Scientia

Ştiaţi că doar o foarte mică porţiune a spectrului electromagnetic, cea caracterizată de lungimi de undă cuprinse între 380 şi 700 de nanometri, este accesibilă ochiului uman? Aflaţi mai multe detalii despre spectrul electromagnetic vizibil din acest articol.

Spectrul EM - (4) - Infraroşul

LUNGIMILE DE UNDĂ ALE SPECTRULUI VIZIBIL

Doar o mică porţiune din spectrul electromagnetic este accesibilă simţului uman al văzului - domeniul vizibil. Celulele în formă de conuri de la nivelul ochilor acţionează pe post de receptori setaţi pe frecvenţele corespunzătoare acestei benzi înguste a spectrului electromagnetic. Celelalte porţiuni ale spectrului sunt caracterizate de lungimi de undă prea mari ori prea mici (respectiv energii prea mari) pentru a putea fi decodificate cu limitatele resurse biologice ale oamenilor.

Domeniul vizibil
Spectrul electromagnetic - domeniul vizibil.
Clic pe imagine pentru a o mări.

Dacă trecem printr-o prismă întregul spectru accesibil ochiului uman, lungimile de undă se separă în toate culorile curcubeului, fiecare având o lungime de undă diferită. Violetul are cea mai scurtă lungime de undă, în jur de 380 de nanometri, iar roşul pe cea mai lungă, în jur de 700 de nanometri. În 1665, Isaac Newton efectua un experiment devenit între timp celebru, prin care arăta că lumina se refractă la trecerea printr-o prismă, fiecare dintre culorile componente la un unghi puţin diferit de al celorlalte, în funcţie de lungimea de undă corespunzătoare fiecărei culori în parte.

Montajul experimental folosit de Isaac Newton

CORONA SOLARĂ


Soarele este sursa de lumină vizibilă dominantă care acţionează asupra ochilor noştri. Stratul exterior al atmosferei solare, corona, poate fi văzut în spectrul vizibil. Numai că vorbim de o lumină atât de slabă că nu poate fi percepută decât pe perioada eclipselor totale de Soare, în mod obişnuit fiind "copleşită" de strălucirea fotosferei. Imaginea de mai jos este o fotografie realizată în timpul unei eclipse totale de Soare, când fotosfera şi cromosfera sunt aproape complet blocate de către Lună.

Corona solară în timpul unei eclipse totale de Soare

CULOARE ŞI TEMPERATURĂ

Pe măsură ce obiectele se încing, acestea emit energie de lungime de undă din ce în ce mai mică, schimbându-şi culoarea în faţa ochilor noştri. Flacăra unei lămpi de sudură trece de la nuanţe de roşu spre cele albăstrui pe măsură ce o ajustăm să ardă mai cu putere, aşa cum se poate vedea şi în filmul de mai jos. În aceeaşi manieră, culorile stelelor le oferă indicii oamenilor de ştiinţă despre temperatura aştrilor studiaţi de aceştia.

Soarele nostru produce mai multă lumină galbenă decât de orice altă culoare deoarece temperatura la suprafaţa sa se situează în jurul valorii de 5500 de grade Celsius. Dacă suprafaţa Soarelui ar fi fost ceva mai "rece", să zicem în jur de 3300 de grade Celsius, steaua noastră ar fi arătat mai roşiatică, asemenea lui Betelgeuse. Dacă era mai fierbinte, în jur de 12000 de grade Celsius la suprafaţă, ar fi fost albăstruie, ca steaua Rigel.

Relaţia dintre temperaturile şi culoarea stelelor

SPECTRELE ŞI SEMNĂTURILE SPECTRALE

Studierea atentă a luminii provenind dinspre Soare şi alte stele scoate la iveală un model de linii întunecate - numite linii de absorbţie, ori spectru de absorbţie. Aceste modele oferă cercetătorilor indicii preţioase despre proprietăţile Universului. Anumite elemente chimice din atmosfera solară absorb lumină de anumite culori, astfel că aceste modele de absorbţie reprezintă adevărate "amprente" care indică prezenţa anumitor atomi şi molecule în atmosfera stelelor respective. De pildă, dacă studiem spectrul de absorbţie corespunzător Soarelui, amprentele anumitor elemente chimice oferă indicii cunoscătorilor în domeniu cu privire la respectivele elemente chimice.

Modelele ies în evidenţă şi pe graficele care descriu factorii de reflexie ai obiectelor. Elementele chimice, moleculele şi chiar structurile celulare posedă asemenea semnături unice. Graficul factorului de reflexie al unui obiect de-a lungul unei zone a spectrului poartă numele de semnătură spectrală. Semnăturile spectrale ale diferitelor caracteristici ale suprafeţei terestre, în domeniul vizibil, sunt prezentate pe graficul de dedesubt.

TELEDETECŢIA ACTIVĂ - ALTIMETRIA

Altimetria laser este un exemplu de teledetecţie activă care foloseşte radiaţia electromagnetică din domeniul vizibil. Altimetrul GLAS (Geoscience Laser Altimeter System) de la bordul satelitului ICESat (Ice, Cloud and land Elevation Satellite) al NASA le permite oamenilor de ştiinţă să calculeze înălţimea straturilor de gheaţă ale calotelor polare folosind lasere şi date auxiliare. Modificările înălţimii înregistrate de-a lungul timpului ajută la estimarea variaţiilor cantităţii de apă care există la un anumit moment pe planetă sub formă de gheaţă. Altimetrele laser pot efectua şi măsurători ale înălţimii şi ale caracteristicilor formaţiunilor noroase, dar şi ale boltei vegetaţiei forestiere. De asemeni, pot detecta şi distribuţia aerosolilor provenind de la surse precum furtunile de praf ori incendiile de pădure.

Spectrul EM - (6) - Razele ultraviolete

_______
Notă: articolul de mai sus conţine informaţii şi imagini prezentate în film şi în această broşură.
Traducerea şi adaptarea: Scientia.ro.
Credit: Mission:Science, NASA