Излучение фотонов видимого спектра

Каждое тело на Земле и в космосе испускает электромагнитные излучения (фотоны) различной длины. Как при рождении Вселенной так и сейчас излучение фотонов — этих основных элементарных частиц, играет гораздо более значительную роль, чем остальных.

Элементарная частица на Земле

Чем выше температура тела, тем больше фотонов с большей частотой оно будет излучать.  Температура это характеристика частицы в состоянии излучения.
Если фотоны соприкасаются с какой-либо материей, то происходит одно из следующих явлений:

  • Лучи, попадающие на гладкую блестящую поверхность (например, зеркало) отражаются. При этом они меняют свое направление, не вызывая в материи никаких изменений.
  •  При попадании на черную шероховатую поверхность лучи ею поглощаются. Это означает, что они превращаются в тепло черной материи, которая нагревается.
  • Через прозрачную материю, например стекло, лучи проходят беспрепятственно, не поглощаясь ею. Но в цветном стекле некоторые виды лучей поглощаются. Через красное стекло проходят только фотоны красного цвета, остальные поглощаются, превращаясь в тепло.

Отражение света в разных направлениях называется рассеянием. Оно происходит с помощью молекул воздуха и пылинок. Синий свет распространяется прежде всего на молекулах воздуха, тогда как красный почти не рассеивается таким способом. Этим объясняется почему голубой цвет неба и красный цвет заходящего Солнца.

Если лучи попадают на поверхность прозрачной материи под углом, то они преломляются. Чем медленнее лучи распространяются в этой материи, тем больше они отклоняются от первоначального направления.
Если белый свет, состоящий из всех цветов радуги, падает на плоскость стеклянной призмы, он преломляется. Красный свет распространяется в стекле быстрее, чем синий, и поэтому синий преломляется больше красного. По этой причине белый свет раскладывается в призме на отдельные цвета. Это открыл приблизительно в 1700 г. Исаак Ньютон.

Белый солнечный свет, разложенный призмой на цветовые полосы, называется спектром.

Подобное явление происходит с кристаллами льда в облаках на больших высотах. При этом на небе появляется красивейшее зрелище — солнечное гало. В качестве другого примера вспомним разложение света во время дождя — радугу и даже двойную радугу.

Элементарная частица с космоса

Излучение фотонов от звезд и других тел  может быть самой разной частоты, именно по этому признаку существует прибор спектрограф который может классифицировать их.

 Распределение излучения фотонов по частоте называется спектром звезды.

По спектру звезды мы можем определить не только ее температуру, но и скорость, с которой она к нам приближается или отдаляется от нас, ее химический состав, скорость вращения, величину, массу и количество энергии, излучаемой звездой. илучение фотонов Мы живем на Земле благодаря тому что Солнце излучает фотоны. С ближайших звезд элементарные частицы долетают к нам раньше, чем из отдаленных галактик. Таким образом, фотоны, которые сейчас попадают на Землю из космоса, разного возраста.
Их возраст определяется удаленностью тела, пославшего фотон, от поверхности Земли.

Время жизни излученных фотонов:

  •  прилетевших с метеоров, исчисляется приблизительно тысячной долей секунды;
  • с Луны они летят секунду с четвертью;
  •  от Солнца — восемь минут;
  • с близких звезд — несколько лет;
  •   из центра Млечного Пути долетают к нам через тридцать тысяч лет;
  •  из галактики в созвездии Андромеды — через два миллиона лет;
  •   из отдаленных галактик — через несколько миллиардов лет.

Самые старые фотоны мы называем фоссильными. Они помнят рождение Вселенной.
Чем более отдаленный космос мы наблюдаем, особенно ночное небо, тем в более давнее прошлое мы заглядываем. И все это благодаря уже известной нам скорости света. Только нашим потомкам, которые будут жить на Земле через два миллиона лет, удастся узнать, что происходит сейчас, в наше время, например, в соседней галактике М31 в созвездии Андромеды. Именно столько лет летит от созвездия Андромеды световой луч до нашей Галактики, хотя мы можем видеть его невооруженным глазом на осеннем небе. Это вообще самый отдаленный видимый объект в космосе.