你看得见的,看不见的,都属于它——电磁波谱!?

你看得见的,看不见的,都属于它——电磁波谱!?
2023年05月03日 21:44 天文在线

什么是电磁波谱?

电磁波谱,一种宽范围的光,大部分是我们眼睛看不见的。上面是组成光谱可见部分的颜色(图片来自Shutterstock)

电磁频谱

当你想到光的时候,想一想,你的眼睛能看到什么?可是,人类眼睛能探测到的光,只占总光量的一小部分。

电磁波谱,一个科学家用来描述存在光的范围的术语。

从无线电波到伽马射线,宇宙中的大多数光,我们实际上是看不见的。

光是一种交变电场和磁场的波,光的传播与穿过海洋的波相似。

像任何其他的波一样,它也有一些基本的性质描述。

例如,1是它的频率,单位是赫兹,它计算一秒钟内经过一个点的波的数量。

另一个重要的性质— —波长,从一个波的峰值到另一个波的峰值的距离。

事实上,这两个属性是相对相反而言的:频率越大,波长越小。反之亦然。

ROYGBV助记法,帮助你记忆可见光谱中颜色的顺序(图片来自田纳西大学)

我们的眼睛能看见可见光

可见光——你的眼睛所探测到的电磁波,会在400到790赫兹之间振荡,换句话说,是每秒几百万亿次。

举例来说,波长大致相当于一个大型病毒的大小:390-750纳米(1纳米=10亿分之一米;1米大约39英寸长),我们的大脑会在潜意识将不同波长的光,转换为不同的颜色。

再举个例子,红色的波长最长,紫色的波长最短。

因此,当阳光穿过棱镜时,我们看到是许多波长的光的组成。

棱镜会以稍微不同的角度,将每个波长转换方向,从而形成彩虹。

整个电磁波谱不仅包含可见光,还包含了一系列人眼看不到的波长的能量(图片来自Wikimedia Commons)。

但是,光在生活中,不只代表红色或紫色。

实际上,有很大范围的光是我们的眼睛探测不到的,这显然与声音类似。

一般来说,较长的波长来自最冷、最暗的区域,来自太空;较短的波长,产生了极高能现象。

电磁波谱的世界 谁是最靓滴仔?

天文学家利用整个电磁波谱来观测各种各样的事物。无线电波和微波是波长最长、能量最低的光。

因此,它们用于观察稠密的星际云团内部,追踪那些寒冷黑暗气体的运动轨迹。

射电望远镜用于设计银河系的结构图,而且,微波望远镜对大爆炸的余辉也很敏感。

来自超大基线阵列的这张图像,显示了看到无线电波中M33星系的样子,这张图片描绘了星系中的氢原子。

不同的颜色表示气体的运动:

红色表示气体远离,蓝色表示气体靠近我们

(图像来源NRAO/ AUI)

红外望远镜能够发现凉爽昏暗的恒星,甚至穿透星际尘埃带;

此外,它们甚至可以测量其他太阳系行星的温度。

红外光的波长足够长,可以穿过云层。

使用大型红外望远镜,天文学家通过银河系的尘埃带观察到了银河系的核心。

哈勃、斯皮策太空望远镜拍摄的这张照片,显示了银河系300光年的中心。

就像我们的眼睛能看到红外能量一样,这张照片展示了巨大的星团和旋转的气体云。

(图片来源NASA/ ESA/ JPL/ Q.D. Wang/ S. Stolovy)

大多数恒星发出可见光

大多数恒星的电磁能量,会以可见光的形式发出,可见光是光谱中我们可见的一小部分。

因为波长与能量相关,恒星的颜色告诉我们它有多热:红色恒星是最冷的,蓝色恒星是最热的。

最冷的恒星几乎不发出任何可见光,因此只有用红外望远镜,才能看到它们。

高能量紫外线

在波长比紫光短的

地方,我们可以看到紫外线。

紫外线,我们很熟悉,没错,他就是你晒伤的罪魁祸首。

天文学家用它寻找高能量的恒星,并确定恒星诞生的区域。

当用紫外望远镜观察遥远的星系时,大多数恒星和气体都消失了,所有恒星幼星的集合都出现在视野中。

这是由GALEX空间天文台拍摄的螺旋星系M81的紫外图像,明亮的区域显示了螺旋臂中的恒星幼星集合。

(图片来源NASA)

能量最高的光,竟然是

— — — —X射线和伽马射线

除了紫外线,还有电磁波谱中能量最高的两种:x射线和伽马射线。

地球大气层阻挡了这种光,所以天文学家必须依靠太空望远镜来观察x射线和伽马射线。

x射线来自奇异的中子星,中子星是围绕黑洞旋转的高温物质的漩涡,可能来自银河星系团中扩散的气体云,这些气体云被高温影响至数百万度。

与此同时,波长最短的光——伽马射线,显示了对人类致命的暴力事件。

这些包括超新星爆炸,宇宙放射性衰变散射,甚至是反物质型破坏。

伽马射线爆发是宇宙中能量最大的单一事件之一,它们是源自遥远星系的伽马射线光的短暂闪烁,特别是当恒星爆炸并产生黑洞。

远距离观察x射线,就能看到围绕脉冲星PSR B1509-58的星系云。

这张照片来自钱德拉x射线天文台,脉冲星位于17000光年之外,也是超新星爆炸后恒星快速旋转的残骸。

(图片来源NASA)

总结:电磁波谱,足以描述了所有可见和不可见光的波长。

BY:EarthSky Voicesand

FY:Alina Zhu

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