Co światło mówi nam o przestrzeni – obserwacja nieba

Na parapecie okna w moim domu zamontowałem pryzmat (trójkątny kawałek szkła), dzięki któremu światło słoneczne wpadające przez okno jest rzucane na sufit w postaci pasma kolorów: czerwonego, pomarańczowego, żółtego, zielonego, niebieskiego, indygo i fioletu .

Ten zakres dyskretnych kolorów jest nazywany widmem (liczba mnoga widm). Dzieje się tak, ponieważ białe światło słoneczne składa się z tych kolorów. Kolor światła zależy od jego długości fali, przy czym światło czerwone ma najdłuższą długość fali, a fiolet najkrótszą. Pryzmat oddziela kolory, ponieważ załamuje światło bardziej w miarę zmniejszania się jego długości fali.

Efekt ten został po raz pierwszy odkryty dawno temu – w latach sześćdziesiątych XVII wieku – przez Izaaka Newtona, kiedy jako pierwszy przeszedł światło słoneczne przez pryzmat. Jego odkrycie doprowadziło do opracowania instrumentu astronomicznego nie mniej ważnego niż teleskop – spektroskopu. Dzięki niemu możemy mierzyć temperatury gwiazd, z czego są zbudowane oraz jak szybko zbliżają się do nas lub od nas. Ponadto spektrometry pomogły nam odkryć ekspansję wszechświata.

Kolor jest wskaźnikiem temperatury. Białe ciepło jest gorętsze niż czerwone, a we wszechświecie są rzeczy, które są niezwykle gorące w ultrafiolecie, a nawet w promieniowaniu rentgenowskim. Możemy przyjrzeć się widmu światła pochodzącego z odległej gwiazdy i na podstawie względnej jasności kolorów w widmie możemy określić temperaturę gwiazdy. Dokonano tego obecnie w przypadku tysięcy gwiazd, w tym Słońca.

Co więcej, jeśli wystarczająco dobrze rozprowadzimy światło, zobaczymy, że widma światła pochodzące od gwiazd przecinają wzory ciemnych linii. Linie te tworzone są przez atomy różnych pierwiastków tworzących gwiazdy.

Każdy element ma odrębny styl linii. Porównując te linie z odciskami palców pierwiastków zmierzonymi w laboratorium, wiemy, z czego zbudowane jest Słońce i inne gwiazdy. Kiedy w ten sposób analizowano światło słoneczne, obserwatorzy wykryli sygnaturę nieznanego im pierwiastka. Nazwali go helem, na cześć boga słońca Heliosa. Później odnaleziono go tu, na Ziemi.

Pomiary temperatur i składu innych gwiazd umożliwiły zbadanie, jak działają gwiazdy i ile mogą mieć lat. Ponieważ te sygnatury widmowe pierwiastków mają dokładne, stałe długości fal, możemy również zmierzyć, czy gwiazda lub inny obiekt wytwarzający światło zbliża się do nas, czy też się od niego oddala.

Wszyscy zauważyliśmy efekt Dopplera, w którym wysokość dźwięku wydawanego przez coś zbliżającego się do nas jest głośniejsza niż w chwili, gdy coś przeszło, a następnie zanikało. Dzieje się tak dlatego, że gdy przeszkadzający obiekt zbliża się do nas, emitowane przez niego fale dźwiękowe są kompresowane, podnosząc wysokość dźwięku. Gdy przechodzą i oddalają się, fale dźwiękowe rozszerzają się, obniżając ton.

Możemy przyjrzeć się układowi wyraźnych linii w widmie pierwiastka w laboratorium, gdzie nie zbliża się on ani nie oddala, a następnie szukać układu linii tego konkretnego pierwiastka w widmach odległych gwiazd i galaktyk. Jeśli te obiekty się do nas zbliżają, ten układ linii przesuwa się w stronę krótszych fal, w kierunku niebieskiego końca widma.

Z drugiej strony, jeśli obiekty te oddalają się od nas, ich wzory linii przesuwają się w kierunku czerwonego końca. W astronomii prawie wszystko poza naszą galaktyką oddala się od nas, dlatego zwykle nazywamy to przesunięciem długości fali przesunięciem ku czerwieni. To spektroskop ujawnił nam ekspansję wszechświata; Im dalej znajduje się galaktyka, tym szybciej się od nas oddala.

Patrząc na piękną tęczę rzucaną przez słup na suficie, warto zastanowić się, ile informacji się w niej kryje.

•••

• Wenus leży nisko w blasku świtu.

• Marsa i Merkurego trudno dostrzec.

• Jowisz wschodzi wysoko na południu po zachodzie słońca, a Saturn nisko na południowym zachodzie.

• Pełnia księżyca będzie 25 stycznia.

Ten artykuł został napisany przez zewnętrznego felietonistę lub w jego imieniu i niekoniecznie odzwierciedla poglądy Castaneta.