Menu. Badające rozproszenie światła,

Transkrypt

1 Menu Badające rozproszenie światła,

2 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi Pole magnetyczne Ziemi mierzy się za pomocą magnetometrów.

3 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi Rodzaje magnetometrów:» Protonowy (zjawisko rezonansu jądrowego)» Transduktorowy (zjawisko indukcji magnetycznej)» SQUID ( zjawisko kwantyzacji strumienia)

4 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi Magnetometr protonowy W magnetometrze protonowym korzysta się z faktu, iż protony zawarte w wielu cieczach (wodzie, nafcie, alkoholu itp.) wykazują w stałym polu magnetycznym zjawisko precesji, czyli ruchu obrotowego podobnego do ruchu dziecinnego bąka. Ilość obrotów na sekundę jest wprost proporcjonalna do wartości zewnętrznego pola magnetycznego. Fakt ten wykorzystuje się do określenia wartości pola magnetycznego poprzez pomiar częstotliwości wirowania. Metoda ta jest niezwykle dokładna i pozwala wykryć zmiany pola magnetycznego rzędu 0,1 nt. Zatem za pomocą magnetometru protonowego można pomierzyć wartość ziemskiego pola magnetycznego z dokładnością do około dwóch części na milion.

5 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi Magnetometr transduktorowy Zjawisko indukcji elektromagnetycznej powoduje indukowanie się napięcia w cewce, która obejmuje zmienną indukcję magnetyczną zależną od pola magnetycznego. Wykorzystuje się głównie drugą harmoniczną, której amplituda jest proporcjonalna do składowej stałej pola magnetycznego. Stosuje się więc odpowiednie elektroniczne układy filtrujące, których zadaniem jest pomiar wartości skutecznej napięcia drugiej harmonicznej i odpowiednie wyprowadzenie tej informacji na przykład w postaci proporcjonalnego napięcia stałego. Może to być na przykład wartość 1 V na 1 mt mierzonej wartości stałej indukcji magnetycznej.

6 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi Magnetometr transduktorowy

7 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi Magnetometr SQUID Wykorzystywany jest efekt kwantyzacji strumienia indukcji magnetycznej w pierścieniu nadprzewodzącym i efekt Josephsona. Zmiana strumienia pola magnetycznego obejmowanego przez SQUID wywołuje zmianę natężenia prądu przepływającego przez urządzenie jak i zmianę prądu indukowanego w pierścieniu. Dokładność współczesnych modeli wynosi ~5*10 at (5*10-18 ).

8 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi Magnetometr SQUID Tunelowanie Josephsona zjawisko fizyczne postulowane przez Briana Josephsona (Nagroda Nobla z fizyki w 1973 roku) w 1962 roku, a potwierdzone doświadczalnie w Efekt ten polega na tunelowaniu elektronów między dwoma nadprzewodnikami na granicy nadprzewodnik-izolator-nadprzewodnik (tzw. złącze Josephsona). Nadprzewodniki rozdzielone są cienką warstwą wykonaną z dielektryka (izolatora) o grubości nanometrów.

9 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi Magnetometr SQUID

10 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi DC SQUID Zbudowany z dwóch złącz Josephsona ułożonych po przeciwległych stronach nadprzewodzącego pierścienia. W obydwu ramionach płynie prąd równy połowie natężenia prądu na wejściu. Złącza Josephsona przesuwają w fazie natężenie, pokrywając się nawzajem wraz z prądem indukowanym w pierścieniu. Wykres natężenia w zależności od strumienia magnetycznego jest bardzo podobny jak w przypadku dyfrakcji światła na podwójnej szczelinie.

11 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi RF SQUID (AC SQUID) Zbudowane są z jednego złącza Josephsona. Do pierścienia nie są podłączone żadne przewody, RF-SQUID (zwany też AC SQUID) złączony jest indukcyjnie z układem RLC. Kiedy układ jest w stanie wzbudzenia lub bliski częstotliwości rezonansowej, amplituda napięcia jest funkcją periodyczną strumienia magnetycznego z okresem równym kwantowi strumienia magnetycznego.

12 Instrumenty badające pole magnetyczne Ziemi

13 Pole grawitacyjne Ziemi można mierzyć na trzy sposoby: - Za pomocą przyspieszeniomierzy rozmieszczonych na jednym lub wielu satelitach, - Dokładne wyznaczenie orbity satelity (określenie wpływu pola grawitacyjnego na ruch satelity), - Pomiar odległości i przyspieszeń między dwoma satelitami.

14 Przyspieszeniomierze pizoelektryczne

15 Przyspieszeniomierze pizoelektryczne pionowe lateralne

16 Wyznaczenie pozycji satelity za pomocą lasera

17 Wyznaczenie pozycji satelity za pomocą lasera

18 LAGEOS Kule o średnicy 60 cm i masie 411 kg

19 Zastosowania:» Wyznaczenie geoidy morskiej» Globalnego modelu wysokości» Fizyka wnętrza Ziemi» Szacunkowa grubość pokrywy lodu» Procesy polodowcowe» Wyznaczenie rotacji Ziemi

20 Instrumenty

21 Instrumenty

22 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

23 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

24 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

25 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

26 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

27 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

28 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

29 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

30 CHAMP(CHAllenging Mini-Satellite Payload)

31 GRACE

32 Wzajemna pozycja satelitów

33 GRACE

34 GRACE

35 GRACE

36 GRACE

37 Pomiary oparte na dokładnym pomiarze orbit satelitów Pomiary oparte na pomiarze wzajemnej odległości satelitów

38

39