Радиоволны Гамма-лучам

1. Смотри!

Когда я использую термин « свет» , вы привыкли думать о свете, излучаемом лампой, которую вы можете ощущать своими глазами, и теперь мы знаем, что она состоит из многих длин волн (цветов) света от красного до синего. Когда астрономы называют эти конкретные цвета света, они называют это «оптической» или «видимой» частью электромагнитного спектра. Как я кратко упомянул ранее, радиоволны также являются световыми волнами. Инфракрасное излучение - это своего рода световая волна (обычно сокращенно IR). То же самое относится к ультрафиолетовым волнам (УФ), рентгеновским лучам и гамма-лучам. Это все разные виды света. Разница между этими другими типами света и видимого света опять-таки заключается в длине волны света.

Весь электромагнитный спектр представлен от самых длинных световых волн (радиоволны) до самых коротких световых волн (гамма-лучи) на следующем веб-сайте НАСА:

Этот сайт написан на уровне, подходящем для молодых читателей, но они очень хорошо суммируют различные области электромагнитного спектра. Если вы хотите прочитать о каждом регионе более подробно, каждая страница имеет отличную сводку:

Обратите внимание, что диапазон, который соответствует видимому свету, который мы видим нашими глазами (оптический диапазон), является очень маленькой частью всего спектра! Дэвид Хелфанд, астроном из Колумбийского университета, проводит аналогию между светом разных длин волн и звуком разных октав. Если вы хотите изучить эту аналогию, чтобы получить представление о том, насколько ограничен наш взгляд на Вселенную, когда мы рассматриваем только оптический свет, посмотрите «Давида». Видя всю симфонию " Веб-сайт.

Есть два основных момента, которые следует подчеркнуть в отношении различных типов электромагнитного излучения (радио, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение):

1. Последовательность от самой длинной длины волны (радиоволны) до самой короткой длины волны (гамма-лучи) также является последовательностью в энергии от самой низкой энергии до самой высокой энергии. Помните, что волны переносят энергию с места на место. Энергия, переносимая радиоволной, мала, а энергия гамма-излучения высока.
2. Различные материалы могут блокировать различные типы света. В частности, атмосфера Земли позволяет только определенным длинам волн света проникать на поверхность.

Большая часть науки астрономии имеет дело с изучением того, как свет генерируется и испускается источником, что происходит с фотонами света от источника, когда они путешествуют от источника к наблюдателю, и как наблюдатель обнаруживает эти фотоны. Давайте рассмотрим второй из этих трех пунктов - какие типы материалов могут блокировать попадание фотонов света к нам? Если вы рассматриваете только оптический свет, то вы, вероятно, скажете, что свет может проникать сквозь стекло, воздух и воду, но свет легко блокируется твердыми веществами, такими как пластмассы и металлы, или, возможно, облаками в небе.

Смотри!

Чтобы получить представление о том, какие материалы блокируют свет, я настоятельно рекомендую посмотреть видео. Инфракрасный - больше, чем могут видеть ваши глаза ( расшифровка ). Это видео посвящено, прежде всего, инфракрасному излучению (ИК), потому что оно было создано учеными, работающими с космическим телескопом Спитцера, Большой обсерваторией НАСА, которая обнаруживает инфракрасный свет.

Если вы заметили в этом видео, ИК-свет ведет себя совершенно иначе, чем видимый свет. В то время как видимый свет блокируется дымом, ИК-камера может проникать сквозь дым, чтобы увидеть пожарного в заполненной дымом комнате. Используя камеры видимого света, вы можете легко снять кого-то, кто плавает в бассейне с водой, однако, вода блокирует ИК-свет, поэтому вы не сможете увидеть пловца под водой с помощью ИК-камеры. То же самое относится и к стеклу - хотя видимый свет легко проникает сквозь стеклянную пластинку, если вы поместите человека за стеклянным окном, он станет невидимым для ИК-камеры. Моя любимая демонстрация черный пластиковый пакет , Очевидно, что мы не можем видеть руку человека, если его положить в черный пластиковый пакет, но ИК-камера может!

Как уже упоминалось выше, атмосфера Земли (которую мы обычно считаем прозрачной) фактически прозрачна только для определенных длин волн света. Это показано в этом мультфильме ниже:

Рисунок 3.4. Атмосфера Земли прозрачна только для определенных длин волн света, которые используют аналогию для открытия, закрытия или частичного закрытия окон.

Кредит: Penn State Астрономия & Астрофизика

Весь видимый свет проникает в атмосферу, большая часть радиоволн проникает в атмосферу, а часть инфракрасного света проходит через атмосферу. Мы называем диапазоны длин волн в спектре, которые могут проходить через атмосферу, «окном». Например, существует ИК-окно для света с длинами волн от 3,0 до 4,0 микрон (1 микрон = 1 миллионная часть метра).

Напротив, наша атмосфера блокирует большую часть ультрафиолетового излучения (УФ) и всех рентгеновских и гамма-лучей от достижения поверхности Земли. Из-за этого астрономы могут изучать эти виды света только с помощью детекторов, установленных на метеозондах, в ракетах или на спутниках Земли. Если вы изучаете сюжет из Инфракрасные окна (веб-сайт НАСА), вы увидите, что вы можете представить эту идею окон более строго. Вы можете нарисовать, насколько непрозрачна атмосфера (или, что эквивалентно, какой процент фотонов заблокирован атмосферой) в зависимости от длины волны. Так, например, 0% зеленых фотонов заблокированы атмосферой Земли, но почти 100% всех фотонов с длинами волн короче 100 нанометров заблокированы от достижения поверхности Земли.