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VLBI (Very Long Baseline Interferometry) ist eine Methode der Radioastronomie für Messungen mit höchster räumlicher Auflösung und Positionsgenauigkeit. Sie dient sowohl für astronomische Beobachtungen als auch für geodätische Untersuchungen im Gebiet der Erdmessung.
Die räumliche Auflösung eines Interferometers ist bestimmt durch die Wellenlänge und die größte Entfernung zwischen den beteiligten Antennen. In normalen Radiointerferometern werden die Signale der einzelnen Antennen z.B. über Wellenleiter zusammengeführt und zur Interferenz gebracht. In der VLBI werden statt dessen die Signale der einzelnen Antennen zusammen mit sehr genauen Zeitreferenzen gespeichert und später rechnerisch korreliert. Dadurch ist es möglich Interferenzen über interkontinentale Entfernungen oder sogar mit Antennen im Weltraum (Weltraum-VLBI) zu erhalten.
Astronomie
Die genauen Positionsmessungen der VLBI sind wichtig für die Festlegung des astronomischen Koordinatensystems. Die mit VLBI erreichbare räumliche Auflösung ist zur Zeit der in anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums überlegen, allerdings auf Objekte mit heller Radioemission beschränkt. Mit VLBI werden die aus der Umgebung schwarzer Löcher in aktiven galaktischen Kernen ausströmenden 'Jets' energiereicher Teilchen untersucht. Weitere Ziele sind zum Beispiel Maserquellen in Sternentstehungsgebieten, in der Atmosphäre von Sternen und wiederum in der Umgebung aktiver galaktischer Kerne.
Geodäsie
Messprinzip
Durch präzise Messung der Signale mit 2 oder mehr Radioteleskopen und ihre mit Zeitmarken versehene Speicherung wird eine Art Laufzeitmessung möglich. Die Daten werden mittels eines Korrelators so lange auf der Zeitachse verschoben, bis fast vollständige Übereinstimmung der Signalspitzen erreicht ist.Nach diesem Korrelieren entspricht die Verschiebung dem Laufzeit- bzw. Wegunterschied Δt1,2 vom Quasar zu den zwei (oder mehr) Teleskopen. Durch Anmessen mehrerer Quasare (5-20 in 1 Stunde) wird eine Art Vermessungsnetz aufgebaut. Weil sich die einzelnen Δt durch die Erdrotation dauernd ändern, kann außer den Koordinaten auch der momentane Rotationspol und die astronomische Zeit bestimmt werden.
Die Genauigkeit liegt um 0.1 ns (Milliardstel Sekunden), auf Strecke umgerechnet bei einigen Zentimetern. Durch die große Anzahl von Messungen (großteils automatisch) können Netze auf ±1cm berechnet werden.
Datenreduktion und Ergebnisse
Die Messungen sind wegen verschiedener Einflüsse zu korrigieren:
- Refraktion in der Troposphäre - Trocken- und Feuchtanteil: ersterer wird über Luftdruck und Temperatur bestimmt, letzterer ist wegen stark schwankendem Gehalt an Wasserdampf schwerer modellierbar
- Refraktion in der Ionosphäre - sie ist von der Frequenz der Radiowellen abhängig und kann daher durch 2 Frequenzen genähert ermittelt werden
- Zeitkorrekturen
- Instrumentelle Einflüsse (Eichung der Antenne, Exzentrizität usw.)
- Weitere Einflüsse ... ...
Die Ergebnisse sind gut mit anderen Messmethoden kombinierbar - z.B. mit GPS und dessen Methode, die 2. Korrektion zu ermitteln.
Durch langfristige Bestimmung von Koordinaten der Radioteleskope können die Bewegungen der Kontinente durch die Plattentektonik bestimmt werden. Seit einigen Jahren ist dies mit Genauigkeiten von mm...cm möglich. Die etwa 10 großen Platten bewegen sich gegeneinander mit 2-20 cm pro Jahr.
siehe auch
Very Long Baseline Interferometry | Radioastronomie | 超長基線電波干渉法 | Radioastronomie | interferometria wielkobazowa
"Very Long Baseline Interferometry"