Radyodalgaları ve radyoteleskoplar

[feonor]

Bilindiği gibi teleskoplar uzaydan gelen elektromanyetik dalgaları yakalamak üzere tasarlanır. Kullanılan teleskopların bir çeşiti de radyoteleskoplardır ve uzaydaki nesnelerin kendi etrafındaki hareketinden örneğin dünyanın kendi ekseninde dönüşü) faydalanır. peki uzay eğer mutlak bir boşluksa(?) radyo dalgaları nesnelerin  hareketlerinden nasıl oluşmaktadır? neyin içinde hareket etmektedir ?

[Nükleer Kedi]

Elekromanyetik dalgaların hareket etmesi için ortama ihtiyaçları yoktur. Boşlukta hareket edebilirler. Bahsettiğiniz gibi rayo dalgaları da bir tür elektromanyetik dalgadır. Bu yüzden hareket edecekleri bir ortama ihtiyaç duymadan boşlukta da hareket edebilirler.

[andromeda-senem]

foton uzayda(boşlukta) ilerler ve elektromanyetik alan teorisi de zaten ışığın "dalga" olduğunu gösteren bir teoridir.

kısaca

ışığın (boşlukta)uzayda ilerlemesi = elektromanyetik dalganın (boşlukta)uzayda ilerlemesi .

[feonor]

Asıl Soru:
 radyo dalgaları nesnelerin hareketlerinden nasıl oluşmaktadır?

[ayfer]

Konuyu bilebilecek olanlar biraz da buraya el atsanız.Feonor (yani Onur)yurdışına doktoraya gidiyor.Uzun bir süre yok.Sevgili yeğenimi cevapsız göndermeyelim

[sedna]

Evet abim gidiyor,şoktayım

[Nükleer Kedi]

Nesnelerin hareketinden nasıl oluştuğu kısmına kafam basmadı, biraz daha açar mısın?

[seco]

Sorunun tam cevabı olduğuna emin değilim ama şu bilgiyi paylaşayim.

İvmelenen bütün yüklü parçacıklar elektromanyetik dalga yayarlar. Hareket halindeyken duran yada yavaşlayan, yöndeğiştiren veya dönen yüklü parçacıklar ışıma yaparlar. Ivmenin büyüklüğü yayılan elektromanyetik dalganın frekansını yada yayılan fotonun enerjisini belirler. Küçük ivmelenmelerin sonucunda radyo dalgaları ortaya çıkar.

[feonor]

Hmmm. O zaman enerji madde eşdeğerliği (e=mc2) burada da ortaya çıkıyor diyebiliriz. bu durumda hareket enerjisi de bir şekilde yayılıyor demekki. Çok güzel bir yaklaşım. Sonuçta yerçekimi etkisinin bile gravitonlarla yayıldığı varsayılıyor (kuantum) . bunu bildiğim halde aklıma gelmemişti. teşekkürler.

[ayfer]

ikinizinde dediğinden birşey anlamadım (gerçi türkçeye de benziyor )Neyse aracı olduğum  için sevindim.

[seco]

Aslında radyo dalgalarında konu pek kütle enerji dönüşümüyle ilgili degil.
Burda daha çok manyetik alan elektrik alan dönüşümü sözkonusu. yüklü parçacıklar hareket ederken çevrelerinde bir manyetik alan oluştururlar. (Lise derlerinde gördüğümüz "akım akan tel"'in etrafında oluşan manyetik alan gibi. Sağ el kuralı... ) Yüklü parçacığın hızının değişimi manyetik alanı değiştirir. Bu manyetik alandaki değişim, değişimin yönüne dik bir elektrik alan oluşturur. Sonuç olarak bu elektrik-manyetik alan çifti elektromanyetik dalgadır.
 
Diğer bir açıdan baktığımızda da ivmelenen yüklü parçacığın kinetik enerjisi elektromanyetik dalga enerjisine dönüşür diyebiliriz.

[Nükleer Kedi]

Aslında buradaki en önemli olay momentum korunumu. Momentumu bilmeyenler için açıklayalım: hız x kütle. Bir cisim Hareket eden her cisim bir momentuma sahiptir. Bu momentum formüldende görüldüğü gibi kütle ve jızla doğru orantılıdır. Mesela size saatte 50km hızla giden bir bezbol top çarpsa en fazla bir iki adım geri gidersiniz git. Ama aynı hızla bir tır çarpsa ne kadar gideceğiniz tahmin edin. Tırın kütlesi çok daha fazla olduğu için momentumu da çok daha fazladır. Bu nedenle tır sizi bezbol topundan daha fazla etkiler. Kuvveti,n bir diğer tanımı da momentumdaki değişimdir. Bir cismin momentumu değişmişse ona kuvvet uygulamışsınızdır. Mesela sizin momentumunuz tır çarpınca arttı neden? Çünkü tır size bir kuvvet uyguladı. Fakat toplam momentum korundu çünkü tır da birazcık olsa yavaşladı. Parçacıklar içinde aynı şey geçerli. Eğer bir parçacık belirli bir yönde hareket ediyorsa o hareketi değiştiğinde momentumu değişmiş olur. Batıya doğru giden bir parçacık doğuya doğru gitmeye başlamışsa momentumu değişmiştir. Fakat toplam momentum hep sabitti. O zaman momentumu nasıl değişti? Çünkü bu parçacık bir foton yaydı. Bu biraz şuna benziyor. Basketbolcu atış yaparken öne doğru hareket ediyor fakat topu atınca geriye doğru gidiyor. Bu parçacık da foton fırlattığı için geriye doğru hareket ediyor. Peki foton kütlesiz bir parçacık, o halde nasıl momentumu olabilir? İşte burada E=mc2 giriyor.

[feonor]

Toparlayalım o zaman.
Muhammed'in söylediğinin üzerinden gidebiliriz bence.
Çünkü seco'nun söylediği şeyler yalnız yüklü parçacıklarla ilgili, halbuki bahsettiğimiz olayda nötr bir maddeden söz ediyoruz. Örneğin ayın kendi etrafında dönüşünün nasıl radyodalgaları yaydığından bahsediyoruz.

Muhammed diyor ki momentum korunum yasasını kullanarak bu duruma açıklık getirebiliriz. çünkü yönü değişen bir parçacık momentumu değişir ve foton yayar. Atom altı parçacıklarda momentum korunumu olduğu doğru ve bu yüzden fotonun momentumu da Muhammed'in de dediği gibi kütlesi olmadığı halde dikkate alınır çünkü einstain'a göre bu doğrudur (e=mc2). Fakat örneğin bir elektronun foton yaymasının sebebi enerji düzeyini değiştirmesidir. değiştirdiği 2 enerji düzeyi arasındaki enerji farkı da foton olarak salınır dolayısıyla toplam enerji ve toplam momentum da korunmuş olur.

Ancak bunu makro dünyadaki bir cisme nasıl uygulayacağız ? momentumu değişen her cisim foton mu yayar ? Bu konuda referans gösterilebilirse belki konu aydınlanır

Şimdi de bir düşünce deneyi ortaya atıyorum:
Eğer cisimlerin hareketleri radyodalgaları yayıyorsa. Biz de hareket ettiğimiz de radyodalgası yayıyormuyuz ve bu ölçülebilir birşey midir ? Örneğin biz de ay gibi kendi etrafımızda dönersek radyo dalgası yayarmıyız ?

[Nükleer Kedi]

Ay'ın dönme hareketinden ötürü belirli bir radyo dalgası yaydığını sanmıyorum. Bununla ilgili bir kaynak gösterebilir misin?

[seco]

Bağzı kısmlar yanlış anlaşılmıştır diye yazıyorum.

Momentumu değişen her cisim momentumu korumak adına foton yaymaz. Yüklü olmayan makro cisimler momentumları değiştiğinde çoğunlukla "fonon" gibi diğer kütlesiz momentum taşıyıcıları oluştururlar. Diğer bir deyişle ısınırlar. Sonunda bu ısı, çoğunlukla kızıl ötesi fotonlara dönüşürler.

Yüklü olmayan cisimlere kuvvet etki ettirmenin yani ivmelendirmenin, yani momentumunu değiştirmenin yolu, ya kütle çekimi ya da mekanik çarpışmadır. Bu durumda momentumun çoğu etkileşen cisimler arasında paylaşılır.

Atom etrafındaki elektronların enerji seviyelerini değiştirmesi ise radyo dalgası yaymaz. Kızıl ötesinden X-Işınlarına kadar geniş bir spektrumda ışıma yaparlar ama radyo ve mikro dalgalar seviyesinde ışıma yapmazlar.

Kara delikleri işin içine katmazsak bütün makro cisimler yüklü parçacıklardan oluşurlar. Toplamda yüksüz olsalarda yük taşırlar.

İvmelenmek her zaman momentum değişimini gerektirmez. Dönen cisimlerin açısal momentumu korunur ama her parçasına merkezcil ivme etki eder.

Dönen yüklü cisimler "çoğunlukla" radyo dalgası yayarlar. Mavi ışık yaydıklarını kendi gözlerimle gördüm (Mavi renkliydi ). Parçacık hızlandırıcılarda x ışınları da yayarlar.

Fotonların momentumundan bahsederken genelde e=mc2 kullanmaktan çok momentum=planc sabiti / dalga boyu yani Einsteindan çok Planc'tan bahsederiz. Bu ikisi tamamen ilgisiz demiyorum. Enerji aktarımındaki yani momentum değişimindeki olayda aynı zamanda hıza bağlı olarak Rölativistik kütle değişimi de olur. e=mc2 işin biyerlerinde devreye girer. Ama bu kadar detaya gerek yok. Foton ve e=mc2 ilişkisi daha çok x ve gama ışınlarının yayıldığı ve kütle enerji dönüşümünün olduğu çekirdek tepkimelerinde etkin bir şekilde görülür. e=mc2 ile radyo dalgalarının ilişkisi matematiksel olarak oldukça dolanbaçlıdır.

Radyo dalgaları üretmenin neredeyse tek yolu "serbest yüklü parçacıkları" yada yüklü makro cisimleri ivmelendirmektir. Ya da makro sisimlrin içindeki yükleri ivmelendirmektir. Radyo vericilerinden tut da mikro dalga fırınlara, cep telefonlarına, baz istesyonlarına kadar hepsi bu prensiple çalışır.


(Fizikçi olmayanlar için: Serbest yüklü parçacıklar belirli enerji seviyelerine sahip olmayan, atom etrafında dönmeyen, "Particle in a box" olmayan, potansiyel duvarlarla çevrilmemiş olan parçacıklardır. )

[Nükleer Kedi]

Helâl be, çok iyi özetlemişsin ağabey ellerine sağlık

[andromeda-senem]

Gerçekten okuduğum en güzel ve bilimsel cevaplardan birisiydi. Çok güzel açıklamışsınız teşekkürler

[seco]

Dün gece yazarken aklıma gelmedi ama radyo dalgası üretmenin bir yolu da manyetik dipolleri hareket ettirmektir. Aslında bununda yüklü parçalarla ilgisi var ama manyetik dipollerden yolaçıkarak yıldız gibi cisimlerin yaydığı radyo dalgalarını açıklamak daha kolay sanırım.