Het heelal straalt straling uit in alle lengterichtingen en golven van het elektromagnetische spectrum. Deze straling is aanwezig in alle gebieden van het leven en maakt het functioneren van de meeste ecosystemen van de planeet mogelijk en verwarmt ons door energie over te dragen. Er is echter een eigenschap in de atmosfeer die de doorgang van bepaalde straling naar het aardoppervlak mogelijk maakt en wordt genoemd Sfeervol raam.
Wat is het atmosferische venster?
Het is de speciale kracht van de atmosfeer van de aarde om transparant te zijn voor bepaalde stralingen die uit de ruimte komen en op hun beurt de doorgang van andere stralingen naar het oppervlak verhinderen die het bestaan van leven op aarde onmogelijk zouden maken. Over het algemeen zijn de stralingen die vanuit de kosmos het aardoppervlak binnenkomen, radiogolven en zichtbaar licht. (plus een klein deel van Infrarood straling en ultraviolet) die overeenkomen met de zogenaamde optische en radiovensters.
Optisch en radiovenster
De atmosfeer van de aarde heeft het vermogen om elektromagnetische straling van het heelal te absorberen in de meeste van zijn golflengten. Er zijn banden waarvan de sfeer bijna transparant is, en twee daarvan zijn breed genoeg om van astronomisch belang te zijn en het doelwit van verder onderzoek te zijn.
De bekendste is het "Optical Window", dat de doorgang mogelijk maakt van elektromagnetische golven die algemeen bekend staan als het zichtbare spectrum: golflengten van ongeveer 300 tot 1.000 nanometer (0,3 tot 1 picometer). De tweede staat bekend als "Radio Window" dat zich uitstrekt in golflengten van 1 millimeter tot 15 meter (300 Ghz - 20 Mhz).
In de zone tussen het optische venster en het radiovenster is de atmosferische absorptie voornamelijk te wijten aan water en koolstofdioxide (hier zijn ook enkele gedeeltelijk transparante banden zichtbaar). Met betrekking tot de langste golflengten (tussen 1 mm en 1 cm) zijn ze verantwoordelijk voor de absorptie van voornamelijk zuurstof en waterdamp.
Atmosferische ramen naar het elektromagnetische spectrum
Elektromagnetisch spectrum wordt de energietoewijzing genoemd van de reeks elektromagnetische golven die door een stof worden uitgezonden of geabsorbeerd. Spectra kunnen worden waargenomen met behulp van spectroscopen die niet alleen de mogelijkheid bieden om het spectrum te observeren, maar ook metingen ervan mogelijk maken, zoals de golflengte, frequentie en intensiteit van de straling.
Het elektromagnetische spectrum breidt zich uit van straling met een kortere golflengte, zoals gammastralen en röntgenstralen, via ultraviolet licht, zichtbaar licht en infrarode stralen, tot elektromagnetische golven met een langere golflengte, zoals radiogolven. Het is mogelijk dat de limiet voor de kleinste golflengte de Planck-lengte is en dat de maximale limiet de grootte van het heelal is, hoewel de wetenschap stelt formeel dat het elektromagnetische spectrum oneindig en continu is.
Spectrumbereik
Het spectrum omvat de energie van elektromagnetische golven met verschillende golflengten. Frequenties van 30 Hz en lager worden vaak geproduceerd door bepaalde stellaire nevels en zijn relevant voor hun studie. Er zijn zeer hoge frequenties gevonden, zoals 2.9 * 1027 Hz. Hoogfrequente elektromagnetische golven hebben een korte golflengte en hoge energie, terwijl laagfrequente golven een lange golflengte en lage energie hebben.
Wanneer elektromagnetische golven zich echter in een medium (materie) bevinden, neemt hun golflengte af. De golflengten van elektromagnetische straling, ongeacht het medium waardoor ze reizen, worden over het algemeen uitgedrukt in termen van de golflengte in vacuüm. Elektromagnetische straling wordt meestal geclassificeerd volgens de golflengte: radiogolven, microgolven, infrarood en zichtbaar gebied, die we waarnemen als licht, ultraviolette stralen, röntgenstralen en gammastralen.
Radio golven
Radiogolven worden meestal gebruikt door antennes van de juiste grootte (volgens het principe van resonantie), met golflengten van honderden meters tot ongeveer een millimeter. Het gebruik ervan is van toepassing op datatransmissie, door middel van modulatie. Van draadloze netwerken zijn mobiele telefonie, televisie en magnetische resonantiebeeldvorming slechts enkele van de meest populaire toepassingen van de zogenaamde "Radiogolven".
magnetron
Het zijn hoogfrequente golven en hebben daarom een zeer korte golflengte, vandaar hun naam. Hun karakteristieke eigenschap is om watermoleculen te prikkelen en ze bevinden zich tussen infrarode stralen en conventionele radiogolven. Het heeft een golflengte van ongeveer 1 mm tot 30 cm. Het gebruik ervan wordt bewezen in magnetrons om voedsel dat vloeistoffen bevat te verwarmen.
infrarood golven
Infrarood zijn golven van het elektromagnetische spectrum die tussen zichtbaar rood licht en de begingolven van het radiogolfgebied liggen. In de ruimte van het elektromagnetisch spectrum wordt begrepen dat deze straling is wat we waarnemen als warmte.
zichtbare regio
Het is elektromagnetische straling met een golflengte van ongeveer 400 nm en 700 nm. In dit bereik genereren de zon en soortgelijke sterren het grootste deel van hun straling en hun frequentie ligt boven het infrarood. Het licht dat we waarnemen is eigenlijk een klein deel van het elektromagnetische spectrum. Regenbogen zijn een voorbeeld van het zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum.
UV straling
Ook bekend als UV-stralen, is het straling met een golflengte die korter is dan het violette uiteinde van het zichtbare spectrum. Vanwege zijn energie kan ultraviolette straling chemische bindingen verbreken, waardoor moleculen uitzonderlijk reactief of ioniserend worden, wat de garantie zou zijn voor een verandering in hun gedrag, om deze reden worden zonnebrand en zelfs kanker toegeschreven aan UV-stralen.
röntgenstralen
Röntgenstralen komen na ultraviolet. Harde röntgenstralen hebben kortere golflengten dan zachte röntgenstralen. Het nut ervan is van toepassing om door sommige objecten te kijken. De emissie van röntgenstralen van neutronensterren en accretieschijven maakt de studie van deze elektromagnetische golven mogelijk. Röntgenstralen zijn nuttig in de geneeskunde en de industrie. Sterren en vooral sommige soorten nevels zijn de belangrijkste emitters van röntgenstraling.
Gamma stralen
Gammastralen komen na röntgenstralen en zijn de meest energetische fotonen, en de ondergrens van hun golflengte is onbekend. Ze zijn nuttig voor astronomen bij het bestuderen van hoogenergetische objecten of regio's, en zijn nuttig voor natuurkundigen vanwege hun doordringend vermogen en hun productie van radio-isotopen. De golfdimensie van gammastraling wordt met grote nauwkeurigheid gemeten door middel van Compton-verstrooiing.
Emissie- en absorptiespectra
Het atoomemissiespectrum van een element is een reeks frequenties van de elektromagnetische golven die worden uitgezonden door atomen van dat element, in een gasvormige toestand, wanneer er energie aan wordt doorgegeven. Het emissiespectrum van elk element is uniek en kan worden gebruikt om vast te stellen of dat element deel uitmaakt van een onbekende verbinding.
Het absorptiespectrum toont de fractie van invallende elektromagnetische straling die een materiaal absorbeert binnen een reeks frequenties. Elk chemisch element heeft absorptielijnen op bepaalde golflengten, een feit dat verband houdt met de energieverschillen van de verschillende atomaire orbitalen. In feite wordt het absorptiespectrum gebruikt om de samenstellende elementen van sommige monsters, zoals vloeistoffen en gassen, te identificeren; voorbij, kan worden gebruikt om de structuur van organische verbindingen te bepalen.
Het is belangrijk erop te wijzen dat, in wat bekend staat als Sfeervolle ramen, is er slechts zeer weinig of geen absorptie of emissie van elektromagnetische straling door de componenten van de lucht tussen het te meten object en de meetinstrumenten.