Alam Semesta memancarkan sinaran dalam semua arah membujur dan gelombang spektrum elektromagnet. Sinaran ini terdapat dalam semua bidang kehidupan dan membolehkan kebanyakan ekosistem planet berfungsi dan menghangatkan kita dengan menghantar tenaga. Walau bagaimanapun, terdapat sifat di atmosfera yang membolehkan laluan sinaran tertentu ke permukaan bumi dan dipanggil Tingkap Atmosfera.
Apakah Tetingkap Atmosfera?
Ia adalah kuasa istimewa atmosfera bumi untuk menjadi telus kepada sinaran tertentu yang datang dari angkasa lepas dan seterusnya menghalang laluan sinaran lain ke permukaan yang akan menjadikan kewujudan kehidupan di bumi mustahil. Secara amnya, sinaran yang dibenarkan masuk ke permukaan Bumi dari Kosmos ialah gelombang radio dan cahaya yang boleh dilihat. (ditambah sebahagian kecil daripada sinaran inframerah dan ultraungu) yang sesuai dengan apa yang dipanggil tingkap optik dan radio.
Optik dan Tetingkap Radio
Atmosfera Bumi mempunyai kapasiti untuk menyerap sinaran elektromagnet dari Alam Semesta dalam kebanyakan panjang gelombangnya. Terdapat band yang suasananya hampir telus, dan dua daripadanya cukup luas untuk menjadi minat astronomi dan menjadi sasaran kajian berterusan.
Yang paling terkenal ialah "Tetingkap Optik", yang membenarkan laluan gelombang elektromagnet yang biasanya dikenali sebagai spektrum boleh dilihat: panjang gelombang dari kira-kira 300 hingga 1.000 nanometer (0,3 hingga 1 picometer). Yang kedua dikenali sebagai "Radio Window" yang memanjang dalam panjang gelombang dari 1 milimeter hingga 15 meter, (300 Ghz - 20 Mhz).
Dalam zon antara tetingkap optik dan tetingkap radio, penyerapan atmosfera terutamanya disebabkan oleh air dan karbon dioksida, (beberapa jalur separa lutsinar juga jelas di sini). Mengenai panjang gelombang terpanjang (antara 1 mm dan 1 cm), mereka bertanggungjawab untuk penyerapan, terutamanya, oksigen dan wap air.
Tingkap Atmosfera kepada Spektrum Elektromagnet
Spektrum Elektromagnet dipanggil peruntukan tenaga bagi set gelombang elektromagnet yang dipancarkan atau diserap oleh bahan. Spektrum boleh diperhatikan menggunakan spektroskop bahawa, di samping memberikan kemungkinan memerhati spektrum, membenarkan pengukuran dibuat ke atasnya, seperti panjang gelombang, kekerapan dan keamatan sinaran.
Spektrum Elektromagnet berkembang daripada sinaran panjang gelombang yang lebih pendek, seperti sinar gamma dan sinar-X, melalui cahaya ultraungu, cahaya boleh dilihat dan sinar inframerah, kepada gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang yang lebih panjang, seperti gelombang radio. Ada kemungkinan bahawa had untuk panjang gelombang terkecil ialah panjang Planck dan had maksimum ialah saiz Alam Semesta, walaupun sains secara rasmi menegaskan spektrum elektromagnet adalah tidak terhingga dan berterusan.
Julat Spektrum
Spektrum meliputi tenaga gelombang elektromagnet yang mempunyai panjang gelombang yang berbeza. Frekuensi 30 Hz dan ke bawah sering dihasilkan oleh nebula bintang tertentu dan berkaitan dengan kajian mereka. Frekuensi yang sangat tinggi seperti 2.9 * 1027 Hz telah ditemui. Gelombang elektromagnet frekuensi tinggi mempunyai panjang gelombang pendek dan tenaga tinggi, manakala gelombang frekuensi rendah mempunyai panjang gelombang panjang dan tenaga rendah.
Walau bagaimanapun, apabila gelombang elektromagnet berada dalam medium (jirim), panjang gelombangnya berkurangan. Panjang gelombang sinaran elektromagnet, tanpa mengira medium yang dilaluinya, biasanya dipetik dari segi panjang gelombang dalam vakum. Sinaran elektromagnet biasanya dikelaskan mengikut panjang gelombang: gelombang radio, gelombang mikro, kawasan inframerah dan boleh dilihat, yang kita amati sebagai cahaya, sinar ultraungu, sinar-X dan sinar gamma.
Gelombang radio
Gelombang radio biasanya digunakan oleh antena dengan saiz yang sesuai (mengikut prinsip resonans), dengan panjang gelombang antara ratusan meter hingga kira-kira satu milimeter. Penggunaannya boleh digunakan untuk penghantaran data, melalui modulasi. Daripada rangkaian wayarles, telefon mudah alih, televisyen dan pengimejan resonans magnetik, hanyalah sebahagian daripada kegunaan paling popular yang dipanggil "Gelombang Radio".
Ketuhar gelombang mikro
Ia adalah gelombang frekuensi tinggi dan oleh itu mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek, oleh itu namanya. Ciri ciri mereka adalah untuk merangsang molekul air dan ia terletak di antara sinar inframerah dan gelombang radio konvensional. Ia mempunyai anggaran panjang gelombang 1 mm hingga 30 cm. Penggunaannya terbukti dalam ketuhar gelombang mikro untuk memanaskan makanan yang mengandungi cecair.
gelombang inframerah
Inframerah ialah gelombang spektrum elektromagnet yang terletak di antara cahaya merah yang boleh dilihat dan gelombang permulaan kawasan gelombang radio. Dalam ruang Spektrum Elektromagnet difahamkan bahawa sinaran ini adalah apa yang kita perhatikan sebagai haba.
wilayah yang boleh dilihat
Ia adalah sinaran elektromagnet dengan panjang gelombang kira-kira 400 nm dan 700 nm. Dalam julat ini Matahari dan bintang yang serupa dengannya menjana kebanyakan sinaran mereka dan frekuensinya melebihi inframerah. Cahaya yang kita perhatikan sebenarnya adalah sebahagian kecil daripada spektrum elektromagnet. Pelangi ialah sampel bahagian yang boleh dilihat dalam spektrum elektromagnet.
Sinar ultraviolet
Juga dikenali sebagai sinaran UV, ia adalah sinaran dengan panjang gelombang lebih pendek daripada hujung ungu spektrum yang boleh dilihat. Disebabkan tenaganya, sinaran ultraungu boleh memecahkan ikatan kimia, menjadikan molekul sangat reaktif atau mengionkannya, yang akan menjadi penjamin kepada perubahan dalam tingkah laku mereka, atas sebab ini selaran matahari dan juga kanser dikaitkan dengan sinaran UV pada kulit.
sinaran X
X-ray datang selepas ultraviolet. Sinar-X keras mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek daripada sinar-X lembut. Kegunaannya boleh digunakan untuk melihat melalui beberapa objek. Pembebasan sinar-X daripada bintang neutron dan cakera pertambahan adalah yang membolehkan kajian gelombang elektromagnet ini. X-ray berguna dalam perubatan dan industri. Bintang dan terutamanya beberapa jenis nebula adalah pemancar utama sinar-x.
sinar gama
Sinar Gamma datang selepas X-Ray dan merupakan foton yang paling bertenaga, dan had bawah panjang gelombangnya tidak diketahui. Mereka menyediakan utiliti kepada ahli astronomi dalam mengkaji objek atau kawasan bertenaga tinggi, dan berguna kepada ahli fizik kerana keupayaan penembusan mereka dan penghasilan radioisotop mereka. Dimensi gelombang sinar gamma diukur dengan ketepatan yang tinggi dengan cara hamburan Compton.
Spektrum Pelepasan dan Penyerapan
Spektrum Pelepasan Atom unsur ialah set frekuensi gelombang elektromagnet yang dipancarkan oleh atom unsur itu, dalam keadaan gas, apabila tenaga disampaikan kepadanya. Spektrum pelepasan setiap elemen adalah unik dan boleh digunakan untuk menentukan sama ada unsur itu adalah sebahagian daripada sebatian yang tidak diketahui.
Spektrum penyerapan menunjukkan pecahan sinaran elektromagnet kejadian yang diserap oleh bahan dalam julat frekuensi. Setiap unsur kimia mempunyai garis serapan pada beberapa panjang gelombang, fakta yang berkaitan dengan perbezaan tenaga orbital atomnya yang berbeza. Malah, spektrum serapan digunakan untuk mengenal pasti unsur komponen beberapa sampel, seperti cecair dan gas; di luar, boleh digunakan untuk menentukan struktur sebatian organik.
Adalah penting untuk menunjukkan bahawa, dalam apa yang dikenali sebagai Tingkap Atmosfera, hanya terdapat sedikit atau tiada penyerapan atau pancaran sinaran elektromagnet oleh komponen udara antara objek yang akan diukur dan alat pengukur.