Г) Ультрафіолетове випромінювання



Випромінювання, довжина хвилі якого коротша, ніж у видимих променів фіолетового кольору, називають ультрафіолетовим. Це випромінювання здебільшого шкідливе для живих організмів, однак ультрафіолет не проходить крізь атмосферу Землі, чому сприяє видимий озоновий шар, що актинію поглинає небезпечні промені.

Та частина ультрафіолету, що приєднується до видимих променів, доходить до поверхні і спричиняє у нас засмагу. У чорноті ця засмага генетично вроджена, адже вона є захисною реакцією шкіри на ультрафіолет.

Ультрафіолет, як ви, напевно, здогадуєтеся, щедро і в усі сторони «розкидає» Сонце. Але, як уже говорилося, Сонце сильніше за все випромінює у видимих променях. Натомість гарячі блакитні зорі — потужне джерело ультрафіолетового випромінювання. Саме це випромінювання нагріває та іонізує випромінювальні туманнос­ті, завдяки чому ми їх і бачимо. Ультрафіолет, відтак, легко погли­нається газовим середовищем, тому з далеких областей Галактики Всесвіт до нас майже не доходить, якщо на шляху променів є газо­пилові перешкоди.

Ультрафіолетом вважають електромагнітні хвилі довжиною хвилі від 100 до 4000 А.Діапазон ультрафіолетового випроміню­вання міститься на електромагнітному спектрі випромінювання на частотах між видимим світлом і діапазоном рентгенівських і гамма-променів. Людське око не бачить ультрафіолетове випро­мінювання, тому що рогова оболонка ока і очна лінза поглинають ультрафіолет. Джерелом ультрафіолетового випромінювання у га­лактиках є газові хмари, усередині яких перебувають нещодавно народжені масивні зорі, що випромінюють переважно в ультра­фіолетовій області спектра. Ультрафіолетові фотографії небесних об'єктів роблять у космосі за допомогою спеціальних телескопів. І Прикладом такого телескопа є 50-сантиметрове дзеркало космічно­го телескопа «Галекс», створеного для сканування неба в пошуках джерел ультрафіолетового випромінювання. Місія «Галекс» має дві основні мети: вивчення освіти і життя зір у Всесвіті і вивчення галактик в ультрафіолетовому діапазоні. Для вивчення білих кар­ликів, що мають температуру поверхні близько 100 000 К, потріб­ні спостереження в ультрафіолетовому і м'якому рентгенівському діапазонах. За один раз «Галекс» охоплює область неба діаметром 1,2°. Це — два кутових діаметри повного Місяця. Огляд тисяч сусід­ніх галактик чутливими ультрафіолетовими «очима» телескопа дозволив визначити три десятки галактик, які сильно світяться и ультрафіолеті і мають велику схожість з юними галактиками, утвореними всього декілька мільярдів років тому. Це значить, що утворення галактик продовжується і дотепер. Це сенсаційне відкриття змусить заново переглянути всі моделі еволюції Всес­віту.

Д) Рентгенівське випромінювання

Наприкінці XIX ст. німецький фізик Вільгельм Рентген від-і рив невидимі промені, названі на його честь рентгенівськими. До­вжини хвиль променів Рентгена — між 0,1 і 100 А.Рентгенівські

промені шкідливі для живих організмів. Вони мають велику про­никну здатність, тож атмосфера Землі їм не перешкода. Захищає Землю магнітосфера. Вона затримує багато небезпечного випромі­нювання з космосу. В астрономії рентгенівські промені найчастіше згадуються в розмовах про чорні дір", нейтронні зорі і пульсари. Під час акреції речовини поблизу магнітних полюсів релятивістської зорі виділяється величезна енергія, яка і випромінюється в рентгенівському діапазоні. Потужні спалахи на Сонці також джерелами рентгенівського випромінювання . Видима поверхня Сонця розігріта приблизно до 6 тисяч градусів, що відповідає діапазону випромінювання. Проте  сонячна корона розігріта до температури понад мільйон градусів ' тому світиться в рентгенівському діапазоні спектра.

Рентгенівський телескоп Чандра» (Chandra X-ray Observatory: вийшов у космос 1999 року. Його призначення — спостереження рентгенівських променів, л к і виходять з областей, де є дуже висок енергія, наприклад в областях зоряних вибухів. Незважаючи на те що зараз в космос запущено понад десяток апаратів, які проводять спостереження в рентгенівському діапазоні (включаючи телескоп «Ньютон» Європейського космічного агентства), «Чандра» залишається найбільшим і найефективнішим.

Для порівняння потоку рентгенівського випромінювання в космічних Джерел також застосовують ще одну позасистемну одиницю — Краб. Це потік випромінювання в заданому спектральному інтервалі від одного конкретного джерела — Крабовидної туманності, або Краба. Такий вибір визначається відносною стабільністю цього джерела, оскільки, на відміну від переважної більшості інших рентгенівських джерел, пульсар в Крабі не входить у подвійну систему і у нього відсутні ефекти, пов'язані з орбітальним рухом а тому відсутня змінність випромінювання. Крім того, Краб є о ним з найяскравіших рентгенівських джерел на небі. З цих причин Краб служить природним калібрувальним джерелом для приладі що працюють у космосі. Оскільки спектри рентгенівських джерел можуть істотно відрізнятися від спектра Краба,то порівняння потоків, виражених у Крабі,має сенс тільки в тому випадку, якщо потоки були виміряні в одному і тому ж спектральному діапазоні наприклад, порівнюються дані одного і того ж приладу за різними джерелами.

1 Краб становить приблизно 16,4 кеВ/(с ·см2).

Е) Гамма-випромінювання

Найкоротші хвилі (менше 0,1 А) у гамма-променів, які випус­кають атомні ядра. Це найнебезпечніший вид радіоактивності, найнебезпечніше електромагнітне випромінювання. Енергія фото­нів гамма-променів дуже висока, і їх випромінювання відбуваєть­ся, коли тривають певні процеси усередині ядер атомів. Прикладом такого процесу може бути анігіляція — взаємознищення частинки й античастинки з одночасним перетворенням їхньої маси в енергію. Таємничі гамма-спалахи на небі, що реєструють час від часу, поки аж ніяк не пояснені астрономами. Зрозуміло, що енергія явища, яке спричиняє спалахи, просто грандіозна. За деякими підрахун­ками, впродовж секунди, що триває такий спалах, він випромінює більше енергії, ніж весь інший Всесвіт. Гамма-випромінювання не пропускає до Землі її атмосфера.

Гамма-випромінювання було відкрито французьким вченим Полем Вілларом1900 року. Вивчаючи випромінювання радію її сильному магнітному полі, Віллар виявив короткохвильове елек­тромагнітне випромінювання, що, як і світло, не відхиляється маг­нітним полем. Воно було названо гамма-випромінюванням.

Апарат, на борту якого знаходяться кілька інструментів для спостережень в гамма-діапазоні, було названо на честь італійсько-американського фізика Енріко Фермі, тож офіційно він тепер іме­нується як Космічний гамма-телескоп імені Фермі.

Висновок. Ще донедавна позаатмосферна астрономія була долею мрійників. Тепер вона перетворилася у розвинену галузь науки. Результати, отримані на космічних телескопах, без най­меншого перебільшення змінили наші уявлення про Всесвіт. На допомогою сучасних телескопів астрономи спостерігають об'єкти, що перебувають на відстані близько 15 млрд світлових років, тобто масштаби світу «збільшилися» у 5-1015 разів. Кос­мічні апарати дозволяють проводити дослідження в усіх діапа­зонах довжин хвиль електромагнітного випромінювання (радіо, інфрачервоний, оптичний, ультрафіолетовий, рентгенівський і у -промені). Тому сучасну астрономію називають всехвильовою наукою.

Шкала електромагнітних хвиль

Довжина електромагнітної хвилі, з одного боку, теоретично може бути якою завгодно малою (але кінцевою), з іншого — якою завгодно великою (але теж кінцевою).

Електромагнітне випромінювання за умови надмалої довжині хвилі дедалі більше схоже на потік частинок.

Граничним випадком нескінченно великої довжини хвилі вважають електростатичне поле.

Реально працюють з електромагнітним випромінюванням довжиною хвилі не більше тисячі кілометрів. Умовно діапазони дов­жин хвиль мають нижченаведені найменування (див. табл.).

Шкала електромагнітних хвиль

 

Довжина хвиль, м Назва діапазону
106 -104 Радіохвилі: Наддовгі
104-103 Довгі
103-102 Середні
102-101 Короткі
101-10-1 Ультракороткі
10-1-10-2 НВЧ: телебачення
10-2-10-3 Радіолокація
10-3-10-8 Інфрачервоне випромінювання
10-6-10-7 Видиме світло
10-7-10-9 Ультрафіолетове випромінювання
10-9-10-12 Рентгенівське випромінювання (м'яке)
10-12-10-14 Гамма-випромінювання (жорстка)
<10-14 Космічні промені

Проведемо кілька нескладних розрахунків. Від Сонця на кожний квадратний сантиметр земної поверхні перпендикулярно до сонячних променів надходить енергія

1,39 1 03 Дж/м2с.

Середня довжина хвилі цього випромінювання 5000 А, середня частота— 6·1014Гц.

ɛ = hv = 6,62 10-34 •6·1014Дж = 4·10-191вДж,

тобто за одну секунду на згадану площу в 1 м2 потрапляє

1,39 103/4·1021 = 3,5 ·1021 квантів

Уявімо собі, що ми віддаляємося від Сонця. Тоді потік енер­гії через обрану площу зменшується обернено пропорційно ква­драту відстані до нього. Так, у разі збільшення відстані до Сонця вдвічі кількість квантів світла, що припадає на 1 м2, зменшується н 4 рази.

Відстань до найближчих зір у 300 000 разів перевищує відстань до Сонця. Тому і потік енергії від них не менш ніж у 1011 раз менше ;за сонячний. Від такої зорі на один квадратний метр припадає усьо­го 3-1010 фотонів за секунду.

Від далеких галактик на 1 см2 припадає один фотон за 1000 се­кунд, і все-таки ми знаємо про ці об'єкти достатньо завдяки сучас­ним потужним телескопам і різноманітним методам дослідження.

Отже, кожен фотон — це певна порція енергії, що характеризу­ється певною довжиною хвилі. Ллє одиничний фотон дещо може роз­повісти про своє походження, про фізичні умови в місці його наро­дження. Інша справа — потік фотонів, Квантів широкого діапазону хвиль. Саме зміна потоків світла від різних небесних об'єктів, аналіз розподілу кількості квантів залежно від довжини хвилі (аналіз спек­тра джерела) і дозволяють робити цілком певні висновки про фізику процесів, що відбуваються далеко за межами нашої планети. Сьогод­ні астрономи із упевненістю обговорюють найважливіші проблеми будови окремих зір і галактик, будови й еволюції Всесвіту. І в осно­ві цієї впевненості — уявлення про те, що у всіх куточках доступної для огляду частини Всесвіту фізичні процеси відбуваються за зако­нами, неодноразово перевіреними на Землі в лабораторних умовах.

Усі вище перелічені випромінювання мають різний ступінь про­никнення через земну атмосферу {рис.11.1). Встановлено так звані вікна прозорості атмосфери для різних частот електромагнітного Спектра. На рисунку, розташованому вище, білим кольором виділені діапазони шкали електромагнітних хвиль, прозорі для цього виду випромінювання.

4. Завдання астрофізики

Астрофізика на підставі установлених фізичних законів пояснює фізичні явища, що відбуваються в навколишньому світовому просторі, вивчає будову, фізичні властивості й хімічний скла окремих небесних об'єктів.

 


Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 125; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!