Вселената излъчва радиация във всички надлъжни посоки и вълни от електромагнитния спектър. Това излъчване присъства във всички области на живота и позволява функционирането на повечето екосистеми на планетата и ни затопля чрез предаване на енергия. В атмосферата обаче има свойство, което позволява преминаването на определена радиация към земната повърхност и се нарича Атмосферен прозорец.
Какво представлява атмосферният прозорец?
Специалната сила на земната атмосфера е да бъде прозрачна за определени излъчвания, които пристигат от космоса и от своя страна предотвратява преминаването на други лъчения към повърхността, които биха направили невъзможно съществуването на живот на Земята. Като цяло радиациите, разрешени да влязат в земната повърхност от Космоса, са радиовълни и видима светлина. (плюс малка част от инфрачервено лъчение и ултравиолетови) които отговарят на така наречените оптични и радио прозорци.
Оптичен и радио прозорец
Земната атмосфера има капацитет да абсорбира електромагнитното лъчение от Вселената в повечето от дължините на вълните. Има ленти, за които атмосферата е почти прозрачна, а две от тях са достатъчно широки, за да представляват астрономически интерес и да бъдат цел за продължаване на изследването.
Най-известният е "Оптичният прозорец", който позволява преминаването на електромагнитни вълни, които обикновено са известни като видимия спектър: дължини на вълните от приблизително 300 до 1.000 нанометра (0,3 до 1 пикометър). Вторият е известен като "Радио прозорец", който се простира в дължини на вълната от 1 милиметър до 15 метра (300 Ghz - 20 Mhz).
В зоната между оптичния прозорец и радиопрозореца атмосферното поглъщане се дължи главно на вода и въглероден диоксид (тук също се виждат някои частично прозрачни ленти). По отношение на най-дългите дължини на вълната (между 1 mm и 1 cm), те са отговорни за усвояването, главно на кислород и водна пара.
Атмосферни прозорци към електромагнитния спектър
Електромагнитният спектър се нарича енергийно разпределение на набора от електромагнитни вълни, които веществото излъчва или поглъща. Спектрите могат да се наблюдават с помощта на спектроскопи че освен да предоставят възможност за наблюдение на спектъра, позволяват да се правят измервания върху него, като дължината на вълната, честотата и интензитета на излъчването.
Електромагнитният спектър се разширява от излъчване с по-къса дължина на вълната, като гама лъчи и рентгенови лъчи, през ултравиолетова светлина, видима светлина и инфрачервени лъчи, до електромагнитни вълни с по-голяма дължина на вълната, като радиовълни. Възможно е границата за най-малката дължина на вълната да бъде дължината на Планк и че максималната граница ще бъде размерът на Вселената, въпреки че науката официално твърди, че електромагнитният спектър е безкраен и непрекъснат.
Обхват на спектъра
Спектърът обхваща енергията на електромагнитните вълни, които имат различни дължини на вълната. Честотите от 30 Hz и по-ниски често се произвеждат от определени звездни мъглявини и са от значение за тяхното изследване. Открити са много високи честоти като 2.9 * 1027 Hz. Високочестотните електромагнитни вълни имат къса дължина на вълната и висока енергия, докато нискочестотните имат дълга дължина на вълната и ниска енергия.
Въпреки това, когато електромагнитните вълни са в среда (материя), тяхната дължина на вълната намалява. Дължините на вълната на електромагнитното излъчване, независимо от средата, през която те преминават, обикновено се цитират като дължина на вълната във вакуум. Електромагнитното излъчване обикновено се класифицира според дължината на вълната: радиовълни, микровълни, инфрачервена и видима област, която наблюдаваме като светлина, ултравиолетови лъчи, рентгенови и гама лъчи.
Радио вълни
Радиовълните обикновено се използват от антени с подходящ размер (според принципа на резонанса), с дължини на вълната от стотици метри до около милиметър. Използването му е приложимо за предаване на данни чрез модулация. От безжичните мрежи, мобилната телефония, телевизията и ядрено-магнитен резонанс, са само някои от най-популярните приложения на така наречените „радиовълни“.
микровълнова фурна
Те са високочестотни вълни и поради това имат много къса дължина на вълната, откъдето идва и името им. Характерното им свойство е да възбуждат водни молекули и се намират между инфрачервените лъчи и конвенционалните радиовълни. Има дължина на вълната от приблизително 1 mm до 30 cm. Използването му е доказано в микровълнови фурни за загряване на храни, които съдържат течности.
инфрачервени вълни
Инфрачервените са вълни от електромагнитния спектър, които се намират между видимата червена светлина и началните вълни на радиовълновата област. В пространството на електромагнитния спектър се разбира, че това излъчване е това, което забелязваме като топлина.
видим регион
Това е електромагнитно излъчване с дължина на вълната приблизително 400 nm и 700 nm. В този диапазон Слънцето и подобните на него звезди генерират по-голямата част от излъчването си и честотата им е над инфрачервената. Светлината, която наблюдаваме, всъщност е малка част от електромагнитния спектър. Дъгите са извадка от видимата част на електромагнитния спектър.
Ултравиолетови лъчи
Известно също като UV лъчи, това е излъчване с дължина на вълната, по-къса от виолетовия край на видимия спектър. Благодарение на своята енергия, ултравиолетовото лъчение може да разруши химическите връзки, правейки молекулите изключително реактивни или ги йонизирайки, което би било гарант за промяна в поведението им, поради което слънчевите изгаряния и дори ракът се приписват на UV лъчите на кожата.
рентгенови лъчи
Рентгеновите лъчи идват след ултравиолетовите. Твърдите рентгенови лъчи имат по-къси дължини на вълната от меките рентгенови лъчи. Неговата полезност е приложима за виждане през някои обекти. Излъчването на рентгенови лъчи от неутронни звезди и акреционни дискове са това, което позволява изследването на тези електромагнитни вълни. Рентгеновите лъчи са полезни в медицината и индустрията. Звездите и особено някои видове мъглявини са основните излъчватели на рентгенови лъчи.
Гама лъчи
Гама лъчите идват след рентгеновите лъчи и са най-енергийните фотони, а долната граница на тяхната дължина на вълната е неизвестна. Те осигуряват полезност на астрономите при изучаване на високоенергийни обекти или региони и са полезни за физиците поради тяхната проникваща способност и тяхното производство на радиоизотопи. Размерът на вълната на гама лъчите се измерва с висока точност чрез комптоново разсейване.
Емисионни и абсорбционни спектри
Атомният емисионен спектър на елемент е набор от честоти на електромагнитните вълни, излъчвани от атомите на този елемент в газообразно състояние, когато енергията му се предава. Емисионният спектър на всеки елемент е уникален и може да се използва, за да се определи дали този елемент е част от неизвестно съединение.
Спектърът на абсорбция показва частта от падащото електромагнитно излъчване, което материалът абсорбира в диапазон от честоти. Всеки химичен елемент има абсорбционни линии при някои дължини на вълната, факт, който е свързан с енергийните разлики на различните му атомни орбитали. Всъщност абсорбционният спектър се използва за идентифициране на съставните елементи на някои проби, като течности и газове; отвъд, може да се използва за определяне на структурата на органичните съединения.
Важно е да се отбележи, че в т.нар Атмосферни прозорци, има много малко или никакво поглъщане или излъчване на електромагнитно излъчване от компонентите на въздуха между измервания обект и измервателните уреди.