Της Γεωργίας Αλέξη
Όταν σκεφτόμαστε τη λέξη φως, συνήθως έρχεται στο μυαλό μας αυτό που μπορούν να δουν τα μάτια μας, όμως το ορατό φως είναι μόνον ένα μέρος από το ολικό «ποσό» φωτός που μας περιβάλλει.
Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι η ονομασία που έδωσαν οι επιστήμονες για να περιγράψουν όλο το εύρος του φωτός που υπάρχει. Από την αρχή έως το τέλος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, το περισσότερο από το φως που το αποτελεί είναι αόρατο σ' εμάς. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία περιγράφεται από το «ρεύμα» σωματιδίων που ονομάζουμε φωτόνια, τα οποία μπορούν να έχουν διάφορες ενέργειες.
Το φως είναι ένα κύμα, το οποίο δημιουργείται από τις εναλλαγές δύο διαφορετικών πεδίων, που ονομάζονται ηλεκτρικό και μαγνητικό. Η διάδοση του φωτός δεν διαφέρει και πολύ από τη διάδοση των κυμάτων που διασχίζουν τους ωκεανούς.
Όπως κάθε κύμα, έτσι και το φως, έχει κάποιες ιδιότητες που το χαρακτηρίζουν. Η συχνότητα ενός κύματος, μετράει πόσα κύματα περνάνε από ένα σημείο κάθε δευτερόλεπτο, ενώ το μήκος κύματος είναι η απόσταση από την κορυφή ενός κύματος ώς την κορυφή του επόμενου. Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά είναι αντιστρόφως ανάλογα: Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα ενός κύματος τόσο μικρότερο είναι το μήκος του, και αντίστροφα. Η ενέργεια κάθε κύματος, όμως, είναι ανάλογη με τη συχνότητα.
Επειδή το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι πολύ μεγάλου εύρους -που στη μία άκρη έχει μήκη κύματος διαστάσεων πυρήνα και στην άλλη φτάνουν σχεδόν τις διαστάσεις ουρανοξύστη- το χωρίσαμε σε επιμέρους περιοχές, που σε κάθε μία ανήκει ένα μικρό εύρος συχνοτήτων. Με αύξουσα σειρά συχνότητας (και φθίνουσα μήκους κύματος) έχουμε: ραδιοκύματα, μικροκύματα, υπέρυθρη ακτινοβολία, ορατή ακτινοβολία, υπεριώδη, ακτίνες Χ και τέλος τις ακτίνες γάμμα.
Αυτό που το μάτι μας ανιχνεύει -ορατή ακτινοβολία- έχει μήκος κύματος 390 με 750 νανόμετρα (δισεκατομμυριοστό του μέτρου). Το μυαλό μας ερμηνεύει αυτά τα μήκη κύματος ως διαφορετικά χρώματα, με το κόκκινο να έχει το μεγαλύτερο μήκος κύματος και το ιώδες το μικρότερο. Αν κοιτάξουμε το ηλιακό -λευκό- φως μέσα από ένα πρίσμα, θα δούμε πως εκφράζεται με τα χρώματα της Ιριδος που το απαρτίζουν.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα για να παρατηρήσουν διάφορα ουράνια αντικείμενα. Με τηλεσκόπια που «βλέπουν» σε ραδιοκύματα και μικροκύματα μπορούμε να δούμε μέσα από πυκνά νεφελώματα την κίνηση του κρύου και σκοτεινού αερίου. Χάρη στα ραδιοτηλεσκόπια καταφέραμε να χαρτογραφήσουμε τη δομή του δικού μας Γαλαξία.
Με τηλεσκόπια υπερύθρων (infrared-IR) είναι δυνατόν να εντοπίσουμε κρύα, αμυδρά αστέρια, τα οποία βρίσκονται κρυμμένα σε περιοχές με πολλή σκόνη, η οποία απορροφά την ακτινοβολία τους. Επίσης με χρήση των υπέρυθρων τηλεσκοπίων μπορούμε να δούμε μέσα από την αστρική σκόνη τον πυρήνα του Γαλαξία μας.
Τα περισσότερα αστέρια ακτινοβολούν ορατό φως κι αφού το μήκος κύματος είναι συνυφασμένο με την ενέργεια, το χρώμα (μήκος κύματος) ενός αστεριού μάς λέει και τη θερμοκρασία του. Πιο κρύα είναι τα κόκκινα αστέρια και πιο ζεστά τα μπλε. Αν ένα αστέρι είναι πολύ κρύο, δύσκολα θα εκπέμψει ορατή ακτινοβολία, συνεπώς θα είναι εντοπίσιμο μόνο με υπέρυθρη παρατήρηση.
Ακτινοβολία μεγαλύτερης ενέργειας από την ορατή
Σε μήκη κύματος μικρότερα του ιώδους, συναντάμε την υπεριώδη ακτινοβολία (UV), που είναι αυτή η οποία μας προκαλεί ηλιακά εγκαύματα και η ηλιοθεραπεία γίνεται ένας μικρός εφιάλτης. Στην αστρονομία, παρατηρούμε με τηλεσκόπια ευαίσθητα σε UV, προκειμένου να ανιχνεύσουμε ζεστούς αστρικούς ανέμους, αστέρια στο αρχικό στάδιο μορφοποίησης.
Πέρα από την UV ακτινοβολία, έχουμε τη Χ και τη γάμμα ακτινοβολία.
Η περιοχή αυτών των μηκών κύματος είναι πολύ μικρή και, αντί για μήκη κύματος, αναφερόμαστε στις ενέργειας των φωτονίων. Επειδή η γήινη ατμόσφαιρα μπλοκάρει -ευτυχώς, βεβαίως- αυτές τις δύο επικίνδυνες ακτινοβολίες, όταν πρόκειται για παρατήρηση σε ακτίνες Χ και γάμμα τα τηλεσκόπια πρέπει να τεθούν σε τροχιά εκτός της ατμόσφαιρας.
Οι ακτίνες Χ εκπέμπονται από τα λεγόμενα αστέρια νετρονίων, από τη δίνη υπερθερμασμένου υλικού που παλεύει γύρω από μια μαύρη τρύπα κ.λπ.
Ενώ οι πιο ενεργητικές -και επιβλαβείς για τον άνθρωπο- ακτίνες γάμμα παράγονται σε βίαιες εκρήξεις υπερκαινοφανών, κοσμική ραδιενέργεια και κατά την καταστροφή αντιύλης.
* Κάθε ημέρα, οι συνεργάτες του μη κερδοσκοπικού οργανισμού επικοινωνίας επιστημονικών θεμάτων στο ευρύ κοινό SciCo παρουσιάζουν με απλά λόγια ένα θέμα που φέρνει την επιστήμη πιο κοντά μας.
** Το άρθρο δημοσιεύθηκε στην εφημερίδα «Φιλελεύθερος», αρ. φύλλου 62.
