ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΦΑΣΜΑ
Γενικά. Η μελέτη των ουρανίων σωμάτων (ηλίου, αστέρων, γαλαξιών κλπ) γίνεται από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπουν, ένα μικρό μέρος της οποίας είναι και το ορατό φώς. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι μια μορφή ενέργειας η οποία συνίσταται από ταχέως κινούμενα ελεύθερα ηλεκτρόνια και από μαγνητικό πεδίο. Το ορατό “λευκό” φώς με το οποίο παρατηρούνται οπτικά τα ουράνια σώματα είναι ένα μίγμα φωτός με διαφορετικές συχνότητες εκπομπής και το οποίο αφού περάσει μέσα από ένα πρίσμα, θα αναλυθεί στα 7 βασικά χρώματα της ίριδος. Αυτό είναι αποτέλεσμα της εκτροπής της διευθύνσεώς του κατά μια γωνία καθώς το φώς στην πορεία του διαπερνά διαδοχικά διάφορα σώματα όπως ο αέρας, το γυαλί οι σταγόνες της βροχής κλπ. Η εκτροπή των διαφόρων χρωμάτων εξαρτάται από το εκπεμπόμενο μήκος κύματος το οποίο είναι μια πάρα πολύ μικρή ποσότητα και μετρείται σε νανόμετρα (nm).
Το νανόμετρο είναι υποδιαίρεση του μέτρου και για την ακρίβεια ισοδυναμεί με ένα χιλιάκις εκατομμυριοστό αυτού και αριθμητικά παριστάνεται με 10 -9 m. Οι αστρονόμοι μεταχειρίζονται σαν μονάδα μετρήσεως το Angstrom ( Α ) που ισούται με 10 νανόμετρα. Έτσι ένα μήκος κύματος 550 nm είναι το ίδιο με μήκος κύματος 5500 Α. Τα χρώματα στα οποία αναλύεται το λευκό φώς εξαρτώνται από το μήκος κύματός των . Η ιώδης πρός τα αριστερά περιοχή του φάσματος είναι μικροτέρου μήκους κύματος (400 nm ) και από το ερυθρό μέρος πρός τα δεξιά το μήκος κύματος είναι 800 nm. Το ανθρώπινο μάτι συλλαμβάνει τις ακτινοβολίες μεταξύ 390-760 nm, ενώ το φώς έξω από αυτές τις περιοχές δεν είναι ορατό . Όπως δείχνει και το σχήμα, οι παραδοσιακές ονομασίες των 7 βασικών χρωμάτων του ουρανίου τόξου είναι κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλέ, βιολετί και μώβ (ιώδες). Μερικοί άνθρωποι που έχουν εξοικοιωθεί , είναι δυνατόν να αντιληφθούν την ιδέα του
αόρατου φωτός από το σκούρο αριστερό μέρος του μώβ, όπως επίσης αντι-
λαμβάνονται και την ύπαρξη κοντά στο υπέρυθρο από ζεστές επιφάνειες. Αλλά όμως το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα εκτείνεται μακριά από την ορατή περιοχή. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία κυμαίνεται από χαμηλές συχνότητες, χαμηλή ενέργεια και μικρό μήκος κύματος στο αριστερό τμήμα του φάσματος, μέχρι τις υψηλές συχνότητες, υψηλή ενέργεια και μεγάλο μήκος κύματος στο άλλο άκρο.
Οι περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Ο πίνακας που ακολουθεί μας παρουσιάζει τις περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος ανάλογα με τη συχνότητα και το μήκος κύματος :
Συχνότης χαρακτηριστικό μήκος
(hertz) ¬ περιοχής φάσματος κύματος λ (m)
10 23 κοσμικές ακτίνες 3 x 10 -15
10 22 ακτίνες γ 3 x 10-14
10 21 ακτίνες γ και ακτίνες Χ 3 x 10-13
10 20 ακτίνες Χ 3 x 10-12
10 19 ακτίνες Χ 3 x 10-11
10 18 “μαλακές” ακτίνες Χ 3 x 10-10 3A
10 17 υπεριώδης 3 x 10- 9 3nm
10 16 υπεριώδης 3 x 10-8
10 15 ορατό φώς (390-760 nm) 3 x 10-7 300nm
10 14 υπέρυθρο 3 x 10-6 3μm
10 13 υπέρυθρο 3 x 10-5
10 12 “μακρυνό” υπέρυθρο 3 x 10-4
10 11 3 x 10-3 3mm
10 10 συχνότης ραντάρ 3 x 10-2 3cm
10 9 1 GHZ μικροκύματα, ραδιοφων. 3 x 10-1
επικοινωνίες
10 8 τηλεόραση και VHF, 3 3m
FM ράδιο
10 7 ΑΜ ράδιο 3 x 10
10 6 1 MHZ ΑΜ ράδιο 3 x 10 2
10 5 μεγάλης συχνότητος 3 x 10 3 3km
ράδιο
10 4 στρατιωτικές 3 x 10 4
ραδιοεπικοινωνίες
10 3 1 kHZ 3 x 10 5
10 2 3 x 10 6
10 1 AC 3 x 10 7
1 HZ 3 x 10 8
Όπως παρατηρούμε στον πίνακα, η συχνότητα του εκπεμπομένου μήκους κύματος λ κυμαίνεται μέσα σε μεγάλα περιθώρια. Από εκατομμυριοστά του μέτρου στην περίπτωση των κοσμικών ακτίνων, των ακτίνων γ και Χ μέχρι πολλών μέτρων το οποίο χαρακτηρίζει τα διάφορα ραδιοκύματα.
Η συχνότητα ν της μορφής της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας εξαρτάται από την ταχύτητα του φωτός c και από το εκπεμπόμενο μήκος κύματος λ ή συνοπτικά από τον τύπο ν= c λ . Έτσι, όσο μειώνεται το μήκος κύματος, τόσο αυξάνει η συχνότητα εκπομπής της ακτινοβολίας.
Εξ’ άλλου η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια Ε η οποία δημιουργείται , διέπεται από την μαθηματική σχέση E = h ν όπου το h είναι μια σταθερά που καλείται σταθερά του Plank. Τα ακτινοβολούμενα σωματίδια ενεργείας , μια μορφή της οποίας είναι και το ορατό φώς, λέγονται φωτόνια.
Στο σημείο αυτό, θα αναφέρουμε τις κυριώτερες περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος :
Κοσμικές ακτίνες. Αποτελούνται από σωματίδια ενεργείας τα οποία ταξιδεύουν δια μέσου του διαστήματος με την ταχύτητα του φωτός. Οι κοσμικές ακτίνες ανακαλύφθηκαν το 1912 από τον V. F. Hess κατά την διάρκεια μιας πτήσεως με αερόστατο. Οι ακτίνες οι οποίες διασχίζουν την ατμόσφαιρα είναι γνωστές σαν κύριες κοσμικές ακτίνες . Καθώς οι κοσμικές ακτίνες εισέρχονταιστην ατμόσφαιρα συγκρούονται με διάφορους ατομικούς πυρήνες όπου δημιουργούνται οι λεγόμενες αέρινες βροχές οι οποίες είναι γνωστές σαν δευτερεύουσα κοσμική ακτινοβολία. Η χημική σύνθεση των ατομικών πυρήνων των κοσμικών ακτίνων είναι η ίδια με αυτήν του ηλίου και των όμοιων αστέρων με τον ήλιο. Παρουσιάζουν μικρές διαφορές στις υψηλές ενέργειες και είναι τα μόνα σωμάτια που είναι δυνατόν να ανιχνευθούν στο διάστημα καθώς αυτά διασχίζουν τον γαλαξία μας.
Οι μεγάλης ενεργείας κοσμικές ακτίνες προέρχονται από πηγές οι οποίες ευρίσκονται έξω από τον γαλαξία μας, όπως από τους κβάζαρς (1) και από ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (2) . Μικροτέρας ενέργειας κοσμικές ακτίνες δημιουργούνται μέσα στον δικό μας γαλαξία και προέρχονται είτε από εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων (3) , είτε από υπολείμματα υπερκαινοφανών αστέρων (4), είτε από τους πάλσαρς (5). Ακόμα χαμηλότερες σε ενέργεια κοσμικές ακτίνες παράγονται από τις ηλιακές εκλάμψεις , των οποίων αυξάνεται η συχνότης κατά τις περιόδους του μεγίστου της ηλιακής δραστηριότητος.
==========
Ι.ΚΟΛΙΟΠΟΥΛΟΣ
=============
Γενικά. Η μελέτη των ουρανίων σωμάτων (ηλίου, αστέρων, γαλαξιών κλπ) γίνεται από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπουν, ένα μικρό μέρος της οποίας είναι και το ορατό φώς. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι μια μορφή ενέργειας η οποία συνίσταται από ταχέως κινούμενα ελεύθερα ηλεκτρόνια και από μαγνητικό πεδίο. Το ορατό “λευκό” φώς με το οποίο παρατηρούνται οπτικά τα ουράνια σώματα είναι ένα μίγμα φωτός με διαφορετικές συχνότητες εκπομπής και το οποίο αφού περάσει μέσα από ένα πρίσμα, θα αναλυθεί στα 7 βασικά χρώματα της ίριδος. Αυτό είναι αποτέλεσμα της εκτροπής της διευθύνσεώς του κατά μια γωνία καθώς το φώς στην πορεία του διαπερνά διαδοχικά διάφορα σώματα όπως ο αέρας, το γυαλί οι σταγόνες της βροχής κλπ. Η εκτροπή των διαφόρων χρωμάτων εξαρτάται από το εκπεμπόμενο μήκος κύματος το οποίο είναι μια πάρα πολύ μικρή ποσότητα και μετρείται σε νανόμετρα (nm).
Το νανόμετρο είναι υποδιαίρεση του μέτρου και για την ακρίβεια ισοδυναμεί με ένα χιλιάκις εκατομμυριοστό αυτού και αριθμητικά παριστάνεται με 10 -9 m. Οι αστρονόμοι μεταχειρίζονται σαν μονάδα μετρήσεως το Angstrom ( Α ) που ισούται με 10 νανόμετρα. Έτσι ένα μήκος κύματος 550 nm είναι το ίδιο με μήκος κύματος 5500 Α. Τα χρώματα στα οποία αναλύεται το λευκό φώς εξαρτώνται από το μήκος κύματός των . Η ιώδης πρός τα αριστερά περιοχή του φάσματος είναι μικροτέρου μήκους κύματος (400 nm ) και από το ερυθρό μέρος πρός τα δεξιά το μήκος κύματος είναι 800 nm. Το ανθρώπινο μάτι συλλαμβάνει τις ακτινοβολίες μεταξύ 390-760 nm, ενώ το φώς έξω από αυτές τις περιοχές δεν είναι ορατό . Όπως δείχνει και το σχήμα, οι παραδοσιακές ονομασίες των 7 βασικών χρωμάτων του ουρανίου τόξου είναι κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλέ, βιολετί και μώβ (ιώδες). Μερικοί άνθρωποι που έχουν εξοικοιωθεί , είναι δυνατόν να αντιληφθούν την ιδέα του
αόρατου φωτός από το σκούρο αριστερό μέρος του μώβ, όπως επίσης αντι-
λαμβάνονται και την ύπαρξη κοντά στο υπέρυθρο από ζεστές επιφάνειες. Αλλά όμως το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα εκτείνεται μακριά από την ορατή περιοχή. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία κυμαίνεται από χαμηλές συχνότητες, χαμηλή ενέργεια και μικρό μήκος κύματος στο αριστερό τμήμα του φάσματος, μέχρι τις υψηλές συχνότητες, υψηλή ενέργεια και μεγάλο μήκος κύματος στο άλλο άκρο.
Οι περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Ο πίνακας που ακολουθεί μας παρουσιάζει τις περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος ανάλογα με τη συχνότητα και το μήκος κύματος :
Συχνότης χαρακτηριστικό μήκος
(hertz) ¬ περιοχής φάσματος κύματος λ (m)
10 23 κοσμικές ακτίνες 3 x 10 -15
10 22 ακτίνες γ 3 x 10-14
10 21 ακτίνες γ και ακτίνες Χ 3 x 10-13
10 20 ακτίνες Χ 3 x 10-12
10 19 ακτίνες Χ 3 x 10-11
10 18 “μαλακές” ακτίνες Χ 3 x 10-10 3A
10 17 υπεριώδης 3 x 10- 9 3nm
10 16 υπεριώδης 3 x 10-8
10 15 ορατό φώς (390-760 nm) 3 x 10-7 300nm
10 14 υπέρυθρο 3 x 10-6 3μm
10 13 υπέρυθρο 3 x 10-5
10 12 “μακρυνό” υπέρυθρο 3 x 10-4
10 11 3 x 10-3 3mm
10 10 συχνότης ραντάρ 3 x 10-2 3cm
10 9 1 GHZ μικροκύματα, ραδιοφων. 3 x 10-1
επικοινωνίες
10 8 τηλεόραση και VHF, 3 3m
FM ράδιο
10 7 ΑΜ ράδιο 3 x 10
10 6 1 MHZ ΑΜ ράδιο 3 x 10 2
10 5 μεγάλης συχνότητος 3 x 10 3 3km
ράδιο
10 4 στρατιωτικές 3 x 10 4
ραδιοεπικοινωνίες
10 3 1 kHZ 3 x 10 5
10 2 3 x 10 6
10 1 AC 3 x 10 7
1 HZ 3 x 10 8
Όπως παρατηρούμε στον πίνακα, η συχνότητα του εκπεμπομένου μήκους κύματος λ κυμαίνεται μέσα σε μεγάλα περιθώρια. Από εκατομμυριοστά του μέτρου στην περίπτωση των κοσμικών ακτίνων, των ακτίνων γ και Χ μέχρι πολλών μέτρων το οποίο χαρακτηρίζει τα διάφορα ραδιοκύματα.
Η συχνότητα ν της μορφής της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας εξαρτάται από την ταχύτητα του φωτός c και από το εκπεμπόμενο μήκος κύματος λ ή συνοπτικά από τον τύπο ν= c λ . Έτσι, όσο μειώνεται το μήκος κύματος, τόσο αυξάνει η συχνότητα εκπομπής της ακτινοβολίας.
Εξ’ άλλου η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια Ε η οποία δημιουργείται , διέπεται από την μαθηματική σχέση E = h ν όπου το h είναι μια σταθερά που καλείται σταθερά του Plank. Τα ακτινοβολούμενα σωματίδια ενεργείας , μια μορφή της οποίας είναι και το ορατό φώς, λέγονται φωτόνια.
Στο σημείο αυτό, θα αναφέρουμε τις κυριώτερες περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος :
Κοσμικές ακτίνες. Αποτελούνται από σωματίδια ενεργείας τα οποία ταξιδεύουν δια μέσου του διαστήματος με την ταχύτητα του φωτός. Οι κοσμικές ακτίνες ανακαλύφθηκαν το 1912 από τον V. F. Hess κατά την διάρκεια μιας πτήσεως με αερόστατο. Οι ακτίνες οι οποίες διασχίζουν την ατμόσφαιρα είναι γνωστές σαν κύριες κοσμικές ακτίνες . Καθώς οι κοσμικές ακτίνες εισέρχονταιστην ατμόσφαιρα συγκρούονται με διάφορους ατομικούς πυρήνες όπου δημιουργούνται οι λεγόμενες αέρινες βροχές οι οποίες είναι γνωστές σαν δευτερεύουσα κοσμική ακτινοβολία. Η χημική σύνθεση των ατομικών πυρήνων των κοσμικών ακτίνων είναι η ίδια με αυτήν του ηλίου και των όμοιων αστέρων με τον ήλιο. Παρουσιάζουν μικρές διαφορές στις υψηλές ενέργειες και είναι τα μόνα σωμάτια που είναι δυνατόν να ανιχνευθούν στο διάστημα καθώς αυτά διασχίζουν τον γαλαξία μας.
Οι μεγάλης ενεργείας κοσμικές ακτίνες προέρχονται από πηγές οι οποίες ευρίσκονται έξω από τον γαλαξία μας, όπως από τους κβάζαρς (1) και από ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (2) . Μικροτέρας ενέργειας κοσμικές ακτίνες δημιουργούνται μέσα στον δικό μας γαλαξία και προέρχονται είτε από εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων (3) , είτε από υπολείμματα υπερκαινοφανών αστέρων (4), είτε από τους πάλσαρς (5). Ακόμα χαμηλότερες σε ενέργεια κοσμικές ακτίνες παράγονται από τις ηλιακές εκλάμψεις , των οποίων αυξάνεται η συχνότης κατά τις περιόδους του μεγίστου της ηλιακής δραστηριότητος.
==========
Ι.ΚΟΛΙΟΠΟΥΛΟΣ
=============
