Svemir emanira zračenje u svim uzdužnim smjerovima i valovima elektromagnetskog spektra. Ovo zračenje prisutno je u svim područjima života i omogućuje funkcioniranje većine ekosustava planeta te nas zagrijava prijenosom energije. Međutim, u atmosferi postoji svojstvo koje omogućuje prolaz određenog zračenja na površinu zemlje i tzv Atmosferski prozor.
Što je atmosferski prozor?
Posebna je moć zemljine atmosfere da bude prozirna za određena zračenja koja stižu iz svemira i zauzvrat sprječava prolazak drugih zračenja na površinu koja bi onemogućila postojanje života na Zemlji. Općenito, zračenje koje je dopušteno ući na Zemljinu površinu iz Kozmosa su radio valovi i vidljiva svjetlost. (plus mali dio infracrveno zračenje i ultraljubičasto) koji odgovaraju takozvanim optičkim i radijskim prozorima.
Optički i radio prozor
Zemljina atmosfera ima sposobnost apsorbirati elektromagnetsko zračenje iz Svemira u većini njegovih valnih duljina. Ima bendova kojima je atmosfera gotovo prozirna, a dva od njih su dovoljno široka da budu od astronomskog interesa i da budu meta kontinuiranog proučavanja.
Najpoznatiji je "Optički prozor" koji omogućuje prolaz elektromagnetskih valova koji su opće poznati kao vidljivi spektar: valne duljine od približno 300 do 1.000 nanometara (0,3 do 1 pikometar). Drugi je poznat kao "Radio Window" koji se proteže u valnim duljinama od 1 milimetra do 15 metara, (300 Ghz - 20 Mhz).
U zoni između optičkog prozora i radio prozora, atmosferska apsorpcija je uglavnom zbog vode i ugljičnog dioksida (tu su također vidljive neke djelomično prozirne trake). S obzirom na najduže valne duljine (između 1 mm i 1 cm), one su odgovorne za apsorpciju, uglavnom, kisika i vodene pare.
Atmosferski prozori do elektromagnetskog spektra
Elektromagnetski spektar naziva se raspodjela energije skupa elektromagnetskih valova koje tvar emitira ili apsorbira. Spektri se mogu promatrati pomoću spektroskopa da, osim što daju mogućnost promatranja spektra, omogućuju mjerenja na njemu, kao što su valna duljina, frekvencija i intenzitet zračenja.
Elektromagnetski spektar se širi od zračenja kraće valne duljine, kao što su gama zrake i X-zrake, preko ultraljubičastog svjetla, vidljive svjetlosti i infracrvenih zraka, do elektromagnetskih valova dužih valnih duljina, kao što su radio valovi. Moguće je da je granica za najmanju valnu duljinu Planckova duljina, a da bi najveća granica bila veličina Svemira, iako znanost formalno tvrdi da je elektromagnetski spektar beskonačan i kontinuiran.
Raspon spektra
Spektar pokriva energiju elektromagnetskih valova različitih valnih duljina. Frekvencije od 30 Hz i niže često proizvode određene zvjezdane maglice i relevantne su za njihovo proučavanje. Pronađene su vrlo visoke frekvencije poput 2.9 * 1027 Hz.Visokofrekventni elektromagnetski valovi imaju kratku valnu duljinu i veliku energiju, dok niskofrekventni valovi imaju dugu valnu duljinu i nisku energiju.
Međutim, kad god su elektromagnetski valovi u mediju (materiji), njihova se valna duljina smanjuje. Valne duljine elektromagnetskog zračenja, bez obzira na medij kroz koji putuju, općenito se navode u smislu valne duljine u vakuumu. Elektromagnetsko zračenje obično se klasificira prema valnoj duljini: radio valovi, mikrovalovi, infracrveno i vidljivo područje koje promatramo kao svjetlost, ultraljubičaste zrake, rendgenske i gama zrake.
Radio valovi
Radio valove obično koriste antene odgovarajuće veličine (prema principu rezonancije), s valnim duljinama od stotina metara do oko milimetra. Njegova je uporaba primjenjiva na prijenos podataka, kroz modulaciju. Od bežičnih mreža, mobilne telefonije, televizije i magnetske rezonancije, samo su neke od najpopularnijih upotreba takozvanih "Radio valova".
Mikrovalna pećnica
Oni su visokofrekventni valovi i stoga imaju vrlo kratku valnu duljinu, otuda i njihov naziv. Njihovo karakteristično svojstvo je da pobuđuju molekule vode i nalaze se između infracrvenih zraka i konvencionalnih radio valova. Ima približnu valnu duljinu od 1 mm do 30 cm. Njegova upotreba dokazana je u mikrovalnim pećnicama za zagrijavanje hrane koja sadrži tekućine.
infracrveni valovi
Infracrveni su valovi elektromagnetskog spektra koji se nalaze između vidljive crvene svjetlosti i početnih valova područja radio valova. U prostoru elektromagnetskog spektra podrazumijeva se da je to zračenje ono što primjećujemo kao toplinu.
vidljiva regija
To je elektromagnetsko zračenje valne duljine od približno 400 nm i 700 nm. U tom rasponu Sunce i njemu slične zvijezde stvaraju većinu svog zračenja, a njihova frekvencija je iznad infracrvene. Svjetlost koju promatramo zapravo je mali dio elektromagnetskog spektra. Duge su uzorak vidljivog dijela elektromagnetskog spektra.
Ultraljubičaste zrake
Također poznato kao UV zrake, to je zračenje s valnom duljinom kraćom od ljubičastog kraja vidljivog spektra. Ultraljubičasto zračenje zbog svoje energije može razbiti kemijske veze, čineći molekule iznimno reaktivnim ili ih ionizirajući, što bi bilo jamac promjene njihovog ponašanja, pa se zbog toga UV zrakama kože pripisuju opekline, pa čak i rak.
X-zrake
X-zrake dolaze nakon ultraljubičastog. Tvrde rendgenske zrake imaju kraće valne duljine od mekih rendgenskih zraka. Njegova korisnost je primjenjiva za gledanje kroz neke objekte. Emisija X-zraka iz neutronskih zvijezda i akrecijskih diskova ono je što omogućuje proučavanje ovih elektromagnetskih valova. X-zrake su korisne u medicini i industriji. Zvijezde, a posebno neke vrste maglica glavni su emiteri x-zraka.
Gama zrake
Gama zrake dolaze nakon X-zraka i najenergetniji su fotoni, a donja granica njihove valne duljine je nepoznata. Oni su korisni astronomima u proučavanju visokoenergetskih objekata ili područja, a korisni su fizičarima zbog svoje sposobnosti prodiranja i proizvodnje radioizotopa. Valna dimenzija gama zraka mjeri se s velikom točnošću pomoću Comptonovog raspršenja.
Emisioni i apsorpcijski spektri
Atomski emisijski spektar elementa je skup frekvencija elektromagnetskih valova koje emitiraju atomi tog elementa, u plinovitom stanju, kada mu se prenosi energija. Emisioni spektar svakog elementa je jedinstven i može se koristiti za određivanje je li taj element dio nepoznatog spoja.
Spektar apsorpcije pokazuje udio upadnog elektromagnetskog zračenja koji materijal apsorbira unutar raspona frekvencija. Svaki kemijski element ima apsorpcijske linije na nekim valnim duljinama, što je činjenica koja je povezana s energetskim razlikama njegovih različitih atomskih orbitala. Zapravo, apsorpcijski spektar se koristi za identifikaciju sastavnih elemenata nekih uzoraka, kao što su tekućine i plinovi; Iznad, može se koristiti za određivanje strukture organskih spojeva.
Važno je istaknuti da, u tzv Atmosferski prozori, postoji vrlo mala apsorpcija ili nikakva apsorpcija ili emisija elektromagnetskog zračenja komponenti zraka između objekta koji se mjeri i mjernih instrumenata.