+7(900)045-67-42
Екатеринбург, ул. Толмачева, 12

Спектр - как важный источник информации

Спектр – важный источник информации, благодаря которому учёные-астрономы могут узнавать и исследовать различные характеристики наблюдаемых объектов (звёзд, молекулярных облаков, галактик и т. д.)
Как получают спектр? Свет распространяется в виде электромагнитных волн. Каждому цвету соответствует определённая длина волны. Длина волны уменьшается от примерно 700 нм (красный цвет) до 400 нм (фиолетовый цвет). Перед фиолетовыми лучами лежат ультрафиолетовые лучи, которые не действуют на наш глаз, но улавливаются более чувствительными приборами. Еще более короткие лучи – рентгеновские. После красных лучей лежат инфракрасные, также улавливаемые специальными приборами. Классический спектр получают из области от инфракрасных до ультрафиолетовых лучей. Спектральный анализ основан на том, что сложный свет при переходе из одной среды в другую раскладывается на составные части. Например, белый свет падает на боковую грань стеклянной призмы, в стекле составляющие лучи преломляются по-разному (в зависимости от длины волны) и на выходе из стекла обратно в воздух получается радужная полоска – спектр. Все цвета в спектре всегда расположены в определённом порядке.

                                                                                        

Для чего нужен спектр? Спектральный анализ позволяет определить качественный и количественный химический состав светила, его температуру, наличие и напряженность магнитного поля, скорость движения по лучу зрения (отдаляется или приближается объект) и т.д. Также с помощью спектра можно обнаружить новые химические элементы (например, цезий (1860 г.), рубидий (1861 г.), гелий (1868 г.)).
С помощью чего получают спектр? Спектр получают с помощью спектроскопа и спектрографа. В спектроскоп спектр рассматривают, а в спектрограф его фотографируют. Фотография спектра называется спектрограммой (сокращенно – просто спектр). Далее полученный спектр проходит процедуру редукции, в процессе которой происходит первичная обработка (учёт особенностей и неточностей, вносимых аппаратурой; исправление кривизны линий; вычитание теллурических линий (линий излучения атмосферы); удаление попавших за время экспозиции космических частичек; при необходимости вычитается континуум – фон излучения объекта, если он очень яркий и плохо просматриваются линии (эмиссионные – линии излучения, абсорбционные – линии поглощения) и т.д.) Далее обработка ведется в зависимости от выполняемой задачи.
Какие бывают спектры? Сплошной (непрерывный) спектр в виде радужной полоски дают твердые раскаленные тела и находящиеся под большим давлением громадные массы газа. Каждый газ излучает набор ярких линий определенных цветов. Их цвет соответствует определенным длинам волн. Они находятся всегда в одних и тех же местах спектра. Изменения состояния газа или условий его свечения, например, нагрев или ионизация, вызывают определенные изменения в спектре данного газа. Составлены таблицы с перечнем линий каждого газа и с указанием длины волны каждой линии, полученные в условиях лаборатории. Например, в спектре натрия особенно ярки две желтые линии. Установлено, что спектр атома или молекулы связан с их строением и отражает определенные изменения, происходящие в них в процессе свечения.


                                                                              

Линейчатый спектр излучения дают разреженные газы и пары при сильном нагревании или под действием электрического разряда, а также газы и пары, когда за ними находится яркий и более горячий источник, дающий непрерывный спектр. Спектр поглощения состоит из непрерывного спектра, перерезанного темными линиями, которые находятся на тех длинах волн, где должны быть расположены линии излучения, присущие данному газу. Например, две темные линии поглощения натрия расположены в желтой части спектра. Солнце и звезды окружены газовыми атмосферами. Непрерывный спектр их видимой поверхности перерезан темными линиями поглощения, возникающими при прохождении света через атмосферу звезд. Поэтому спектры Солнца и звезд — это спектры поглощения. Что интересно, во время полного солнечного затмения спектр Солнца становится линейчатым. Ведь в это время он исходит от внешних прозрачных слоёв её атмосферы.

Спектр каких объектов можно определить? Спектр можно определить только у объектов, которые светят сами или наоборот поглощают.
Как определяются различные параметры? Величина магнитного поля определяется по уширению линий. Расстояние до объекта определяется по красному смещению, вызываемому эффектом Доплера. Механизмы ионизации газа в галактиках определяется по логарифмическому отношению потоков определенных эмиссионных линий.