4.2 Электромагнитные излучения

1-1-21-0-2– Page 1 –

4.2 Электромагнитные излучения

 

До недавнего времени единственно доступным средством изучения небесной сферы являлся видимый свет, который представляет собой частицы (кванты) и волны электромагнитных излучений в диапазоне частот, доступном человеческому глазу. С созданием телескопа (от греческого têle – вдаль, далеко, и skopeō – смотрю, наблюдаю) исследователи космических глубин значительно расширили горизонты познания небесной сферы. С развитием науки и созданием принципиально новых телескопов, в которых были использованы электромагнитные излучения иных диапазонов частот, совершенствовались не только технические возможности исследовательского оборудования, но и расширялась наблюдаемая небесная сфера за счет новых, ранее недоступных ей горизонтов и объектов Вселенной.

В ХХ веке стала активно развиваться астрофизика – наука, изучающая физические свойства небесных тел и процессов, основным методом исследования которой является спектральный анализ, при помощи которого можно определить температуру, плотность, химический состав, присутствие электрических и магнитных полей и другие свойства исследуемых объектов Вселенной. При прохождении электромагнитных волн через среду возникают разного рода взаимодействия: отражение, преломление, дифракция, интерференция, дисперсия и другие. До конца 40-х годов XX века космологические наблюдения велись только в оптическом диапазоне. Оптическое излучение или видимый свет – это электромагнитные излучения в очень узком диапазоне длин волн от 1 до 10 нм (1 нм = 10-6 мм), хотя весь спектр излучений простирается от многих километров до миллиардной доли сантиметра. И чем короче длина волны, тем больше она содержит в себе запасы энергии и сильнее способна воздействовать на более мелкие частицы материального мира и, в частности, на молекулы и атомы и разрушать их.

В дальнейшем, для изучения небесной сферы помимо видимого света, стали использоваться электромагнитные излучения и других диапазонов частот: от радиоволн до гамма-излучений (Таблица 4.2.1).

                                     Таблица 4.2.1

==========================================================================================

Диапазоны длин волн по классам излучений

==========================================================================================

==
Класс излучения
=========================
Длина волны λ в нм. (10-9 м)
==================
Диапазон длин волн λ в см
=======================
1
Радиоволны
   1015 ÷ 1000
        λ > 5*10 – 2
2
Световые инфракрасные волны
   1000 нм ÷ 770
    5*10 – 2 ÷ 7.4*10 – 5
3
Видимый свет
    770   ÷ 400
     7.4*10 5 ÷ 4*10 – 5
4
Ультрафиолетовое излучение
    400   ÷ 10
      4*10 – 5 ÷ 1*10 7
5
Рентгеновское излучение
     10 ÷ 0.1
     2*10 – 5 ÷ 6*10 – 12
6
Гамма-излучение
      λ < 0.1
        λ < 2*10 – 8

==========================================================================================

 

Если рассматривать весь спектр электромагнитных волн от радиоволн до гамма-излучений, то свет, как мы уже отмечали, занимает в нем лишь узкий диапазон частот. Из таблицы видно, что человеческий глаз воспринимает электромагнитные излучения в диапазоне длин волн от 400 до 770 нанометров. Все другие излучения недоступны глазу. Если человек будет формировать свои опыт и знания лишь на основе видимого света (доверяю только тому, что вижу), то ничего существенного в этом мире он не увидит, не познает, не поймет. Ведь видимый мир занимает лишь малую толику Мироздания. Да и такой рационализм – это скорее атрибут веры лишь в грубую материальную сущность мира.

Как известно, видимый (белый) свет представляет собой объединенный пакет более простых электромагнитных излучений различных диапазонов частот. Естественно, возникает вопрос: каким образом они объединяются в такой пакет, и почему мы видим звезды через белый свет? Разложив солнечный свет на элементарные составляющие, получим известный спектр цветов радуги: от красного (770 ÷ 620 нм) до фиолетового (450 ÷ 400 нм), в котором волны разных диапазонов частот воспринимаются нами как разные цвета объектов окружающего нас мира. Но цветной ли мир или это особенности нашего зрения, а цвет лишь у нас в голове? Именно рецепторы человеческого глаза, конической формы колбочки, способны пропускать тот или иной частотный спектр света. Скажем, почему гемоглобин под микроскопом мы видим красным? Это происходит потому что, гемоглобин за счет особой конфигурации молекул отражает электромагнитные излучения красного диапазона частот (770 ÷ 620 нм), а остальные частоты поглощаются, в результате чего он получает дополнительную энергию. И именно отраженный поверхностью гемоглобина свет попадает в рецепторы нашего глаза, которые воспринимают (пропускают) частоты красного цвета. То есть, какой цвет (а значит и спектр частот) отражается предметом, тот пропускается нашим глазом действующим наподобие фильтра. Так зеленый пигмент растений хлорофилл поглощает все цвета видимого света, кроме зеленого, и мы видим лист зеленым.

Наблюдения за различными отдаленными объектами Вселенной показывают, что спектральные линии, в идущем от них электромагнитным излучении, смещены преимущественно в сторону красного света (Рис. 4.2.1, вариант A). Это говорит о преимущественном “разбегании” звезд и планет друг от друг и удалении наблюдаемых объектов от наблюдателя, скорость убегания которых легко вычислить по спектру излучения. Если бы галактики двигались хаотически и разно направленно, то, согласно эффекта Доплера, смещения в спектре излучения наблюдались бы с равной вероятностью не только в красную, но и в голубую сторону (Рис. 4.2.1, Aобъект излучения удаляется от наблюдателя V > 0, Bобъект с нулевой скоростью удаления-приближения к наблюдателю V = 0, Cобъект излучения приближающийся к наблюдателю V<0).

.

4.3.1

 Рис 4.2.1. Эффект Доплера. Спектры излучений равноудаленных от наблюдателя
объектов (A, B, C)

Свидетельством “расширяющейся Вселенной” является преимущественное красное смещение в спектрах атомов химических элементов, содержащихся в звездах, относительно спектров таких же элементов в земных условиях. Американским космологом Э.Хабблом было установлено, что “разбегание” галактик не равномерное, а ускоренное, и оно подчиняется закону: v = RH.

Однако, из закона разбегания не следует, что все прочие галактики удаляются от нашей галактики. Элементы расширяющейся Вселенной – галактики, солнечные системы и другие материальные образования – все быстрее и быстрее разносятся от “места взрыва?” в разные стороны. Возможно, что в какой-то момент времени природа рухнет в космическую вселенскую “пропасть”, в небытие, обрыв, в пасть некой черной дыры, во вселенский ад, рассыпавшись осколками планет и превратившись в исходное провещество.

Согласно научному представлению эволюции Вселенной, если она будет расширяться вечно, то звезды остынут и умрут. Погаснет и наше Солнце и Вселенная превратятся в жидкий и холодный бульон. Но удивительно, что такое расширение на протяжении десятка миллиарда лет позволяет не только образовывать, но и в относительной целости сохранять ее столь разнообразные структурные элементы – галактики, солнечные системы, планеты с их естественными спутниками, биологическую жизнь, живую природу, человека и всех его меньших собратьев. И эту удивительную и не разгаданную сущность – вселенское сознание.

 

end
1-1-2– Page 1 –

Recent Posts