Vesmír vyzařuje záření ve všech podélných směrech a vlnách elektromagnetického spektra. Toto záření je přítomno ve všech oblastech života a umožňuje fungování většiny ekosystémů planety a zahřívá nás přenosem energie. V atmosféře však existuje vlastnost, která umožňuje průchod určitého záření k zemskému povrchu a je tzv Atmosférické okno.
Co je to atmosférické okno?
Je to zvláštní síla zemské atmosféry, že je průhledná pro určitá záření, která přicházejí z vesmíru, a naopak brání průchodu jiných záření na povrch, které by znemožnily existenci života na Zemi. Obecně platí, že záření, které je dovoleno vstoupit na zemský povrch z Kosmu, jsou rádiové vlny a viditelné světlo. (plus malý zlomek infračervené záření a ultrafialové) které odpovídají tzv. optickým a rádiovým oknům.
Optické a rádiové okno
Zemská atmosféra má schopnost absorbovat elektromagnetické záření z vesmíru ve většině jeho vlnových délek. Jsou kapely, pro které je atmosféra téměř průhlednáa dva z nich jsou dostatečně široké na to, aby byly astronomicky zajímavé a aby byly cílem dalšího studia.
Nejznámější je „Optické okno“, které umožňuje průchod elektromagnetických vln, které jsou běžně známé jako viditelné spektrum: vlnové délky od přibližně 300 do 1.000 0,3 nanometrů (1 až 1 pikometr). Druhé je známé jako „Radio Window“, které se rozprostírá ve vlnových délkách od 15 milimetru do 300 metrů (20 GHz – XNUMX MHz).
V zóně mezi optickým oknem a rádiovým oknem je atmosférická absorpce způsobena především vodou a oxidem uhličitým (zde jsou patrné i některé částečně průhledné pásy). Vzhledem k nejdelším vlnovým délkám (mezi 1 mm a 1 cm) jsou zodpovědné za absorpci především kyslíku a vodní páry.
Atmosférická okna do elektromagnetického spektra
Elektromagnetické spektrum se nazývá alokace energie souboru elektromagnetických vln emitovaných nebo absorbovaných látkou. Spektra lze pozorovat pomocí spektroskopů že kromě poskytnutí možnosti pozorování spektra umožňují na něm provádět měření, jako je vlnová délka, frekvence a intenzita záření.
Elektromagnetické spektrum se rozšiřuje od záření s kratší vlnovou délkou, jako jsou paprsky gama a rentgenové záření, přes ultrafialové světlo, viditelné světlo a infračervené paprsky až po elektromagnetické vlny s delší vlnovou délkou, jako jsou rádiové vlny. Je možné, že limit pro nejmenší vlnovou délku je Planckova délka a že maximální limit by byla velikost vesmíru, i když věda formálně tvrdí, že elektromagnetické spektrum je nekonečné a spojité.
Rozsah spektra
Spektrum pokrývá energii elektromagnetických vln, které mají různé vlnové délky. Frekvence 30 Hz a nižší jsou často produkovány určitými hvězdnými mlhovinami a jsou důležité pro jejich studium. Byly nalezeny velmi vysoké frekvence jako 2.9 * 1027 Hz Vysokofrekvenční elektromagnetické vlny mají krátkou vlnovou délku a vysokou energii, zatímco nízkofrekvenční vlny mají dlouhou vlnovou délku a nízkou energii.
Kdykoli jsou však elektromagnetické vlny v médiu (hmotě), jejich vlnová délka se snižuje. Vlnové délky elektromagnetického záření, bez ohledu na médium, kterým se pohybují, se obecně uvádějí jako vlnová délka ve vakuu. Elektromagnetické záření se obvykle klasifikuje podle vlnové délky: rádiové vlny, mikrovlny, infračervená a viditelná oblast, kterou pozorujeme jako světlo, ultrafialové paprsky, rentgenové paprsky a gama paprsky.
Rádiové vlny
Rádiové vlny obvykle využívají antény odpovídající velikosti (podle principu rezonance), s vlnovou délkou od stovek metrů do zhruba milimetru. Jeho použití je použitelné pro přenos dat prostřednictvím modulace. Z bezdrátových sítí, mobilní telefonie, televize a magnetická rezonance, jsou jen některé z nejoblíbenějších použití takzvaných „rádiových vln“.
Mikrovlnná trouba
Jsou to vysokofrekvenční vlny, a proto mají velmi krátkou vlnovou délku, odtud jejich název. Jejich charakteristickou vlastností je excitovat molekuly vody a nacházejí se mezi infračervenými paprsky a konvenčními rádiovými vlnami. Má přibližnou vlnovou délku 1 mm až 30 cm. Jeho použití je doloženo v mikrovlnných troubách k ohřevu potravin, které obsahují tekutiny.
infračervené vlny
Infračervené jsou vlny elektromagnetického spektra, které leží mezi viditelným červeným světlem a počátečními vlnami v oblasti rádiových vln. V prostoru elektromagnetického spektra se rozumí, že toto záření je to, co vnímáme jako teplo.
viditelná oblast
Jde o elektromagnetické záření o vlnové délce přibližně 400 nm a 700 nm. V tomto rozsahu Slunce a jemu podobné hvězdy generují většinu svého záření a jejich frekvence je vyšší než infračervená. Světlo, které pozorujeme, je ve skutečnosti malou částí elektromagnetického spektra. Duhy jsou ukázkou viditelné části elektromagnetického spektra.
Ultrafialové paprsky
Také známé jako UV paprsky, je to záření s vlnovou délkou kratší než fialový konec viditelného spektra. Ultrafialové záření může díky své energii rozbít chemické vazby, molekuly jsou výjimečně reaktivní nebo je ionizuje, což by bylo garantem změny jejich chování, z tohoto důvodu jsou UV paprsky připisovány spáleniny a dokonce i rakovina.
rentgenové paprsky
Rentgenové záření přichází po ultrafialovém. Tvrdé rentgenové záření má kratší vlnové délky než měkké rentgenové záření. Jeho užitečnost je použitelná pro vidění skrz některé objekty. Emise rentgenového záření z neutronových hvězd a akrečních disků umožňují studium těchto elektromagnetických vln. Rentgenové záření je užitečné v lékařství a průmyslu. Hvězdy a zejména některé typy mlhovin jsou hlavními emitory rentgenového záření.
Gama paprsky
Gama paprsky následují po rentgenových paprskech a jsou nejenergičtějšími fotony a spodní hranice jejich vlnové délky není známa. Poskytují pomůcku astronomům při studiu vysokoenergetických objektů nebo oblastí a jsou užitečné pro fyziky kvůli jejich pronikavé schopnosti a produkci radioizotopů. Vlnový rozměr gama záření je měřen s vysokou přesností pomocí Comptonova rozptylu.
Emisní a absorpční spektra
Atomové emisní spektrum prvku je soubor frekvencí elektromagnetických vln vyzařovaných atomy tohoto prvku v plynném stavu, když je mu sdělena energie. Emisní spektrum každého prvku je jedinečné a lze jej použít ke zjištění, zda je tento prvek součástí neznámé sloučeniny.
Absorpční spektrum ukazuje podíl dopadajícího elektromagnetického záření, který materiál absorbuje v určitém rozsahu frekvencí. Každý chemický prvek má absorpční čáry na určitých vlnových délkách, což je skutečnost, která souvisí s energetickými rozdíly jeho různých atomových orbitalů. Ve skutečnosti se absorpční spektrum používá k identifikaci prvků složek některých vzorků, jako jsou kapaliny a plyny; mimo, lze použít k určení struktury organických sloučenin.
Je důležité zdůraznit, že v tom, co je známo jako Atmosférická oknaMezi měřeným předmětem a měřicími přístroji dochází pouze k velmi malé nebo žádné absorpci nebo emisi elektromagnetického záření složkami vzduchu.