Nädala sõna: elektromagnetiline spekter

Värvispekter Shutterstocki kaudu.

Kui mõtlete valgusele, mõtlete tõenäoliselt sellele, mida teie silmad näevad. Kuid valgus, millele meie silmad on tundlikud, on alles algus; see on kogu meid ümbritseva valguse killuke. Elektromagnetiline spekter on teadlaste kasutatav mõiste kogu olemasoleva valguse ulatuse kirjeldamiseks. Raadiolainetest gammakiirteni on suurem osa universumi valgust meile tegelikult nähtamatu!

Valgus on vahelduvate elektriliste ja magnetväljade laine. Valguse levimine pole palju erinev kui ookeani ületavad lained. Nagu igal teisel lainel, on ka valgusel vähe põhilisi omadusi, mis seda kirjeldavad. Üks on selle sagedus, mõõdetuna hertsides (Hz), mis loendab ühe sekundiga punktist mööduvate lainete arvu. Veel üks tihedalt seotud omadus on lainepikkus : kaugus ühe laine tipust järgmise tipuni. Need kaks atribuuti on pöördvõrdeliselt seotud. Mida suurem sagedus, seda väiksem on lainepikkus - ja vastupidi.

Värvide järjekorda nähtavas spektris saate meeles pidada mnemoonilise ROY G BV abil. Pilt Tennessee ülikooli kaudu.

Elektromagnetilised lained, mida teie silmad tuvastavad - nähtav valgus - võnkuvad vahemikus 400–790 terahertsi (THz). See on mitusada triljonit korda sekundis. Lainepikkused on umbes suure viiruse suurus: 390–750 nanomeetrit (1 nanomeeter = 1 miljard meetrit; meeter on umbes 39 tolli pikk). Meie aju tõlgendab valguse erinevaid lainepikkusi erinevate värvidega. Punase lainepikkus on kõige pikem ja violetse kõige lühem. Kui läbime päikesevalgust läbi prisma, näeme, et see koosneb tegelikult paljudest valguse lainepikkustest. Prisma loob vikerkaare, suunates iga lainepikkuse välja pisut erineva nurga all.

Kogu elektromagnetiline spekter on palju enamat kui lihtsalt nähtav valgus. See hõlmab mitmesuguseid energia lainepikkusi, mida meie inimese silmad ei näe. Pilt NASA / Wikipedia kaudu.

Kuid valgus ei piirdu punase ega violetse värvusega. Nii nagu on helisid, mida me ei kuule (aga teised loomad saavad), on ka tohutul hulgal valgust, mida meie silmad ei suuda tuvastada. Üldiselt pärinevad pikemad lainepikkused ruumi kõige lahedamatest ja tumedamatest piirkondadest. Vahepeal mõõdavad lühemad lainepikkused äärmiselt energeetilisi nähtusi.

Astronoomid kasutavad kogu elektromagnetilist spektrit mitmesuguste asjade jälgimiseks. Raadiolaineid ja mikrolaineid - kõige pikemaid lainepikkusi ja väikseimaid valgusenergiaid - kasutatakse tihedas tähtedevahelistes pilvedes toimuva võrdlemiseks ja külma tumeda gaasi liikumise jälgimiseks. Meie galaktika struktuuri kaardistamiseks on kasutatud raadioteleskoope, samal ajal kui mikrolainete teleskoobid on tundlikud Suure Paugu allesjäänud kuma suhtes.

See väga suure lähterea massiivi (VLBA) pilt näitab, milline näeks galaktika M33 välja, kui näeksite raadiolainetena. See pilt kaardistab galaktikas aatomilise vesiniku gaasi. Erinevad värvid tähistavad gaasi kiirust: punane näitab, et gaas liigub meist eemale, sinine liigub meie poole. Pilt NRAO / AUI kaudu.

Infrapuna teleskoobid sobivad suurepäraselt jahedate hämarate tähtede leidmiseks, tähtedevaheliste tolmuribade viilimiseks ja isegi teiste päikesesüsteemide planeetide temperatuuri mõõtmiseks. Infrapunakiirguse lainepikkus on piisavalt pikk, et liikuda läbi pilvede, mis muidu blokeeriksid meie vaate. Kasutades suuri infrapunaseid teleskoope, on astronoomid suutnud läbi Linnutee tolmuradade liikuda meie galaktika tuuma.

See Hubble'i ja Spitzeri kosmoseteleskoopide pilt näitab meie Linnutee galaktika keskmist 300 valgusaastat, nagu me näeksime, kui meie silmad näeksid infrapuna energiat. Pildil paljastuvad massiivsed täheparved ja keerduvad gaasipilved. Image NASA / ESA / JPL / QD Wangi ja S. Stolovy kaudu.

Enamik tähti eraldab suurema osa oma elektromagnetilisest energiast nähtava valguse kujul, see on spektri väike osa, millele meie silmad on tundlikud. Kuna lainepikkus korreleerub energiaga, annab tähe värv meile teada, kui kuum on: punased tähed on kõige jahedamad, sinised on kuumimad. Kõige külmemad tähed kiirgavad peaaegu üldse nähtavat valgust; neid saab näha ainult infrapuna-teleskoopide abil.

Violetsetest lühematel lainepikkustel leiame ultraviolettvalgust ehk ultraviolettvalgust. Võib-olla olete UV-kiirgusega tuttav selle võimest anda teile päikesepõletust. Astronoomid kasutavad seda tähtede kõige energilisemate jahtimiseks ja tähtede sündimise piirkondade väljaselgitamiseks. UV-teleskoopidega kaugeid galaktikaid vaadates kaob suurem osa tähti ja gaasi ning kõik tähtkuju puukoolid paistavad vaatesse.

Vaade spiraalsele galaktikale M81 ultraviolettkiirguses, mille tegi võimalikuks Galexi kosmosevaatluskeskus. Heledates piirkondades on spiraalvarrastes tähelised puukoolid. Pilt NASA kaudu.

Lisaks ultraviolettkiirgusele on elektromagnetilise spektri suurim energia: röntgenikiirgus ja gammakiirgus. Meie atmosfäär blokeerib selle valguse, nii et astronoomid peavad röntgen- ja gammakiirguse universumi nägemiseks tuginema kosmose teleskoopidele. Röntgenikiirgus pärineb eksootilistest neutronitähtedest, ülekuumenenud materjali keerdus keerdub musta augu ümber või hajutatud gaasipilved galaktilistes klastrites, mida kuumutatakse mitme miljoni kraadini. Samal ajal paljastavad gammakiired - inimeste jaoks kõige lühem valguse lainepikkus - surmava vägivaldse supernoova plahvatuse, kosmilise radioaktiivse lagunemise ja isegi antimaterjali hävitamise. Gammakiirguspursked - kaugetest galaktikatest pärit gammakiirguse lühike virvendamine, kui täht plahvatab ja tekitab musta augu - on universumi kõige energilisemad ainsusesündmused.

Kui näeksite röntgenikiirte kaudu pikkade vahemaade tagant, näeksite seda pulsaari PSR B1509-58 ümbritsevat udukogu. See pilt on pärit Chandra teleskoobist. 17 000 valgusaasta kaugusel asuv pulsar on kiiresti pöörlev jäänus tähesüdamikust, mis on jäänud pärast supernoovat. Pilt NASA kaudu.

Alumine rida: elektromagnetiline spekter kirjeldab kõiki valguse lainepikkusi - nii nähtavaid kui ka nägematuid.