Universet sender ut stråling i alle lengderetninger og bølger i det elektromagnetiske spekteret. Denne strålingen er tilstede på alle områder av livet og lar de fleste av planetens økosystemer fungere og varmer oss ved å overføre energi. Imidlertid er det en egenskap i atmosfæren som tillater passasje av viss stråling til jordoverflaten og kalles Atmosfærisk vindu.
Hva er det atmosfæriske vinduet?
Det er den spesielle kraften til jordens atmosfære å være gjennomsiktig for visse strålinger som kommer fra verdensrommet og i sin tur hindrer passasje av andre strålinger til overflaten som ville gjøre eksistensen av liv på jorden umulig. Generelt er strålingen som tillates å komme inn på jordens overflate fra kosmos radiobølger og synlig lys. (pluss en liten brøkdel av infrarød stråling og ultrafiolett) som tilsvarer de såkalte optiske og radiovinduene.
Optisk og radiovindu
Jordens atmosfære har kapasitet til å absorbere elektromagnetisk stråling fra universet i de fleste bølgelengder. Det er band der atmosfæren er nesten gjennomsiktig, og to av disse er brede nok til å være av astronomisk interesse og til å være målet for fortsatt studier.
Det mest kjente er "Optical Window", som tillater passasje av elektromagnetiske bølger som vanligvis er kjent som det synlige spekteret: bølgelengder fra omtrent 300 til 1.000 nanometer (0,3 til 1 picometer). Den andre er kjent som "Radio Window" som strekker seg i bølgelengder fra 1 millimeter til 15 meter, (300 Ghz - 20 Mhz).
I sonen mellom det optiske vinduet og radiovinduet skyldes den atmosfæriske absorpsjonen hovedsakelig vann og karbondioksid (noen delvis gjennomsiktige bånd er også tydelige her). Med hensyn til de lengste bølgelengdene (mellom 1 mm og 1 cm), er de ansvarlige for absorpsjonen, hovedsakelig oksygen og vanndamp.
Atmosfæriske vinduer til det elektromagnetiske spekteret
Elektromagnetisk spektrum kalles energitildelingen av settet med elektromagnetiske bølger som sendes ut eller absorberes av et stoff. Spektre kan observeres ved hjelp av spektroskop at det i tillegg til å gi muligheten til å observere spekteret, tillate målinger på det, slik som bølgelengden, frekvensen og intensiteten til strålingen.
Det elektromagnetiske spekteret utvides fra stråling med kortere bølgelengde, som gammastråler og røntgenstråler, gjennom ultrafiolett lys, synlig lys og infrarøde stråler, til elektromagnetiske bølger med lengre bølgelengder, som radiobølger. Det er mulig at grensen for den minste bølgelengden er Planck-lengden og at den maksimale grensen vil være størrelsen på universet, selv om vitenskapen hevder formelt at det elektromagnetiske spekteret er uendelig og kontinuerlig.
Spektrumområde
Spekteret dekker energien til elektromagnetiske bølger som har forskjellige bølgelengder. Frekvenser på 30 Hz og lavere produseres ofte av visse stjernetåker og er relevante for deres studie. Det er funnet svært høye frekvenser som 2.9 * 1027 Hz Høyfrekvente elektromagnetiske bølger har kort bølgelengde og høy energi, mens lavfrekvente bølger har lang bølgelengde og lav energi.
Men når elektromagnetiske bølger er i et medium (materie), reduseres deres bølgelengde. Bølgelengdene til elektromagnetisk stråling, uavhengig av mediet de beveger seg gjennom, er generelt oppgitt i form av bølgelengden i vakuum. Elektromagnetisk stråling klassifiseres vanligvis etter bølgelengden: radiobølger, mikrobølger, infrarød og synlig region, som vi observerer som lys, ultrafiolette stråler, røntgenstråler og gammastråler.
Radiobølger
Radiobølger brukes vanligvis av antenner av passende størrelse (i henhold til prinsippet om resonans), med bølgelengder fra hundrevis av meter til omtrent en millimeter. Bruken gjelder for dataoverføring, gjennom modulering. Fra trådløse nettverk, mobiltelefoni, fjernsyn og magnetisk resonansavbildning, er bare noen av de mest populære bruksområdene for de såkalte "Radio Waves".
mikrobølgeovn
De er høyfrekvente bølger og har derfor en veldig kort bølgelengde, derav navnet deres. Deres karakteristiske egenskap er å eksitere vannmolekyler og de befinner seg mellom infrarøde stråler og konvensjonelle radiobølger. Den har en omtrentlig bølgelengde på 1 mm opp til 30 cm. Bruken er dokumentert i mikrobølgeovner for å varme opp matvarer som inneholder væske.
infrarøde bølger
Infrarød er bølger av det elektromagnetiske spekteret som ligger mellom synlig rødt lys og begynnelsesbølgene til radiobølgeområdet. I rommet til det elektromagnetiske spekteret forstås det at denne strålingen er det vi legger merke til som varme.
synlig region
Det er elektromagnetisk stråling med en bølgelengde på omtrent 400 nm og 700 nm. I dette området genererer solen og stjerner som ligner det meste av strålingen deres, og frekvensen deres er over det infrarøde. Lyset vi observerer er faktisk en liten del av det elektromagnetiske spekteret. Regnbuer er en prøve av den synlige delen av det elektromagnetiske spekteret.
Ultrafiolette stråler
Også kjent som UV-stråler, er det stråling med en bølgelengde kortere enn den fiolette enden av det synlige spekteret. På grunn av sin energi kan ultrafiolett stråling bryte kjemiske bindinger, gjøre molekyler eksepsjonelt reaktive eller ionisere dem, noe som ville være garantisten for en endring i deres oppførsel, av denne grunn tilskrives solbrenthet og til og med kreft UV-stråler på huden.
røntgenstråler
Røntgen kommer etter ultrafiolett. Harde røntgenstråler har kortere bølgelengder enn myke røntgenstråler. Dens nytte er anvendelig for å se gjennom noen objekter. Emisjonen av røntgenstråler fra nøytronstjerner og akkresjonsskiver er det som gjør det mulig å studere disse elektromagnetiske bølgene. Røntgen er nyttig i medisin og industri. Stjerner og spesielt noen typer tåker er de viktigste utsendere av røntgenstråler.
Gammastråler
Gammastråler kommer etter røntgenstråler og er de mest energiske fotonene, og den nedre grensen for deres bølgelengde er ukjent. De gir nytte for astronomer i å studere høyenergiobjekter eller regioner, og er nyttige for fysikere på grunn av deres penetreringsevne og deres produksjon av radioisotoper. Bølgedimensjonen til gammastråler måles med høy nøyaktighet ved hjelp av Compton-spredning.
Emisjons- og absorpsjonsspektra
Atomutslippsspekteret til et grunnstoff er et sett med frekvenser av de elektromagnetiske bølgene som sendes ut av atomene til det elementet, i gassform, når energi kommuniseres til det. Emisjonsspekteret til hvert element er unikt og kan brukes til å finne ut om det elementet er en del av en ukjent forbindelse.
Absorpsjonsspekteret viser andelen av innfallende elektromagnetisk stråling som et materiale absorberer innenfor en rekke frekvenser. Hvert kjemisk element har absorpsjonslinjer ved noen bølgelengder, et faktum som er relatert til energiforskjellene til de forskjellige atomorbitalene. Faktisk brukes absorpsjonsspekteret til å identifisere komponentelementene i noen prøver, for eksempel væsker og gasser; bortenfor, kan brukes til å bestemme strukturen til organiske forbindelser.
Det er viktig å påpeke at i det som kalles Atmosfæriske vinduer, er det bare svært liten eller ingen absorpsjon eller emisjon av elektromagnetisk stråling av komponentene i luften mellom objektet som skal måles og måleinstrumentene.