جانسكي

الموسوعة الحرة

الجانسكي (رمزه Jy ، وجمعه جانسكي ) هو وحدة غير تابعة للنظام الدولي للوحدات لقياس كثافة التدفق الطيفي ، [ 1 ] أو الإشعاع الطيفي ، ويستخدم بشكل خاص في علم الفلك الراديوي . وهو يعادل 10⁻²⁶ واط لكل متر مربع لكل هرتز .

كثافة التدفق الطيفي أو التدفق أحادي اللون ، S ، لمصدر ما هي تكامل الإشعاع الطيفي، B ، على الزاوية المجسمة للمصدر : S=∬مصدرب(θ،ϕ)دΩ.{\displaystyle S=\iint \limits _{\text{source}}B(\theta ,\phi )\,\mathrm {d} \Omega .}

سُميت الوحدة على اسم عالم الفلك الراديوي الأمريكي الرائد كارل جوث جانسكي ، وتُعرَّف على النحو التالي:

  • 1 جy=10-26 دبليو⋅م-2⋅حz-1{\displaystyle 1~\mathrm {Jy} =10^{-26}~\mathrm {W} {\cdot }\mathrm {m^{-2}} {\cdot }\mathrm {هرتز^{-1}} }( SI ) [ 2 ]
  • 1 جy=10-23 هـرز⋅s-1⋅جم-2⋅حz-1{\displaystyle 1~\mathrm {Jy} =10^{-23}~\mathrm {erg} {\cdot}\mathrm {s^{-1}} {\cdot }\mathrm {cm^{-2}} {\cdot }\mathrm {هرتز^{-1}} }( CGS ).

بما أن jansky يتم الحصول عليه عن طريق التكامل على كامل الزاوية الصلبة للمصدر، فإنه يستخدم ببساطة لوصف المصادر النقطية؛ على سبيل المثال، يقدم كتالوج كامبريدج الثالث لمصادر الراديو (3C) النتائج بوحدات jansky.

  • بالنسبة للمصادر الممتدة، غالبًا ما يتم وصف سطوع السطح بوحدات جانسكي لكل زاوية صلبة؛ على سبيل المثال، خرائط الأشعة تحت الحمراء البعيدة (FIR) من القمر الصناعي IRAS هي بالميغاجانسكي لكل ستراديان (MJy⋅sr −1 ).
  • على الرغم من إمكانية الإبلاغ عن المصادر الممتدة عند جميع الأطوال الموجية باستخدام هذه الوحدات، إلا أنه بالنسبة لخرائط الترددات الراديوية، فقد تم وصف المصادر الممتدة تقليديًا من حيث درجة حرارة السطوع ؛ على سبيل المثال، تم الإبلاغ عن مسح الطيف المتصل لجميع أنحاء السماء بتردد 408 ميجاهرتز الذي أجراه هاسلام وآخرون  من حيث درجة حرارة السطوع بالكلفن . [ 3 ]

تحويل الوحدات

وحدات جانسكي ليست وحدة قياسية في النظام الدولي للوحدات، لذا قد يكون من الضروري تحويل القياسات التي تُجرى بهذه الوحدة إلى ما يُعادلها في النظام الدولي للوحدات بوحدة واط لكل متر مربع لكل هرتز (واط/م² / هرتز ) . مع ذلك، توجد تحويلات أخرى ممكنة للوحدات عند قياس هذه الوحدة.

مقدار AB

يمكن تحويل كثافة التدفق بوحدة جانسكي إلى أساس مقداري، وذلك بافتراضات مناسبة حول الطيف. على سبيل المثال، يُعد تحويل مقدار AB إلى كثافة تدفق بوحدة ميكروجانسكي أمرًا مباشرًا: [ 4 ]Sv [μجاي]=106⋅1023⋅10-AB+48.62.5=1023.9-AB2.5.{\displaystyle S_{v}~[\mathrm {\mu } {\text{Jy}}]=10^{6}\cdot 10^{23}\cdot 10^{-{\tfrac {{\text{AB}}+48.6}{2.5}}}=10^{\tfrac {23.9-{\text{AB}}}{2.5}}.}

ديسيبل واط·متر −2 ·هرتز −1

يمكن تحويل كثافة التدفق الخطي بوحدة جانسكي إلى أساس ديسيبل ، وهو مناسب للاستخدام في مجالات الاتصالات السلكية واللاسلكية وهندسة الراديو.

1 jansky يساوي −260 dBW ·m −2 ·Hz −1 ، أو −230 dBm ·m −2 ·Hz −1 : [ 5 ]  Pديسيبل واط⋅م-2⋅هرتز-1=10سجل10⁡(Pجاي)-260،Pديسيبل ميلي واط⋅م-2⋅هرتز-1=10سجل10⁡(Pجاي)-230.{\displaystyle {\begin{aligned}P_{{\text{dBW}}\cdot {\text{m}}^{-2}\cdot {\text{Hz}}^{-1}}&=10\log _{10}\left(P_{\text{Jy}}\right)-260,\\P_{{\text{dBm}}\cdot {\text{m}}^{-2}\cdot {\text{Hz}}^{-1}}&=10\log _{10}\left(P_{\text{Jy}}\right)-230.\end{aligned}}}

وحدات قياس درجة الحرارة

يمكن تحويل الإشعاع الطيفي بوحدة جانسكي لكل ستراديان إلى درجة حرارة سطوع ، وهو أمر مفيد في علم الفلك الراديوي والميكروويف.

بدءًا من قانون بلانك ، نرى بν=2حν3ج21هـحν/كتي-1.{\displaystyle B_{\nu }={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{h\nu /kT}-1}}.} يمكن حل هذه المعادلة لإيجاد درجة الحرارة، مما يعطي تي=حνكln⁡(1+2حν3بνج2).{\displaystyle T={\frac {h\nu }{k\ln \left(1+{\frac {2h\nu ^{3}}{B_{\nu }c^{2}}}\right)}}.} في نظام التردد المنخفض ودرجة الحرارة العالية، عندماحν≪كتي{\displaystyle h\nu \ll kT}يمكننا استخدام التعبير التقاربي : تي∼حνك(بνج22حν3+12).{\displaystyle T\sim {\frac {h\nu }{k}}\left({\frac {B_{\nu }c^{2}}{2h\nu ^{3}}}+{\frac {1}{2}}\right).}

وهناك شكل أقل دقة هو تيب=بνج22كν2،{\displaystyle T_{b}={\frac {B_{\nu }c^{2}}{2k\nu ^{2}}},} والتي يمكن استنتاجها من قانون رايلي-جينزبν=2ν2كتيج2.{\displaystyle B_{\nu }={\frac {2\nu ^{2}kT}{c^{2}}}.}

الاستخدام

يمكن أن يكون التدفق الذي يشير إليه جانسكي بأي شكل من أشكال الطاقة الإشعاعية .

لقد تم ابتكاره ولا يزال يستخدم في أغلب الأحيان للإشارة إلى الطاقة الكهرومغناطيسية، وخاصة في سياق علم الفلك الراديوي.

تتميز ألمع مصادر الراديو الفلكية بكثافة تدفق تتراوح بين 1 و100 جانسكي. فعلى سبيل المثال، يسرد فهرس كامبريدج الثالث لمصادر الراديو ما بين 300 و400 مصدر راديوي في نصف الكرة الشمالي أكثر سطوعًا من 9  جانسكي عند تردد 159  ميجاهرتز. هذا النطاق يجعل الجانسكي وحدة مناسبة لعلم الفلك الراديوي .

تحمل موجات الجاذبية طاقةً أيضًا، لذا يمكن التعبير عن كثافة تدفقها بوحدة جانسكي. ومن المتوقع أن تكون الإشارات النموذجية على الأرض 10²⁰ جانسكي  أو أكثر. [ 6 ] ومع ذلك، ونظرًا لضعف اقتران موجات الجاذبية بالمادة، يصعب رصد هذه الإشارات.

عند قياس انبعاثات الطيف المتصل واسع النطاق، حيث تتوزع الطاقة بالتساوي تقريبًا عبر نطاق تردد الكاشف ، تزداد الإشارة المكتشفة بما يتناسب مع نطاق تردد الكاشف (على عكس الإشارات ذات نطاق التردد الأضيق من نطاق تمرير الكاشف). لحساب كثافة التدفق بوحدة جانسكي، تُقسم القدرة الكلية المكتشفة (بالواط) على مساحة تجميع جهاز الاستقبال (بالمتر المربع)، ثم تُقسم على نطاق تردد الكاشف (بالهرتز). كثافة تدفق المصادر الفلكية أقل بكثير من 1 واط /  م² /هرتز ، لذا تُضرب النتيجة في 10²⁶ للحصول على وحدة أكثر ملاءمة للظواهر الفيزيائية الفلكية الطبيعية. [ 7 ]

كانت وحدة الميليجانسكي، mJy، تُعرف أحيانًا باسم وحدة التدفق الميلي (mfu) في الأدبيات الفلكية القديمة. [ 8 ]

مراتب من حيث الحجم

القيمة (جاي)مصدر
110,000,000​​تداخل الترددات الراديوية من هاتف GSM يبث طاقة 0.5  واط عند1.8  جيجاهرتز على مسافة 1  كم ( RSSI −70 ديسيبل ميلي واط ) [ 9 ] 
20,000,000​​الشمس المضطربة عند تردد 20  ميجاهرتز ( الاكتشاف الأولي لكارل جوث جانسكي ، نُشر عام 1933)
4,000,000​​الشمس عند 10  جيجاهرتز
1,600,000​​الشمس عند تردد 1.4  جيجاهرتز
مليون​​مجرة درب التبانة بتردد 20  ميجاهرتز
10000​وحدة واحدة من التدفق الشمسي
2000​مجرة درب التبانة بتردد 10  جيجاهرتز
1000​الشمس الهادئة عند 20  ميجاهرتز

ملاحظة: ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن جميع القيم كما تُرى من سطح الأرض. [ 10 ]

مراجع

  1. ↑ "الاتحاد الفلكي الدولي | IAU" . www.iau.org .
  2. ↑ بيرك، برنارد ف.؛ غراهام-سميث، فرانسيس (2009). مقدمة في علم الفلك الراديوي ( الطبعة الثالثة). مطبعة جامعة كامبريدج . ص 9. ISBN   978-0-521-87808-1.
  3. ^ حسن ، CGT (1 مارس 1985). "المسح المستمر لجميع السماء بتردد 408 ميجاهرتز" . نشرة المعلومات دو سنتر دي دونيس ستيلير . 28 : 49. بيب كود : 1985BICDS..28...49H . ردمك 1169-8837 . 
  4. ↑ فوكوجيتا، م.؛ شيماساكو، ك.؛ إيشيكاوا، ت. (1995). "ألوان المجرات في أنظمة نطاقات قياس الضوء المختلفة" . منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ . 107 : 945-958 . Bibcode : 1995PASP..107..945F . doi : 10.1086/133643 .
  5. ↑ ديفيس، مايك (يونيو 2002). "الوحدات والحسابات" (عرض تقديمي) . iucaf.org . مؤرشف من الأصل في 3 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 12 مارس 2025 .
  6. ↑ ساتيابراكاش، بي إس؛ شوتز، برنارد إف. (4 مارس 2009). "الفيزياء، والفيزياء الفلكية، وعلم الكونيات باستخدام موجات الجاذبية" . مراجعات حية في النسبية . 12 (1): 2. arXiv : 0903.0338 . Bibcode : 2009LRR....12....2S . doi : 10.12942/lrr-2009-2 . PMC 5255530. PMID 28163611 .  
  7. ↑ اسأل SETI (4 ديسمبر 2004). "بحث: فهم جانسكي" . رابطة SETI . تم الاطلاع عليه في 13 يونيو 2007 .
  8. ↑ روس، إتش إن (1975). "بنية مصدر راديوي متغيرة على نطاق عدة دقائق قوسية" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 200 : 790. Bibcode : 1975ApJ...200..790R . doi : 10.1086/153851 .
  9. ↑ "البيانات" . iucaf.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 نوفمبر 2019 .
  10. ↑ كراوس، جون دانيال (1986). علم الفلك الراديوي . منشورات سيغنوس-كوازار. جدول: الطيف الراديوي للمصادر الفلكية. ISBN 1882484002أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 16 مايو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أغسطس 2013 .