什么是电磁频谱?

The 电磁频谱 describes all the 波长s of light,既可见又看不见。

颜色的垂直条纹从红色到黄色,绿色,蓝色到紫色逐渐消失。

通过色谱 快门.

当您想到光线时,您可能会想到您的眼睛可以看到的东西。但是,我们的眼睛敏感的光仅仅是开始。它只是围绕我们的一小部分光。的 电磁频谱 是科学家用来描述存在的整个光线范围的术语。从无线电波到伽玛射线,实际上,宇宙中的大多数光对于我们都是不可见的!

光是电场和磁场交变的波。光的传播是’与穿越海洋的海浪有很大不同。像任何其他波一样,光具有一些描述它的基本属性。一个是它的 频率,以 赫兹 (Hz),它计算在一秒内通过一个点的波数。另一个密切相关的属性是 波长:从一个波峰到另一个波峰的距离。这两个属性成反比。频率越大,波长越小– and vice versa.

从红色到紫色逐渐消失的颜色线,上面有ROY G BV。

您可以使用助记符ROY G BV记住可见光谱中的颜色顺序。图片通过 田纳西大学.

您的眼睛检测到的电磁波– 可见光 –在400至790太赫兹(THz)之间振荡。那’每秒几百亿亿次。波长大约是大型病毒的大小:390–750纳米(1纳米= 1亿分之一米;一米长约39英寸)。我们的大脑将各种波长的光解释为不同的颜色。红色具有最长的波长,而紫色具有最短的波长。当阳光穿过棱镜时,我们会看到它’实际上由许多波长的光组成。棱镜通过将每个波长重定向到稍微不同的角度来创建彩虹。

Spectrun图,显示了从无线电到伽马射线的波长范围。

整个电磁波谱不仅仅是可见光。它涵盖了人眼可以看到的各种能量波长范围’没看到。图片来自NASA / Wikipedia。

但是光没有’不要停在红色或紫色。就像有声音我们可以’听不到(但是其他动物可以听到),我们的眼睛也可以看到大范围的光线’t检测。通常,较长的波长来自空间的最冷和最暗的区域。同时,较短的波长可测量极高的能量现象。

天文学家利用整个电磁波谱观察各种事物。无线电波和微波–光的最长波长和最低能量–用于凝视密集的星际云并跟踪冷暗气体的运动。 射电望远镜 微波望远镜对“大爆炸”的残留辉光很敏感,因此已被用来绘制银河系的结构图。

椭圆形星系M33的无线电地图一端为红色,另一端为蓝色。

这张来自甚大基线阵列(VLBA)的图像显示了如果您可以在无线电波中看到星系M33,它将是什么样子。该图像绘制了星系中的原子氢气。不同颜色映射气体中的速度:红色表示气体正在远离我们,蓝色表示正在向我们移动。图片来自NRAO / AUI。

红外望远镜 擅长寻找凉暗的恒星,切穿星际尘埃带,甚至测量其他太阳系中行星的温度。红外光的波长足够长,可以穿过云层,否则会阻挡我们的视线。通过使用大型红外望远镜,天文学家已经能够通过银河系的尘埃通道窥视到我们银河系的核心。

密集的星空,有明亮的斑点,条纹和斑点。

哈勃望远镜和斯皮策太空望远镜拍摄的这张照片显示了银河系中心300光年,就像我们的眼睛能看到红外能量一样。该图像显示出巨大的星团和旋转的气体云。图片来自NASA / ESA / JPL / Q.D。 Wang和S. Stolovy。

大多数恒星将其电磁能的大部分作为可见光发射,这是我们眼睛敏感的光谱的一小部分。因为波长与能量相关,所以恒星的颜色告诉我们它有多热:红色的恒星最冷,蓝色的恒星最热。最冷的恒星几乎不会发出任何可见光。它们只能用红外望远镜看到。

在比紫色短的波长处,我们发现了紫外线。您可能对UV产生晒伤的能力很熟悉。天文学家用它来寻找最活跃的恒星,并确定恒星诞生的区域。使用观看遥远的星系时 紫外线望远镜,大部分恒星和气体消失了,所有恒星育苗场都向耀斑张开。

螺旋星系,中心为黄色,手臂由成千上万的淡蓝色点组成。

由Galex空间天文台提供的紫外线中的旋涡星系M81的视图。明亮的区域在螺旋臂上显示出恒星苗圃。图片来自NASA。

除紫外线外,还有电磁光谱中最高的能量:X射线和伽马射线。我们的大气层会阻挡这种光,因此天文学家必须依靠太空中的望远镜才能看到X射线和伽马射线的宇宙。 X射线来自奇异的中子星,过热物质的旋涡绕黑洞盘旋,或银河团团中被扩散到数百万度的气体扩散云。同时,伽玛射线–最短的光波长,对人类致命–揭露剧烈的超新星爆炸,宇宙放射性衰变,甚至破坏反物质。 伽玛射线暴 –当恒星爆炸并形成黑洞时,来自遥远星系的伽玛射线短暂闪烁–是宇宙中最活跃的奇异事件之一。

手形蓝色气体云,指端上方有橙黄色斑点的冠。

如果您能在X射线中看到很远的距离,’d看到这个周围星云的视图 脉冲星 PSR B1509-58。该图像来自钱德拉望远镜。位于17,000 光年 脉冲星是超新星形成后留下的恒星核的快速旋转残留物。图片来自NASA。

底线:电磁光谱描述了光的所有波长–既可见又看不见。

克里斯托弗·克罗基特(Christopher Crockett)