Corresponde a alguna radiación monocromática. Tonos como el rosa, el beige o el violeta se forman únicamente como resultado de la mezcla de varias radiaciones monocromáticas de diferentes longitudes de onda.
La radiación visible también cae en la “ventana óptica”, una región del espectro de la radiación electromagnética que prácticamente no es absorbida por la atmósfera terrestre. El aire limpio dispersa la luz azul con mucha más fuerza que la luz con longitudes de onda más largas (hacia el lado rojo del espectro), por lo que el cielo del mediodía parece azul.
Muchas especies animales son capaces de ver radiaciones que no son visibles para el ojo humano, es decir, que no se encuentran en el rango visible. Por ejemplo, las abejas y muchos otros insectos ven luz en el rango ultravioleta, lo que les ayuda a encontrar el néctar de las flores. Las plantas polinizadas por insectos se encuentran en una posición más favorable desde el punto de vista de la procreación si son brillantes en el espectro ultravioleta. Las aves también pueden ver la radiación ultravioleta (300-400 nm), y algunas especies incluso tienen marcas en el plumaje para atraer a una pareja, visibles sólo con luz ultravioleta.
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✪ Luz infrarroja: más allá de lo visible
✪ Radiación visible
✪ Birrefringencia (luz visible)
✪ Sobre lo visible y lo invisible
✪ Luminiscencia y fosforescencia
Subtítulos
La humanidad siempre se ha sentido atraída por el cielo nocturno. Dibujamos las estrellas, seguimos los planetas, vimos señales y predicciones en los objetos celestes. Pero todavía hay muchas cosas desconocidas en el Universo. Grandes distancias nos separan de objetos que nos ayudarían a encontrar respuestas a las preguntas más importantes: ¿Cómo se formaron las galaxias? ¿Cómo aparecieron las estrellas y los planetas? ¿Tienen otros planetas condiciones adecuadas para la vida? Para desarrollar y probar nuestras teorías, necesitamos saber qué está sucediendo en el espacio. Por eso creamos dispositivos que nos ayuden a ver más. Son cada vez más masivos. Todo es más poderoso. Todo es más perfecto. Con el tiempo, los astrónomos dejaron de depender únicamente de la luz visible a simple vista. Cuando miras el mundo que te rodea, ves lo que se llama "luz visible". Pero la luz visible es sólo una forma de radiación. Hay muchos tipos diferentes de radiación en el Universo. Está en todas partes. Cuando miramos el cielo nocturno, vemos estrellas y planetas, galaxias y nebulosas sólo en luz visible. Pero si pudiéramos distinguir la luz infrarroja, el cielo se vería completamente diferente. En primer lugar, las longitudes de onda largas de luz infrarroja pueden atravesar nubes de gas y polvo. Las longitudes de onda más cortas de la luz visible se bloquean o dispersan al pasar a través de dichos grupos de partículas. Resulta que al observar la luz infrarroja podemos ver objetos que emiten calor incluso a través de nubes de gas y polvo. Como esta estrella recién formada, por ejemplo. Los objetos que no emiten luz visible por sí solos, como los planetas, pueden estar lo suficientemente calientes como para emitir luz infrarroja, lo que nos permite notarlos. Y al observar cómo la luz infrarroja de la estrella atraviesa la atmósfera, podemos estudiar la composición química del planeta. La cola de polvo que dejan los planetas distantes a medida que se forman también emite luz infrarroja, lo que nos ayuda a comprender cómo nacen los nuevos planetas. Entonces, la luz infrarroja nos ayuda a ver los objetos cercanos. Pero además, puede contarnos cómo aparecieron los primeros objetos en el Universo inmediatamente después del Big Bang. Imagina que estás enviando una carta a la Tierra desde una galaxia a miles de millones de años luz de distancia. ¡Tomará un tiempo increíblemente largo! Y cuando finalmente llegue, quien lo lea conocerá noticias de miles de millones de años. La luz de las primeras estrellas que se formaron en el joven Universo se comporta exactamente de la misma manera. Deja las estrellas hace muchos años y viaja por el espacio, cubriendo distancias gigantescas entre galaxias. Si pudiéramos verlo, veríamos las galaxias tal como eran en el Universo primitivo. ¡Resulta que pudimos ver el pasado! Pero lamentablemente no podemos verlo. ¿Por qué? Porque el Universo se está expandiendo. A medida que la luz viaja a través del espacio, esta expansión la estira. Las primeras estrellas brillaban principalmente en el espectro visible y ultravioleta, pero el estiramiento cambió la longitud de onda de la luz, convirtiéndola en infrarroja. Este efecto se llama "corrimiento al rojo". La única forma de ver la luz de estrellas distantes que nos llega es buscar luz infrarroja muy tenue. Al recopilarlo, podemos recrear imágenes de las primeras galaxias que aparecieron en el Universo. Al observar el nacimiento de las primeras estrellas y galaxias, profundizamos nuestro conocimiento sobre cómo se formó nuestro Universo. Cómo el Universo pasó de las primeras estrellas brillantes a los cúmulos de miles de millones de estrellas que vemos ahora. ¿Qué aprendemos sobre cómo crecieron y evolucionaron las galaxias? ¿Cómo adquirió orden y estructura el caos del Universo primitivo? Actualmente, la NASA está construyendo el nuevo telescopio espacial James Webb. Con un enorme espejo capaz de recoger luz infrarroja y una órbita muy por detrás de la Luna, Webb nos permitirá ver el espacio como nunca antes habíamos visto. Webb buscará señales de agua en planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Tomará fotografías de la infancia de nuestro Universo. Veremos estrellas y sistemas planetarios escondidos en capullos de polvo. Podrá encontrar respuestas a las preguntas más importantes del Universo y, quizás, incluso a aquellas que aún no hemos tenido tiempo de plantear. Respuestas que se nos ocultan en forma de luz infrarroja. Todo lo que tenemos que hacer es mirar. [ Luz infrarroja: más allá de lo visible ] [ Principios del telescopio James Webb ] Traducción y subtítulos: astronomyday.ru
Historia
Las primeras explicaciones de las causas de la aparición del espectro de radiación visible las dieron Isaac Newton en su libro “Óptica” y Johann Goethe en su obra “La teoría de los colores”, pero incluso antes que ellos, Roger Bacon observó el espectro óptico. en un vaso de agua. Sólo cuatro siglos después, Newton descubrió la dispersión de la luz en los prismas.
Newton fue el primero en utilizar la palabra espectro (espectro latino: visión, apariencia) impresa en 1671, describiendo sus experimentos ópticos. Descubrió que cuando un rayo de luz incide en la superficie de un prisma de vidrio en ángulo con la superficie, parte de la luz se refleja y otra parte atraviesa el vidrio, formando franjas multicolores. El científico sugirió que la luz consiste en una corriente de partículas (corpúsculos) de diferentes colores, y que las partículas de diferentes colores se mueven en un medio transparente a diferentes velocidades. Según su suposición, la luz roja se movía más rápido que la violeta y, por lo tanto, el prisma no desviaba tanto el rayo rojo como el violeta. Debido a esto, surgió un espectro visible de colores.
Newton dividió la luz en siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Eligió el número siete debido a la creencia (derivada de los antiguos sofistas griegos) de que existía una conexión entre los colores, las notas musicales, los objetos del sistema solar y los días de la semana. El ojo humano es relativamente sensible a las frecuencias índigo, por lo que algunas personas no pueden distinguirlo del azul o del violeta. Por lo tanto, después de Newton, a menudo se propuso que el índigo no debería considerarse un color independiente, sino solo un tono de violeta o azul (sin embargo, todavía está incluido en el espectro en la tradición occidental). En la tradición rusa, el índigo corresponde al color azul.
| Color | Rango de longitud de onda, nm | Rango de frecuencia, THz | Rango de energía del fotón, eV |
|---|---|---|---|
| Violeta | ≤450 | ≥667 | ≥2,75 |
| Azul | 450-480 | 625-667 | 2,58-2,75 |
| Azul verde | 480-510 | 588-625 | 2,43-2,58 |
| Verde | 510-550 | 545-588 | 2,25-2,43 |
| Amarillo verde | 550-570 | 526-545 | 2,17-2,25 |
| Amarillo | 570-590 | 508-526 | 2,10-2,17 |
| Naranja | 590-630 | 476-508 | 1,97-2,10 |
| Rojo | ≥630 | ≤476 | ≤1,97 |
Los límites de rango indicados en la tabla son condicionales; en realidad, los colores se fusionan suavemente entre sí y la ubicación de los límites entre ellos visibles para el observador depende en gran medida de las condiciones de observación.
La radiación visible son ondas electromagnéticas percibidas por el ojo humano, que ocupan una región del espectro con longitudes de onda de aproximadamente 380 (violeta) a 780 nm (rojo). Estas ondas ocupan el rango de frecuencia de 400 a 790 terahercios. La radiación electromagnética con estas longitudes de onda también se llama luz visible o simplemente luz (en el sentido estricto de la palabra). El ojo humano tiene la mayor sensibilidad a la luz en la región de 555 nm (540 THz), en la parte verde del espectro.
La radiación visible también cae en la "ventana óptica", una región del espectro de radiación electromagnética que prácticamente no es absorbida por la atmósfera terrestre. El aire limpio dispersa la luz azul un poco más que la luz con longitudes de onda más largas (hacia el extremo rojo del espectro), por lo que el cielo del mediodía parece azul.
Muchas especies animales son capaces de ver radiaciones que no son visibles para el ojo humano, es decir, que no se encuentran en el rango visible. Por ejemplo, las abejas y muchos otros insectos ven luz en el rango ultravioleta, lo que les ayuda a encontrar el néctar de las flores. Las plantas polinizadas por insectos se encuentran en una posición más favorable desde el punto de vista de la procreación si son brillantes en el espectro ultravioleta. Las aves también pueden ver la radiación ultravioleta (300-400 nm), y algunas especies incluso tienen marcas en el plumaje para atraer a una pareja, visibles sólo con luz ultravioleta.
Las primeras explicaciones del espectro de la radiación visible las dieron Isaac Newton en su libro “Óptica” y Johann Goethe en su obra “La teoría de los colores”, pero incluso antes que ellos, Roger Bacon observó el espectro óptico en un vaso de agua. Sólo cuatro siglos después, Newton descubrió la dispersión de la luz en los prismas.
Newton fue el primero en utilizar la palabra espectro (espectro latino: visión, apariencia) impresa en 1671, describiendo sus experimentos ópticos. Hizo la observación de que cuando un rayo de luz incide en la superficie de un prisma de vidrio en ángulo con respecto a la superficie, parte de la luz se refleja y otra parte atraviesa el vidrio, formando franjas multicolores. El científico sugirió que la luz consiste en una corriente de partículas (corpúsculos) de diferentes colores, y que las partículas de diferentes colores se mueven a diferentes velocidades en un medio transparente. Según su suposición, la luz roja se movía más rápido que la violeta y, por lo tanto, el prisma no desviaba tanto el rayo rojo como el violeta. Debido a esto, surgió un espectro visible de colores.
Newton dividió la luz en siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Eligió el número siete debido a su creencia (derivada de los antiguos sofistas griegos) de que existía una conexión entre los colores, las notas musicales, los objetos del sistema solar y los días de la semana. El ojo humano es relativamente sensible a las frecuencias índigo, por lo que algunas personas no pueden distinguirlo del azul o violeta. Por lo tanto, después de Newton, a menudo se propuso que el índigo no debería considerarse un color independiente, sino solo un tono de violeta o azul (sin embargo, todavía está incluido en el espectro en la tradición occidental). En la tradición rusa, el índigo corresponde al color azul.
Goethe, a diferencia de Newton, creía que el espectro surge de la superposición de diferentes componentes de la luz. Al observar amplios rayos de luz, descubrió que al pasar a través de un prisma, aparecen bordes rojo-amarillo y azul en los bordes del haz, entre los cuales la luz permanece blanca, y aparece un espectro si estos bordes se acercan lo suficiente entre sí. .
En el siglo XIX, con el descubrimiento de la radiación ultravioleta e infrarroja, la comprensión del espectro visible se volvió más precisa.
A principios del siglo XIX, Thomas Young y Hermann von Helmholtz también exploraron la relación entre el espectro de luz visible y la visión del color. Su teoría de la visión del color sugirió correctamente que utiliza tres tipos diferentes de receptores para determinar el color de los ojos.
Características de los límites de la radiación visible.
Cuando un rayo blanco se descompone en un prisma, se forma un espectro en el que la radiación de diferentes longitudes de onda se refracta en diferentes ángulos. Los colores incluidos en el espectro, es decir, aquellos colores que pueden ser producidos por ondas de luz de una longitud de onda (o de un rango muy estrecho), se denominan colores espectrales. Los principales colores espectrales (que tienen sus propios nombres), así como las características de emisión de estos colores, se presentan en la tabla:
|
Color |
Rango de longitud de onda, nm |
Rango de frecuencia, THz |
Rango de energía del fotón, eV |
|
Violeta | |||
|
Naranja | |||
El espectro electromagnético representa el rango de todas las frecuencias o longitudes de onda de la radiación electromagnética, desde frecuencias de muy baja energía, como las ondas de radio, hasta frecuencias muy altas, como los rayos gamma. La luz es la parte de la radiación electromagnética que es visible para el ojo humano y se llama luz visible.
Los rayos del sol son mucho más amplios que el espectro de luz visible y se describen como un espectro completo, que incluye la gama de longitudes de onda necesarias para sustentar la vida en la Tierra: infrarrojos, visibles y ultravioletas (UV).
El ojo humano sólo responde a la luz visible, que se encuentra entre la radiación infrarroja y la ultravioleta y tiene longitudes de onda diminutas. La longitud de onda de la luz visible es de sólo 400 a 700 nm (nanómetro milmillonésima de metro).
El espectro visible de la luz incluye siete bandas de color cuando los rayos del sol se refractan a través de un prisma: rojo, naranja, amarillo, verde, cian, índigo y violeta.
La primera persona que descubrió que el blanco se compone de los colores del arco iris fue Isaac Newton, quien en 1666 dirigió un rayo de sol a través de una estrecha rendija y luego a través de un prisma hacia una pared, produciendo todos los colores visibles.
Aplicación de luz visible
A lo largo de los años, la industria de la iluminación ha desarrollado rápidamente fuentes eléctricas y artificiales que imitan las propiedades de la radiación solar.
En la década de 1960, los científicos acuñaron el término "iluminación de espectro completo" para describir fuentes que emiten una apariencia de luz natural total, que incluía el espectro ultravioleta y visible necesarios para la salud de los seres humanos, los animales y las plantas.
La iluminación artificial para un hogar u oficina implica iluminación natural en una distribución de energía espectral continua que representa la potencia de la fuente en función de la longitud de onda con un nivel uniforme de energía radiante asociada con lámparas halógenas.
La luz visible forma parte de la radiación electromagnética (EM), al igual que las ondas de radio, la radiación infrarroja, la radiación ultravioleta, los rayos X y las microondas. Generalmente, la luz visible se define como la que es visualmente detectable para la mayoría de los ojos humanos.
La radiación EM transmite ondas o partículas en diferentes longitudes de onda y frecuencias. Tan ancho El rango de longitudes de onda se llama espectro electromagnético..El espectro generalmente se divide en siete bandas en orden de longitud de onda decreciente y energía y frecuencia crecientes. La designación general representa ondas de radio, microondas, infrarrojos (IR), luz visible, ultravioleta (UV), rayos X y rayos gamma.
La longitud de onda de la luz visible se encuentra en el rango del espectro electromagnético entre el infrarrojo (IR) y el ultravioleta (UV).
Tiene una frecuencia de 4 × 10 14 a 8 × 10 14 ciclos por segundo, o hercios (Hz), y una longitud de oscilación de 740 nanómetros (nm) o 7,4 × 10 -5 cm a 380 nm o 3,8 × 10 - 5 cm.¿Qué es el color?
Quizás la característica más importante de la luz visible es explicación de qué color es. El color es una propiedad integral y un artefacto del ojo humano. Por extraño que parezca, los objetos “no tienen” color: existe sólo en la cabeza de quien lo mira. Nuestros ojos contienen células especializadas que forman la retina, que actúa como receptores sintonizados con longitudes de onda en esta estrecha banda de frecuencia.
Estrella Betelgeuse
Estrella Rigel
Los astrónomos también pueden decir qué objetos están hechos de qué porque cada elemento absorbe luz en longitudes de onda específicas, lo que se denomina espectro de absorción. Conociendo los espectros de absorción de los elementos, los astrónomos pueden utilizar espectroscopios para determinar la composición química de estrellas, nubes de gas y polvo y otros objetos distantes.
La radiación visible son ondas electromagnéticas percibidas por el ojo humano, que ocupan una región del espectro con longitudes de onda de aproximadamente 380 (violeta) a 780 nm (rojo). Estas ondas ocupan el rango de frecuencia de 400 a 790 terahercios. La radiación electromagnética con estas longitudes de onda también se llama luz visible o simplemente luz (en el sentido estricto de la palabra). El ojo humano tiene la mayor sensibilidad a la luz en la región de 555 nm (540 THz), en la parte verde del espectro.
La radiación visible también cae en la "ventana óptica", una región del espectro de radiación electromagnética que prácticamente no es absorbida por la atmósfera terrestre. El aire limpio dispersa la luz azul un poco más que la luz con longitudes de onda más largas (hacia el extremo rojo del espectro), por lo que el cielo del mediodía parece azul.
Muchas especies animales son capaces de ver radiaciones que no son visibles para el ojo humano, es decir, que no se encuentran en el rango visible. Por ejemplo, las abejas y muchos otros insectos ven luz en el rango ultravioleta, lo que les ayuda a encontrar el néctar de las flores. Las plantas polinizadas por insectos se encuentran en una posición más favorable desde el punto de vista de la procreación si son brillantes en el espectro ultravioleta. Las aves también pueden ver la radiación ultravioleta (300-400 nm), y algunas especies incluso tienen marcas en el plumaje para atraer a una pareja, visibles sólo con luz ultravioleta.
Las primeras explicaciones del espectro de la radiación visible las dieron Isaac Newton en su libro “Óptica” y Johann Goethe en su obra “La teoría de los colores”, pero incluso antes que ellos, Roger Bacon observó el espectro óptico en un vaso de agua. Sólo cuatro siglos después, Newton descubrió la dispersión de la luz en los prismas.
Newton fue el primero en utilizar la palabra espectro (espectro latino: visión, apariencia) impresa en 1671, describiendo sus experimentos ópticos. Hizo la observación de que cuando un rayo de luz incide en la superficie de un prisma de vidrio en ángulo con respecto a la superficie, parte de la luz se refleja y otra parte atraviesa el vidrio, formando franjas multicolores. El científico sugirió que la luz consiste en una corriente de partículas (corpúsculos) de diferentes colores, y que las partículas de diferentes colores se mueven a diferentes velocidades en un medio transparente. Según su suposición, la luz roja se movía más rápido que la violeta y, por lo tanto, el prisma no desviaba tanto el rayo rojo como el violeta. Debido a esto, surgió un espectro visible de colores.
Newton dividió la luz en siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Eligió el número siete debido a su creencia (derivada de los antiguos sofistas griegos) de que existía una conexión entre los colores, las notas musicales, los objetos del sistema solar y los días de la semana. El ojo humano es relativamente sensible a las frecuencias índigo, por lo que algunas personas no pueden distinguirlo del azul o violeta. Por lo tanto, después de Newton, a menudo se propuso que el índigo no debería considerarse un color independiente, sino solo un tono de violeta o azul (sin embargo, todavía está incluido en el espectro en la tradición occidental). En la tradición rusa, el índigo corresponde al color azul.
Goethe, a diferencia de Newton, creía que el espectro surge de la superposición de diferentes componentes de la luz. Al observar amplios rayos de luz, descubrió que al pasar a través de un prisma, aparecen bordes rojo-amarillo y azul en los bordes del haz, entre los cuales la luz permanece blanca, y aparece un espectro si estos bordes se acercan lo suficiente entre sí. .
En el siglo XIX, con el descubrimiento de la radiación ultravioleta e infrarroja, la comprensión del espectro visible se volvió más precisa.
A principios del siglo XIX, Thomas Young y Hermann von Helmholtz también exploraron la relación entre el espectro de luz visible y la visión del color. Su teoría de la visión del color sugirió correctamente que utiliza tres tipos diferentes de receptores para determinar el color de los ojos.
Características de los límites de la radiación visible.
Cuando un rayo blanco se descompone en un prisma, se forma un espectro en el que la radiación de diferentes longitudes de onda se refracta en diferentes ángulos. Los colores incluidos en el espectro, es decir, aquellos colores que pueden ser producidos por ondas de luz de una longitud de onda (o de un rango muy estrecho), se denominan colores espectrales. Los principales colores espectrales (que tienen sus propios nombres), así como las características de emisión de estos colores, se presentan en la tabla:
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Color |
Rango de longitud de onda, nm |
Rango de frecuencia, THz |
Rango de energía del fotón, eV |
|
Violeta | |||
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Naranja | |||
El rango de luz visible es el más estrecho de todo el espectro. La longitud de onda que contiene cambia menos de dos veces. La luz visible representa la radiación máxima en el espectro solar. Durante la evolución, nuestros ojos se han adaptado a su luz y sólo pueden percibir la radiación en esta estrecha parte del espectro. Casi todas las observaciones astronómicas hasta mediados del siglo XX se realizaron en luz visible. La principal fuente de luz visible en el espacio son las estrellas, cuya superficie se calienta hasta varios miles de grados y, por tanto, emite luz. En la Tierra también se utilizan fuentes de luz no térmicas, como lámparas fluorescentes y LED semiconductores.
Se utilizan espejos y lentes para recoger la luz de fuentes cósmicas débiles. Los receptores de luz visible son la retina del ojo, películas fotográficas, cristales semiconductores (matrices CCD) utilizados en cámaras digitales, fotocélulas y fotomultiplicadores. El principio de funcionamiento de los receptores se basa en el hecho de que la energía de un cuanto de luz visible es suficiente para provocar una reacción química en una sustancia especialmente seleccionada o eliminar un electrón libre de la sustancia. Luego, basándose en la concentración de los productos de reacción o la cantidad de carga liberada, se determina la cantidad de luz recibida.
Fuentes
Uno de los cometas más brillantes de finales del siglo XX. Fue descubierto en 1995, cuando aún se encontraba más allá de la órbita de Júpiter. Esta es una distancia récord para descubrir un nuevo cometa. Pasó el perihelio el 1 de abril de 1997 y a finales de mayo alcanzó su brillo máximo, aproximadamente de magnitud cero. En total, el cometa permaneció visible a simple vista durante 18,5 meses, el doble del récord anterior establecido por el gran cometa de 1811. La imagen muestra dos colas del cometa: polvo y gas. La presión de la radiación solar los aleja del Sol.
El segundo planeta más grande del sistema solar. Pertenece a la clase de gigantes gaseosos. La imagen fue tomada por la estación interplanetaria Cassini, que realiza investigaciones en el sistema de Saturno desde 2004. A finales del siglo XX se descubrieron sistemas de anillos en todos los planetas gigantes, desde Júpiter hasta Neptuno, pero sólo en Saturno son fácilmente observables incluso con un pequeño telescopio de aficionado.
Regiones de baja temperatura en la superficie visible del Sol. Su temperatura es 4300-4800 A- aproximadamente mil quinientos grados más bajo que en el resto de la superficie del Sol. Debido a esto, su brillo es de 2 a 4 veces menor, lo que, por el contrario, crea la impresión de puntos negros. Las manchas se producen cuando un campo magnético ralentiza la convección y, por tanto, la eliminación de calor en las capas superiores del Sol. Viven desde varias horas hasta varios meses. El número de manchas solares sirve como indicador de la actividad solar. Al observar las manchas solares durante varios días, es fácil notar la rotación del Sol. La fotografía fue tomada con un telescopio de aficionado.
¡Atención! Bajo ninguna circunstancia se debe mirar al Sol a través de un telescopio u otro dispositivo óptico sin filtros protectores especiales. Cuando utilice filtros, deben montarse de forma segura delante de la lente, no en el ocular del instrumento, donde el filtro podría dañarse por sobrecalentamiento. En cualquier caso, es más seguro observar la proyección de la imagen del Sol en una hoja de papel detrás del ocular del telescopio.
Contiene alrededor de 3 mil estrellas, de las cuales siete son visibles a simple vista. El cúmulo tiene 13 años luz de diámetro y está ubicado a 400 años luz de la Tierra. Los cúmulos abiertos se forman cuando las nubes cósmicas de gas y polvo se comprimen bajo la influencia de la autogravedad (la atracción de unas partes de la nube hacia otras). Durante la compresión, la nube se fragmenta en partes, a partir de las cuales se forman estrellas individuales. Estas estrellas están débilmente unidas por la gravedad y, con el tiempo, dichos cúmulos se disipan.
Una galaxia espiral cuyo disco vemos plano, también conocida como Remolino. Situado a una distancia de unos 37 millones de años luz. Su diámetro es de unos 100 mil años luz. Al final de uno de los brazos espirales hay una galaxia compañera.
La designación M51 se refiere al par completo en su conjunto. Individualmente, la galaxia principal y su compañera se denominan NGC 5194 y 5195. La interacción gravitacional con la compañera compacta el gas en las secciones espirales cercanas a ella, lo que acelera la formación de estrellas. La interacción es un fenómeno típico en el mundo de las galaxias. La galaxia se puede observar con un pequeño telescopio de aficionado.
Receptores
En la astronomía profesional ya no se utilizan las observaciones visuales. Hace unos 20 años fueron completamente reemplazados por la fotografía digital, la fotometría, la espectrometría y el procesamiento de datos por computadora.
Sin embargo, el romance de las observaciones visuales todavía inspira a los entusiastas de la astronomía. El Sol, la Luna, cinco planetas, unas 6.000 estrellas y cuatro galaxias son visibles a simple vista: la Vía Láctea, la Nebulosa de Andrómeda y las Nubes de Magallanes, la Grande y la Pequeña. Ocasionalmente aparecen cometas y asteroides visibles a simple vista.
Casi todas las noches se pueden observar granos de arena cósmicos (meteoritos) ardiendo en la atmósfera, así como satélites terrestres artificiales que se arrastran lentamente por el cielo. En latitudes altas, se observan auroras; en latitudes bajas, en condiciones favorables, se ve una luz zodiacal fantasmal: polvo cósmico iluminado por el sol. Y toda esta diversidad se observa en un rango espectral extremadamente estrecho, que es casi mil veces más estrecho que el rango infrarrojo.
A través de binoculares se pueden ver decenas de veces más estrellas y muchos objetos nebulosos. Un telescopio amateur puede ver miles de veces más estrellas, detalles de las superficies de los planetas, sus satélites, así como cientos de nebulosas y galaxias. Pero al mismo tiempo, el campo de visión del telescopio es mucho más pequeño y, para realizar observaciones exitosas, es necesario fijarlo de forma segura o, mejor aún, girarlo lentamente siguiendo la rotación del cielo.
En el mundo moderno, la astronomía amateur se ha convertido en un pasatiempo fascinante y prestigioso. Varias empresas, como Meade y Celestron, fabrican telescopios específicamente para aficionados. Los instrumentos más simples con un diámetro de lente de 50 a 70. milímetros cuesta entre 200 y 500 dólares, el más grande tiene un diámetro de 350 a 400 milímetros comparable en costo a un automóvil prestigioso y requiere una instalación permanente sobre una base de concreto debajo de una cúpula. En manos capaces, estos instrumentos bien pueden contribuir a una mayor ciencia.
Los telescopios de aficionados más populares del mundo tienen un diámetro de unos 200 milímetros y están construidos según un diseño óptico inventado por el óptico soviético Maksutov. Tienen un tubo corto, que suele estar montado en una horquilla y equipado con una computadora para apuntar automáticamente a varios objetos según sus coordenadas celestes. Esta es exactamente la herramienta que se muestra en el cartel.
En 1975 se construyó en la URSS el telescopio BTA de 6 metros. Para evitar que el espejo principal del telescopio se deforme, se fabricó con un espesor de aproximadamente un metro. Parecía imposible aumentar aún más el tamaño de los espejos. Sin embargo, se encontró una solución. Los espejos comenzaron a hacerse relativamente delgados (15-25 cm) y descargar sobre numerosos soportes cuya posición está controlada por un ordenador. La capacidad de doblar espejos, ajustando de forma flexible su forma, hizo posible construir telescopios con un diámetro de hasta 8 metros.
Pero los astrónomos no se detuvieron ahí. En los instrumentos más grandes, los espejos se dividen en segmentos, alineando las posiciones de las piezas con una precisión de centésimas de micrón. Así están diseñados los telescopios Keck de 10 metros más grandes del mundo. El siguiente paso será el telescopio americano Magallanes, que contará con 7 espejos de 8 metros de diámetro cada uno. Juntos funcionarán como un telescopio de 24 metros. Y en la Unión Europea se ha comenzado a trabajar en un proyecto aún más ambicioso: un telescopio con un diámetro de 42 metros.
El principal obstáculo para la realización de las capacidades de tales instrumentos es la atmósfera terrestre, cuyas turbulencias distorsionan la imagen. Para compensar las interferencias, un equipo especial monitorea constantemente el estado de la atmósfera y dobla el espejo del telescopio a medida que avanza para compensar las distorsiones. Esta tecnología se llama óptica adaptativa.
Un telescopio realiza dos tareas: recoger la mayor cantidad de luz posible de una fuente débil y discernir los detalles más pequeños posible. La capacidad de captación de luz de un telescopio está determinada por el área del espejo principal y la resolución por su diámetro. Por eso los astrónomos se esfuerzan por construir telescopios lo más grandes posible.
Para telescopios pequeños, se puede utilizar una lente colectora (telescopio refractor), pero con mayor frecuencia se utiliza un espejo parabólico cóncavo (telescopio reflector). La función principal de la lente es construir una imagen de las fuentes observadas en el plano focal del telescopio, donde se encuentra la cámara u otro equipo. En los telescopios de aficionados, para las observaciones visuales, se coloca un ocular detrás del plano focal, que es esencialmente una lupa potente a través de la cual se ve la imagen creada por la lente.
Sin embargo, el plano focal de un reflector se encuentra delante del espejo, lo que no siempre es conveniente para las observaciones. Se utilizan varias técnicas para llevar un haz de luz fuera del tubo del telescopio. El sistema de Newton utiliza para ello un espejo diagonal. En un sistema Cassegrain más complejo (en el cartel), se coloca un espejo convexo secundario en forma de hiperboloide de revolución frente al espejo principal. Refleja el haz hacia atrás, por donde sale a través de un orificio en el centro del espejo primario. En el sistema Maksutov, se coloca una lente delgada cóncava-convexa en el extremo frontal del tubo del telescopio. No solo protege los espejos del telescopio contra daños, sino que también permite que el espejo principal no sea parabólico, sino esférico, lo que es mucho más económico de fabricar.
El telescopio óptico orbital más grande. El diámetro de su espejo principal es de 2,4 metros. Lanzado a órbita en 1991. Puede realizar observaciones en los rangos visible, infrarrojo cercano y ultravioleta cercano. El único telescopio espacial visitado por astronautas para reparaciones y mantenimiento.
La astronomía debe decenas de descubrimientos al Telescopio Hubble. Entre otras cosas, permitió ver cómo eran las galaxias en el momento de su nacimiento, hace unos 13 mil millones de años. Actualmente se está creando un telescopio espacial de nueva generación para sustituir al telescopio Hubble: el telescopio espacial James Webb (JWST), de 6,5 metros de diámetro, cuyo lanzamiento al espacio está previsto para 2013. Es cierto que no funcionará en el rango visible, sino en el infrarrojo cercano y medio.
Reseñas del cielo
Aquí también se ve claramente el plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Su brillo se compone de la luz de cientos de miles de millones de estrellas y nebulosas. También son claramente visibles los oscuros filamentos de las nubes de polvo, que oscurecen parte de la luz de las estrellas en el plano galáctico.
Las formaciones nebulosas en la mitad inferior de la vista son las Nubes de Magallanes Grande y Pequeña, satélites de nuestra Galaxia. Las estrellas brillantes, que nos parecen los principales objetos del cielo, son prácticamente invisibles en un mapa de tan pequeña escala.
Cielo en la línea de hidrógeno H-alfa, 656 Nuevo Méjico
La línea espectral H-alfa corresponde a la transición de un electrón en un átomo de hidrógeno del tercer nivel de energía al segundo.
Esta es la primera línea de la llamada serie Balmer, que consta de transiciones desde varios niveles superiores al segundo. Hay series similares de transiciones al primer nivel (serie Lyman), al tercer nivel (serie Paschen) y a otros niveles. Una característica distintiva de la serie Balmer es que se encuentra casi en su totalidad en el rango visible, lo que facilita enormemente las observaciones. En particular, la línea H-alfa se encuentra en la parte roja del espectro.
La radiación en esta línea surge en nubes cósmicas enrarecidas de hidrógeno atómico. Los átomos que contienen son excitados por la radiación ultravioleta de las estrellas calientes y luego emiten energía y se mueven a niveles más bajos. Aislando la línea H-alfa mediante filtros, es posible observar específicamente la distribución del hidrógeno neutro.
Un estudio del cielo H-alfa muestra la distribución del gas en nuestra galaxia. Muestra grandes burbujas de gas alrededor de regiones de formación estelar activa.
Aplicación terrestre
Al observar objetos a una distancia de visión clara (25 cm) una persona puede distinguir detalles con un tamaño de aproximadamente 0,1 milímetros(la resolución angular del ojo es de aproximadamente un minuto de arco 1" = 2,3 × 10 -4 rad). Para ver detalles más finos, es necesario mirar desde una distancia más corta, pero a una distancia inferior a 10 cm Es muy difícil para el ojo sintonizar.
Esto se puede lograr utilizando una lupa, cuya potencia óptica se suma a la potencia óptica de la lente. Pero incluso en este caso el límite de aumento es de aproximadamente 25x, ya que el tamaño de una lupa tan potente se vuelve muy pequeña y hay que colocarla cerca de la muestra. De hecho, dicha lupa se convierte en la lente de un microscopio. Es muy incómodo mirarlo con los ojos, pero puedes hacerlo de otra manera.
Al ajustar cuidadosamente la distancia entre la lente y el objeto, puede obtener una imagen ampliada del mismo a cierta distancia detrás de la lente. Al colocar otra lupa detrás y ver la imagen creada por la lente a través de ella, se puede lograr un aumento de cientos o incluso más de mil veces.
Sin embargo, los aumentos notablemente superiores a 1000 veces no tienen ningún significado práctico, ya que la naturaleza ondulatoria de la luz no nos permite examinar detalles más pequeños que la longitud de onda (400–700 Nuevo Méjico). Con un aumento de 2000x, estos detalles son visibles como divisiones milimétricas en una regla que se sostiene en las manos.
Aumentar aún más la ampliación no le revelará nuevos detalles. Para ver detalles con mayor resolución, se necesitan rayos X con una longitud de onda más corta, o incluso corrientes de electrones, que (según la mecánica cuántica) tienen una longitud de onda más corta. También se puede utilizar una sonda mecánica con un sistema de orientación muy preciso: el llamado microscopio de barrido.
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