O Universo emana radiação em todas as direções longitudinais e ondas do espectro eletromagnético. Essa radiação está presente em todas as áreas da vida e permite o funcionamento da maioria dos ecossistemas do planeta e nos aquece transmitindo energia. No entanto, existe uma propriedade na atmosfera que permite a passagem de determinada radiação para a superfície terrestre e é chamada de Janela Atmosférica.
O que é a Janela Atmosférica?
É o poder especial da atmosfera terrestre ser transparente a certas radiações que chegam do espaço exterior e, por sua vez, impede a passagem de outras radiações para a superfície que tornariam impossível a existência de vida na Terra. Geralmente, as radiações permitidas a entrar na superfície da Terra a partir do Cosmos são ondas de rádio e luz visível. (mais uma pequena fração de radiação infra-vermelha e ultravioleta) que correspondem às chamadas janelas ópticas e de rádio.
Janela óptica e de rádio
A atmosfera da Terra tem a capacidade de absorver radiação eletromagnética do Universo na maioria de seus comprimentos de onda. Existem bandas para as quais a atmosfera é quase transparente, e dois deles são amplos o suficiente para serem de interesse astronômico e serem alvo de estudo contínuo.
A mais conhecida é a "Janela Óptica", que permite a passagem de ondas eletromagnéticas que são comumente conhecidas como espectro visível: comprimentos de onda de aproximadamente 300 a 1.000 nanômetros (0,3 a 1 picômetro). A segunda é conhecida como "Radio Window" que se estende em comprimentos de onda de 1 milímetro a 15 metros, (300 Ghz - 20 Mhz).
Na zona entre a janela óptica e a janela de rádio, a absorção atmosférica deve-se principalmente à água e ao dióxido de carbono (algumas bandas parcialmente transparentes também são evidentes aqui). No que diz respeito aos comprimentos de onda mais longos (entre 1 mm e 1 cm), eles são responsáveis pela absorção, principalmente, de oxigênio e vapor d'água.
Janelas atmosféricas para o espectro eletromagnético
O Espectro Eletromagnético é chamado de alocação de energia do conjunto de ondas eletromagnéticas que uma substância emite ou absorve. Os espectros podem ser observados usando espectroscópios que, além de permitir a observação do espectro, permitem que sejam feitas medições sobre ele, como comprimento de onda, frequência e intensidade da radiação.
O Espectro Eletromagnético se expande desde a radiação de comprimento de onda mais curto, como raios gama e raios X, através da luz ultravioleta, luz visível e raios infravermelhos, até ondas eletromagnéticas de comprimento de onda mais longo, como ondas de rádio. É possível que o limite para o menor comprimento de onda seja o comprimento de Planck e que o limite máximo seja o tamanho do Universo, embora a ciência afirma formalmente que o espectro eletromagnético é infinito e contínuo.
Faixa de espectro
O espectro cobre a energia das ondas eletromagnéticas que têm diferentes comprimentos de onda. Frequências de 30 Hz e abaixo são frequentemente produzidas por certas nebulosas estelares e são relevantes para seu estudo. Foram encontradas frequências muito altas, como 2.9 * 1027 Hz. As ondas eletromagnéticas de alta frequência têm um comprimento de onda curto e alta energia, enquanto as ondas de baixa frequência têm um comprimento de onda longo e baixa energia.
No entanto, sempre que as ondas eletromagnéticas estão em um meio (matéria), seu comprimento de onda diminui. Os comprimentos de onda da radiação eletromagnética, independentemente do meio pelo qual viajam, são geralmente citados em termos do comprimento de onda no vácuo. A radiação eletromagnética é geralmente classificada de acordo com o comprimento de onda: ondas de rádio, microondas, região do infravermelho e do visível, que observamos como luz, raios ultravioleta, raios X e raios gama.
Ondas de rádio
As ondas de rádio geralmente são usadas por antenas de tamanho adequado (de acordo com o princípio da ressonância), com comprimentos de onda que variam de centenas de metros a cerca de um milímetro. Seu uso é aplicável à transmissão de dados, por meio de modulação. Desde redes sem fio, telefonia móvel, televisão e ressonância magnética, são apenas alguns dos usos mais populares das chamadas “Ondas de Rádio”.
Forno de microondas
São ondas de alta frequência e, portanto, têm um comprimento de onda muito curto, daí seu nome. Sua propriedade característica é excitar as moléculas de água e estão localizadas entre os raios infravermelhos e as ondas de rádio convencionais. Tem um comprimento de onda aproximado de 1 mm até 30 cm. Seu uso é evidenciado em fornos de micro-ondas para aquecer alimentos que contenham líquidos.
ondas infravermelhas
Infravermelho são ondas do espectro eletromagnético que se situam entre a luz vermelha visível e as ondas iniciais da região das ondas de rádio. No espaço do Espectro Eletromagnético entende-se que essa radiação é o que percebemos como calor.
região visível
É uma radiação eletromagnética com comprimento de onda de aproximadamente 400 nm e 700 nm. Nesta faixa o Sol e estrelas semelhantes a ele geram a maior parte de sua radiação e sua frequência está acima do infravermelho. A luz que observamos é na verdade uma pequena porção do espectro eletromagnético. Arco-íris são uma amostra da parte visível do espectro eletromagnético.
Raios ultravioleta
Também conhecido como raios UV, é a radiação com um comprimento de onda menor que a extremidade violeta do espectro visível. Debido a su energía la radiación ultravioleta puede romper enlaces químicos, haciendo a las moléculas excepcionalmente reactivas o ionizándolas, lo que sería el garante de un cambio en su comportamiento, por tal razón se le atribuyen a los rayos UV las quemaduras solares e incluso el cáncer de pele.
raios X
Os raios X vêm depois do ultravioleta. Os raios X duros têm comprimentos de onda mais curtos do que os raios X moles. Sua utilidade é aplicável para ver através de alguns objetos. A emissão de raios X de estrelas de nêutrons e discos de acreção são o que permite o estudo dessas ondas eletromagnéticas. Os raios X são úteis na medicina e na indústria. Estrelas e especialmente alguns tipos de nebulosas são os principais emissores de raios-x.
Raios gama
Os raios gama vêm depois dos raios X e são os fótons mais energéticos, e o limite inferior de seu comprimento de onda é desconhecido. Eles fornecem utilidade para os astrônomos no estudo de objetos ou regiões de alta energia e são úteis para os físicos por causa de sua capacidade de penetração e produção de radioisótopos. A dimensão da onda dos raios gama é medida com alta precisão por meio do espalhamento Compton.
Espectros de Emissão e Absorção
O Espectro de Emissão Atômica de um elemento é um conjunto de frequências das ondas eletromagnéticas emitidas pelos átomos desse elemento, em estado gasoso, quando a energia lhe é comunicada. O espectro de emissão de cada elemento é único e pode ser usado para identificar se esse elemento faz parte de um composto desconhecido.
O espectro de absorção mostra a fração da radiação eletromagnética incidente que um material absorve dentro de uma faixa de frequências. Cada elemento químico possui linhas de absorção em alguns comprimentos de onda, fato que está relacionado às diferenças de energia de seus diferentes orbitais atômicos. De fato, o espectro de absorção é utilizado para identificar os elementos componentes de algumas amostras, como líquidos e gases; além, pode ser usado para determinar a estrutura de compostos orgânicos.
É importante ressaltar que, no que se conhece como Janelas atmosféricas, há muito pouca ou nenhuma absorção ou emissão de radiação eletromagnética pelos componentes do ar entre o objeto a ser medido e os instrumentos de medição.