Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Á hverju byggist Doppler-ratsjá og hvernig verkar hún?

Ratsjártæknin mótaðist í seinni heimsstyrjöldinni, meðal annars sem aðferð til að fylgjast með óvinaflugvélum og -skipum. Ratsjáin sendir frá sér rafsegulbylgjur með tiltekinni bylgjulengd sem hentar til að "sjá" málmhluti af þessari stærð. Bylgjuhögg ("púlsar") fara frá tækinu í tiltekna, afmarkaða stefnu og bylgjan endurkastast síðan frá hlutum eða fyrirbærum í kring, þar á meðal þeim sem ætlunin er að fylgjast með. Loftnet ratsjárinnar nemur endurkastaða bylgjuhöggið og tækið mælir tímann sem það tók merkið að fara fram og til baka frá hlutnum sem um ræðir hverju sinni. Þessi tími er í beinu hlutfalli við fjarlægðina. Bæði stefnan til hlutarins og fjarlægðin eru því mæld og þar með er staðurinn þekktur miðað við yfirborð jarðar, en þessi tækni gefur ekki góðar upplýsingar um hæðina.

Ratsjártæknin var gróf í fyrstu en þótti þó mikil og merkileg framför. Hún hefur síðan þróast á ýmsan veg og beiting hennar verður sífellt fjölbreyttari. Hægt er að gera geislann sem sendur er út mjög mjóan til að auka nákvæmni í stefnuákvörðun. Jafnframt getur ratsjáin núna gefið samfellda mynd af öllum hringnum í stað slitróttu myndarinnar sem margir muna sjálfsagt eftir úr veruleikanum eða úr kvikmyndum.

Upphaflegur tilgangur ratsjárinnar var sá að mæla staðsetningu hluta. Hins vegar er líka hægt að nota ratsjá til að áætla hraða hlutar með því að fylgjast með breytingunum á stað hans. Slíkt er þó frekar gróf mæling og tekur nokkurn tíma. Hún dugir til dæmis ekki ef menn vilja fá nákvæma og stöðuga mælingu á ökuhraða þegar þarf að sanna lögbrot fyrir rétti.

En grunntækni ratsjárinnar býr yfir öðrum og miklu betri, áreiðanlegri og beinni möguleika á hraðamælingu. Bylgjurnar sem ratsjáin sendir frá sér hafa tiltekna tíðni; í þeim er tiltekinn fjöldi sveiflna á sekúndu. Þessi tíðni breytist við endurkastið frá skotmarkinu og breytingin fer eftir því hver hraði þess er. Ef skotmarkið er á hreyfingu burt frá ratsjánni minnkar tíðnin og minnkunin er í réttu hlutfalli við hraðann. Ef skotmarkið er á hreyfingu í átt til ratsjárinnar eykst tíðnin með sama hætti. Og ef ratsjáin sjálf er á hreyfingu er auðvelt að bæta hraða hennar við það sem mælitækið sýnir í fyrstu umferð.

Þessi áhrif á tíðni bylgna vegna innbyrðis hreyfingar bylgjugjafa (skotmarks) og athuganda (hér ratsjár) nefnast Doppler-hrif og eru kennd við austurríska eðlisfræðinginn Christian Andreas Doppler (1803-1853). Um þau er einnig fjallað í svari okkar við spurningunni Hvað eru Doppler-hrif og hvernig getum við séð að stjarna er á leið til okkar eða frá? Þar eru meðal annars myndir sem skýra þetta betur en hægt er að gera í texta.

Fyrirbærið er algerlega hliðstætt breytingunni sem við heyrum á tíðni sírenu þegar sjúkrabíll ekur framhjá. Doppler-hrif koma mjög við sögu í nútíma stjarnvísindum í svokölluð rauðviki þar sem ljósið frá fjarlægum vetrarbrautum og öðrum fyrirbærum geimsins virðist rauðara vegna þess að ljósgjafinn er á mikilli ferð burt frá okkur.

En í Doppler-ratsjá nýta menn sem sé bæði ferðartíma geislans til að finna fjarlægð hlutar og einnig tíðnibreytinguna við endurkastið til að mæla hraðann. Þessi tækni er meðal annars notuð nú á dögum til að fylgjast með hreyfingum í lofthjúpnum, meðal annars með tilliti til hvirfilvinda og skýstrokka, og einnig til að mæla hraða ökutækja.

Útgáfudagur

11.6.2003

Spyrjandi

Viðar Þorgeirsson

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Á hverju byggist Doppler-ratsjá og hvernig verkar hún?“ Vísindavefurinn, 11. júní 2003. Sótt 26. maí 2018. http://visindavefur.is/svar.php?id=3493.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2003, 11. júní). Á hverju byggist Doppler-ratsjá og hvernig verkar hún? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=3493

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Á hverju byggist Doppler-ratsjá og hvernig verkar hún?“ Vísindavefurinn. 11. jún. 2003. Vefsíða. 26. maí. 2018. <http://visindavefur.is/svar.php?id=3493>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Birna María Svanbjörnsdóttir

1964

Birna María B. Svanbjörnsdóttir er lektor við kennaradeild Háskólans á Akureyri. Viðfangsefni hennar í starfi og rannsóknum tengjast einkum námi í víðum skilningi og viðleitni við að brúa bilið milli fræða og starfs á vettvangi.