L'Univers emana radiacions a totes les direccions longitudinals i ones de l'espectre electromagnètic. Aquesta radiació és circumstant en tots els àmbits de la vida ja permet el funcionament de la major part dels ecosistemes del planeta i ens entebia transmetent-nos energia. No obstant això existeix una propietat a l'atmosfera que permet el pas de certes radiacions a la superfície terrestre i és anomenada Finestra Atmosfèrica.
Què és la Finestra Atmosfèrica?
És la facultat especial de l'atmosfera terrestre de transparentar-se davant de determinades radiacions que arriben des de l'espai exterior i impedeix el pas d'altres radiacions fins a la superfície que farien impossible l'existència de vida a la terra. Generalment, les radiacions permeses per entrar a la superfície terrestre provinents del Cosmos són ones de ràdio i llum visible (més una petita fracció de radiació infraroja i ultraviolada) que corresponen a les anomenades finestres òptica i de ràdio.
Finestra Òptica i de Ràdio
L'atmosfera terrestre té una capacitat d'absorció de la radiació electromagnètica procedent de l'Univers en gran part de les longituds d'ona. Hi ha bandes per a les quals l'atmosfera és gairebé transparent, i dues d'aquestes són prou amples per ser d'interès astronòmic i ser blanc de continus estudis.
La més coneguda és la Finestra Òptica, que permet el pas de les ones electromagnètiques que es coneix habitualment com l'espectre del visible: longituds d'ona aproximadament des de 300 a 1.000 nanòmetres, (0,3 a 1 picòmetres). La segona es coneix com a “Ventana Radio” la qual estén en longituds d'ona des d'1 mil·límetre a 15 metres, (300 Ghz – 20 Mhz).
A la zona entre la finestra òptica i la finestra de ràdio, l'absorció atmosfèrica es deu fonamentalment a l'aigua i al diòxid de carboni (aquí també s'evidencien algunes bandes parcialment transparents). Pel que fa a les longituds d'ona més llargues (entre 1 mm i 1 cm), s'encarreguen de l'absorció principalment l'oxigen i el vapor de l'aigua.
Finestres Atmosfèriques a l'Espectre Electromagnètic
S'anomena Espectre Electromagnètic l'adjudicació energètica del conjunt de les ones electromagnètiques que emet o absorbeix una substància. Els espectres es poden observar mitjançant espectroscopis que, a més de concedir la possibilitat d'observar l'espectre, permeten fer-ne mesuraments, com són la longitud d'ona, la freqüència i la intensitat de la radiació.
L'Espectre Electromagnètic s'expandeix des de la radiació de menor longitud d'ona, com els raigs gamma i els raigs X, passant per la llum ultraviolada, la llum visible i els raigs infrarojos, fins a les ones electromagnètiques de més longitud d'ona, com són les ones de ràdio. És possible que el límit per a la longitud d'ona més petita sigui la longitud de Planck i que el límit màxim seria la mida de l'Univers, encara que la ciència formalment afirma l'espectre electromagnètic és infinit i continu.
Rang de l'espectre
L'espectre cobreix l'energia d'ones electromagnètiques que tenen longituds d'ones diferents. Les freqüències de 30 Hz i de menys freqüència solen produir-se per certes nebuloses estel·lars i són rellevants per al seu estudi. S'han trobat freqüències molt altes com 2.9*1027 Hz. Les ones electromagnètiques d'alta freqüència tenen una longitud d'ona curta i energia alta en canvi les ones de freqüència baixa tenen una longitud d'ona llarga i energia baixa.
No obstant això, sempre que les ones electromagnètiques es troben en un medi (matèria), la longitud d'ona disminueix. Les longituds d'ona de la radiació electromagnètica, sense tenir en compte el medi pel qual viatgen, generalment són citades en termes de longitud d'ona al buit. La radiació electromagnètica sol classificar-se depenent de la longitud d'ona: ones de ràdio, microones, infraroja i regió visible, que observem com a llum, raigs ultraviolats, raigs X i raigs gamma.
Ones de Ràdio
Les ones de ràdio solen ser utilitzades mitjançant antenes de la mida apropiada (segons el principi de ressonància), amb longituds d'ona als límits de centenars de metres a aproximadament un mil·límetre. El seu ús és aplicable a la transmissió de dades per mitjà de la modulació. Des de les xarxes sense fil, la telefonia mòbil, la televisió i les ressonàncies magnètiques, són només alguns dels usos més populars de les anomenades “Ondas de Radio”.
Microones
Són ones d'alta freqüència i per tant de longitud d'ona molt curta, per això el nom. La seva propietat és excitar les molècules d'aigua i estan situats entre els raigs infrarojos i les ones de ràdio convencionals. Posseeix una longitud d'ona aproximada de 1 mm a 30 cm. El seu ús s'evidencia als forns de microones per escalfar aliments que continguin líquids.
Ones Infraroges
L'infraroig són ones de l'espectre electromagnètic que es troba entre la llum vermella visible i les ones d'inici de la regió d'ones de ràdio. A l'espai de l'Espectre Electromagnètic es comprèn que aquesta radiació és el que notem com a calor.
Regió visible
És la radiació electromagnètica amb una longitud d'ona d'aproximadament 400 nm i 700 nm. En aquest rang el Sol i els estels semblants a ell generen la major part de la seva radiació i la seva freqüència està per sobre de l'infraroig. La llum que observem és una porció diminuta de l'espectre electromagnètic. Els arcs iris són una mostra de la part visible de l'espectre electromagnètic.
Raigs Ultraviolats
També coneguda amb raigs UV és la radicació amb una longitud d'ona més curta que l'extrem violeta de l'espectre visible. A causa de la seva energia la radiació ultraviolada pot trencar enllaços químics, fent a les molècules excepcionalment reactives o ionitzant-les, el que seria el garant d'un canvi en el seu comportament, per això se li atribueixen als raigs UV les cremades solars i fins i tot el càncer de pell.
Raig X
Els Raigs X ve després de l'ultraviolat. Els raigs X durs tenen longituds d'ona més curtes que els raigs X suaus. La seva utilitat és aplicable per veure alguns objectes. L'emissió de Raigs X provinent de les estrelles de neutrons i els discos d'acreció són els que permeten estudiar aquestes ones de l'electromagnètic. Els raigs X són útils a la medicina i indústria. Les estrelles i especialment alguns tipus de nebuloses amb els principals emissors de raigs x.
Raigs Gamma
Els Raigs Gamma se situen després dels Raigs X i són els fotons més energètics, i es desconeix el límit més baix de la longitud d'ona. Proporcionen utilitat als astrònoms en l'estudi d'objectes o regions d'alta energia, i són útils per als físics a causa de la capacitat penetrant i la producció de radioisòtops. La dimensió d'ona dels raigs gamma es mesura amb una gran exactitud per mitjà de dispersió Compton.
Espectres d'Emissió i Absorció
L'Espectre d'Emissió atòmica d'un element és un conjunt de freqüències de les ones electromagnètiques emanades per àtoms d'aquest element, en estat gasós, quan se'ls comunica energia. L'espectre d'emissió de cada element és únic i es pot utilitzar per precisar si aquest element és part d'un compost desconegut.
L'espectre d'absorció mostra la fracció de la radiació electromagnètica incident que absorbeix un material dins d'un rang de freqüències. Cada element químic té línies d'absorció en algunes longituds d'ona, fet que està relacionat amb les diferències d'energia dels diferents orbitals atòmics. De fet, s'empra l'espectre d'absorció per identificar els elements components d'algunes mostres, com ara líquids i gasos; més enllà, es pot fer servir per determinar l'estructura de compostos orgànics.
És important precisar que, en allò que es coneix com Finestres Atmosfèriques, només n'hi ha molt poca, o no hi ha absorció o emissió de radiació electromagnètica pels components de l'aire entre l'objecte a mesurar i els instruments de mesurament.