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主题：从一条新闻求科普 -- 猫元帅
家园 从一条新闻求科普 新闻如下：
英国科学家称:外星人可能在偷听地球人的广播
娟子
英国一些研究外星人的科学家近日说，外星人真的存在，并且能够在很久以前就开始偷听人类的老式广播了。
据英国阿娜诺娃新闻网6月6日援引《每日电讯报》的报道说，英国科技部长日前接见了这些研究外星人的专家，他们说，通过他们的研究表明外星人真的存在，科学家们在寻找行星方面获得了显著进步，并已经开始寻找像地球一样有水的行星。<广告>
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来自英国开放大学的格伦·怀特教授说，欧洲航天局启动了一个叫做“达尔文”的空间任务，该任务将在2018年向太空发射一组太空望远镜，这组望远镜的作用就是在2023年之前扫描距离地球60光年距离内的500个行星。“一旦这些望远镜发射成功，我们就能够非常确切的告诉世界，那里是否有生命存在，我们也将有非常高的可能性来告诉大家是否已经有生命起源于地球之外的行星，所有的这些问题将会在2020年左右得到非常确切的答案”。
曾在欧洲航天局工作过的迈克尔·佩里博士指出，现在的科学手段已经能够通过分析来自其它行星的光谱来确定生命存在的迹象。他甚至提到了外星人可以偷听到地球的广播。“这难道不令人惊奇吗？自从1927年我们开始发射广播信号开始，就已经告诉了太空地球上我们人类的存在”。
科学家们说，最早发射的这些广播信号已经传输到了80光年以外的太空中，说明这些信号可能已经传输到了很多可能存在生命的星球上。而且这样的分析过程可不是单向的，如果那些星球上也存在像我们地球人类一样有知识的生命，那么他们现在已经知道了地球人类的存在。
(责任编辑：魏成)
如上所述，广播信号是不是在太空中不会衰减？广播信号在太空中的的传播范围和发射功率有关系么？如果我在北京竖一根天线，发射一段信号，那么能不能360°向太空中传播？假设在距地球80光年的地方放一架收音机，是不是能够收到正确的广播（就是说地球发出的《新闻和报纸摘要》节目在80光年外是不是一样听得清楚，一字不差）？黑洞、星球爆炸、白矮星什么的对广播信号有影响么？太空中有没有自然产生的类似于广播信号的东西？
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家园 这些问题一个一个回答 首先，电磁波的总能量或者总功率在太空中可以认为不会衰减，但是单位面积上通过的功率随距离的平方衰减。所以如果认为单位面积上的功率小于一定的值就算接受不到，那么传播距离和发射功率的平方根成正比。
普通天线很少能做到全向发射（这里的全向指的是对球面来说），所以你想象的360度随便竖根天线是不行的，总会有一些方向上没有信号（比如说正上方）。
80光年外的收音机要收到正确的广播，需要信号功率足够大，前几楼的已经算过，普通天线是不行的。不过如果用大型抛物面天线向特定的指向发射，80光年外有一个大天线接受，还是有可能的。之前有过这样向有可能有智慧生命的方向发射信号，据说天线指向方向上的单位面积功率超过太阳。
太空噪声会有影响，不过接受是否清晰，要看信噪比，也就是信号源的功率和距离以及干扰源的功率和距离。
广义的说所有天体都发射电磁波，但是还没有真的像广播信号的特征的自然信号源，包括脉冲星。
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家园 再算一个 咱们就按猫元帅说的算
在北京竖个天线。自己树的功率不一定能很大，就算10瓦，10焦耳每秒
通信我不熟，不过咱们假设通信频率是10GHz，波长也就厘米量级。那么每个量子携带的能量应该差不多10^-6电子伏的量级，差不多10^-25焦耳一个。所以你的天线每秒钟可以辐射10^26个光量子。
然后呢，80光年，一光年差不多10^16米，所以80光年差不多10^18米。这距离上光量子的密度只剩下(10^26/4 pi (10^18)^2)，差不多10^-11个每秒每平方米。
也就是说，如果外星人造一个1平方公里的天线，大概每天能够接到一个光量子...至于这个跟通信的要求相差多少我就不知道了...
这还得是外星人知道从80光年之外的某一个特定方向，有某只猫竖起了天线，以某一个频率在发射电波...
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家园 据说对于某些情况，可以做到在信号小于噪声的情况下得到信号 以前听过一个报告，讲一种鱼是怎么分辨出背景噪声里的微弱信号的，用到了混沌方面的知识
家园 你说的是这个？ 大概看了一下，似乎是因为混沌的频谱中仍然存在一些谱线，也就是周期性。这样通过一系列变换，把弱谐波信号提取出来。不知道理解得对不对，欢迎砸砖。
如果是这样，对付被白噪声淹没的信号，应该是依然没有办法的。
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家园 可以这么算，不过通信系统中不这么做 同样估算80光年为10^18 m。
一般电台电视台功率可达到10KW。那么在80光年处的功率密度约为8x10^-30 mW/m2。
1平方公里面积的天线接受功率差不多为-230dBm。手机通话的功率至少在 -110dBm 以上。这个-230dBm的要求不知道什么样的系统能达到了。热噪声的功率都要比这个大了。
想想脉冲星的功率，答案应该很明显了。
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家园 简单计算 简单计算么，所有的2啦3啦丢掉了就算了
银河系有多大？12kpc宽。一个pc(秒差距)差不多是4个光年，所以大概是5万光年的半径。厚度薄点，算1/5，也就是1万光年，所以总体积是3*10^13立方光年。
咱们的电波80年之内已经传到了多少光年？大概是3*10^6光年(大概算高了点....)
银河系里有多少可以接受电波的智慧生命？当年赵凯华老师在新概念物理学最后估计过，也就一两个
所以，80光年半径内有智慧生命的概率...大概是10^-7，也就是一千万分之一。有这个运气的话，去买六合彩也差不多快该能中了.....
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家园 全向的电视和广播信号应该不可能 - 复 从一条新闻求科普
家园 不好说 发一个链接先，英文原版的新闻。本来以为是假新闻来着hehe
有些事情不看好。就好像说，恩，比方说冥王星的光吧，照耀了地球几忆年了，如果说有一冥王星人说，恩那个地球人一定在观测我们，知道冥王星的存在知道乐几亿年了...这个好像有点搞笑吧？
其他的如果晚上论文能赶上进度再回来慢慢聊。
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家园 我知道的一点。 太空中有没有自然产生的类似于广播信号的东西？好像脉冲星产生的信号是非常有周期性的，开始被错认为背后有智慧生物。