بين رفته است
روش بهتري كه معمولا مورد استفاده قرار مي‌گيرد، روش سايه‌زني لگاريتمي مي‌باشد. در اين روش همانند آنچه قبلا گفته شد، درخشانترين نقاط را سفيد و تاريكترين آنها را سياه در نظر مي‌گيريم و نقاط ميانه را با خاكستري متناسبي رنگ مي‌كنيم. اما آنچه در اين روش متفاوت مي‌باشد اين است كه قبل از مقدار دهي رنگها با توجه به مقدار درخشندگي نقاط، از مقادير درخشندگي تمامي نقاط لگاريتم در مبناي ده مي‌گيريم و سپس به حاصل لگاريتم رنگي متناسب اختصاص ميدهيم. با استفاده از اين روش جزئيات بيشتري از تصوير، چه در محدوده‌هاي درخشان و چه در محدوده‌هاي كم‌نور مشاهده خواهد شد.


http://www.spacescience.ir/images/posts/0000111-4.gif

اين تصوير جزئيات را به خوبي نشان مي‌دهد
يكي ديگر از روشهاي تصويرسازي امواج راديويي، استفاده از طيفهاي مختلف رنگي به جاي طيف سياه و سفيد مي‌باشد كه به روش رنگهاي دروغين خطي مشهور است. در اين روش از محدوده‌هاي هر رنگ اصلي براي تصوير سازي درخشندگيهاي متفاوت استفاده مي‌شود.


http://www.spacescience.ir/images/posts/0000111-5.jpg

نمايش جزئيات با طيف رنگي بهتر صورت مي‌پذيرد
يك روش مرسوم رنگ كردن نقاط بسيار درخشان با رنگهاي فوقاني طيف مانند بنفش و نقاط كم سوتر با رنگهاي زيرين طيف مانند قرمز مي‌باشد. نقاط مياني متناسب با نقاط بيشينه يا كمينه رنگ‌آميزي مي‌شوند. البته قراردادها و روشهاي بسيار متفاوتي براي تصوير سازي در اين روش وجود دارد كه كاملا اختياري است. در تصاوير بالا، با سه روش متفاوت، داده‌هاي مربوط به اشكال قبلي نمايش داده شده‌اند. همانند دو روش گفته شده در مورد سايه‌زني، در روش رنگهاي دروغين نيز، علاوه بر رنگ‌آميزي خطي، از روش رنگ‌آميزي لگاريتمي هم استفاده مي‌شود كه باعث توليد تصاويري واضحتر و گوياتر مي‌گردد. تصوير زير حاصل رنگ‌آميزي لگاريتمي داده‌هاي مثال مي‌باشد. همانطور كه مشهود است، جزئيات بيشتري از قله‌ها و دره‌هاي انرژي در اين تصوير نشان داده شده است.


http://www.spacescience.ir/images/posts/0000111-6.gif

جزئيات بيشتري در رنگ‌آميزي لگاريتمي خود را نشان مي‌دهند
برای کسب اطلاعات بیشتر درباره رادیوتلسکوپ و نحوه کار آن، مطالب زیر را نیز بخوانید:
...ساختار فنی رادیوتلسکوپها (http://www.spacescience.ir/ShowPost.aspx?Category=300&SubCategory=310&Post=0000099)
...تلسکوپ رادیویی (http://www.spacescience.ir/ShowPost.aspx?Category=300&SubCategory=340&Post=0000023)