Когда звездочеты выходят ночью на улицу, чтобы посмотреть на небо, они видят свет далеких звезд, планет и галактик. Свет имеет решающее значение для астрономических открытий. Будь то звезды или другие яркие объекты, астрономы постоянно используют свет. Человеческие глаза «видят» (технически «обнаруживают») видимый свет. Это часть более широкого спектра света, называемого электромагнитным спектром (или EMS), а расширенный спектр – это то, что астрономы используют для исследования космоса.
Электромагнитный спектр
EMS включает в себя полный диапазон длин волн и частот света, который существует: радиоволны, микроволновые, инфракрасные, визуальные (оптические), ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. То, что видят люди, представляет собой крошечную полоску широкого спектра света, который излучается (излучается и отражается) объектами в космосе и на нашей планете. Например, свет Луны – это на самом деле свет Солнца, который отражается от нее. Человеческие тела также излучают (излучают) инфракрасное излучение (иногда называемое тепловым излучением). Если бы люди могли видеть в инфракрасном диапазоне, все выглядело бы иначе. Другие длины волн и частоты, такие как рентгеновские лучи, также излучаются и отражаются. Рентгеновские лучи могут проходить сквозь предметы и освещать кости. Ультрафиолетовый свет, который также невидим для человека, довольно энергичен и вызывает солнечные ожоги.
Свойства света
Астрономы измеряют многие свойства света, такие как светимость (яркость), интенсивность, его частоту или длину волны и поляризацию. Каждая длина волны и частота света позволяют астрономам изучать объекты во Вселенной по-разному. Скорость света (299 729 458 метров в секунду) также является важным инструментом для определения расстояния. Например, Солнце и Юпитер (и многие другие объекты во Вселенной) являются естественными излучателями радиочастот. Радиоастрономы изучают эти выбросы и узнают о температуре, скорости, давлении и магнитных полях объектов. Одна из областей радиоастрономии сосредоточена на поиске жизни в других мирах путем обнаружения любых сигналов, которые они могут послать. Это называется поиском внеземного разума (SETI).
Что свойства света говорят астрономам
Астрономические исследователи часто интересуются яркость объекта, которая является мерой того, сколько энергии он излучает в форме электромагнитного излучения. Это говорит им кое-что об активности внутри и вокруг объекта.
Кроме того, свет может «рассеиваться» от поверхности объекта. Рассеянный свет имеет свойства, которые говорят планетологам, из каких материалов состоит эта поверхность. Например, они могут видеть рассеянный свет, который показывает присутствие минералов в породах на поверхности Марса, в коре астероида или на Земле..
Infrared Revelations
Инфракрасный свет излучается теплыми объектами, такими как протозвезды (звезды, которые вот-вот должны родиться), планеты , луны и коричневые карликовые объекты. Когда астрономы направляют инфракрасный детектор на облако газа и пыли, например, инфракрасный свет от протозвездных объектов внутри облака может проходить через газ и пыль. Это дает астрономам возможность заглянуть внутрь звездной детской. Инфракрасная астрономия обнаруживает молодые звезды и ищет миры, невидимые в оптическом диапазоне, включая астероиды в нашей солнечной системе. Это даже дает им возможность заглянуть в такие места, как центр нашей галактики, скрытый за густым облаком газа и пыли.
За пределами оптического
Оптический (видимый) свет – это то, как люди видят Вселенную; мы видим звезды, планеты, кометы, туманности и галактики, но только в том узком диапазоне длин волн, который может обнаружить наш глаз. Это свет, который мы эволюционировали, чтобы «видеть» нашими глазами.
Интересно, что некоторые существа на Земле также могут видеть в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне, а другие могут ощущать (но не видеть) магнитные поля и звуки, которые мы не можем напрямую смысл. Все мы знакомы с собаками, которые могут слышать звуки, которых не слышат люди.
Ультрафиолетовый свет испускается энергетическими процессами и объектами во Вселенной. Чтобы излучать такой свет, объект должен иметь определенную температуру. Температура связана с высокоэнергетическими событиями, поэтому мы ищем рентгеновское излучение от таких объектов и событий, как новообразованные звезды, которые довольно энергичны. Их ультрафиолетовый свет может разрывать молекулы газа (в процессе, называемом фотодиссоциацией), поэтому мы часто видим, как новорожденные звезды «разъедают» их облака рождения.
Рентгеновские лучи испускаются даже БОЛЬШЕ энергетических процессов и объектов, таких как струи перегретого материала, истекающие прочь от черных дыр. Взрывы сверхновых также испускают рентгеновские лучи. Наше Солнце испускает огромные потоки рентгеновских лучей всякий раз, когда оно изрыгает солнечную вспышку.
Гамма-лучи испускаются наиболее энергичными объектами и событиями в мире. Вселенная. Квазары и взрывы гиперновых – два хороших примера излучателей гамма-излучения, наряду со знаменитыми «всплесками гамма-излучения».
Обнаружение различных форм света
Астрономы имеют разные типы детекторов для изучения каждой из этих форм света. Лучшие из них находятся на орбите нашей планеты, вдали от атмосферы (которая влияет на свет, когда он проходит). На Земле есть несколько очень хороших оптических и инфракрасных обсерваторий (называемых наземными обсерваториями), и они расположены на очень большой высоте, чтобы избежать большинства атмосферных эффектов. Детекторы «видят» входящий свет. Свет может быть направлен на спектрограф, который является очень чувствительным инструментом, который разбивает входящий свет на составляющие его длины волн.. Он производит «спектры», графики, которые астрономы используют для понимания химических свойств объекта. Например, спектр Солнца показывает черные линии в разных местах; эти линии указывают на химические элементы, существующие в Солнце.
Свет используется не только в астрономии, но и в широком спектре наук, включая медицину, для открытий и диагностики, химии, геологии, физики и инженерии. Это действительно один из самых важных инструментов, имеющихся в арсенале ученых для изучения космоса.