Расплетая arco-íris — como os mistérios da luz levou a humanidade a descoberta da matéria escura?

O Espaço, como nos mostrou a ciência, muito misterioso, do que nós poderíamos imaginar. Mesmo que vemos a cada noite, absolutamente, não o que parecem ser. A luz, o tempo, o espaço e a gravidade criam a realidade para além da nossa compreensão. E ainda hoje a civilização humana atingiu seu ápice. Conseguimos passar o caminho das antigas tribos de caçadores-coletores até os primeiros homens, lançados no espaço exterior. Isso se tornou possível graças a um grande número de fatores e pessoas que viveram em diferentes épocas, mas sem os quais dificilmente você agora estaria lendo este artigo. Formação do mundo moderno tornou-se possível graças разгаданным , assim como a idade e o tamanho do espaço impressa nele. Tudo o que vemos hoje, e tudo o que sabemos sobre o Universo, tornou-se possível graças a uma luz que esconde muito mais segredos do que parece à primeira vista.

Onde no céu "fantasmas"?

Em 1802, um astrônomo inglês William Herschel concluiu que o star — estas "sol", mas estão muito longe da Terra, mas porque parecem ser pequenos. A luz dessas estrelas se movendo muito rapidamente, mas ele ainda precisam de tempo para chegar até nós. Para chegar a Terra a luz dos próximos estrelas levaria anos, e a luz mais distante das estrelas — há séculos. Alguns do céu светилы estão tão longe que até o momento a sua luz chega até nós, eles já estão condenados. Sai, o céu que vemos, cheio de "fantasmas", mas o telescópio — a verdadeira máquina do tempo. Mas o que sabemos sobre a luz?

A Luz se move a partir de 300 mil quilômetros por segundo. Aproximadamente a mesma distância da Terra (à distância de uma luz segundos) está a Lua. Cada vez que olhamos para a Lua, estamos olhando para um segundo do que no passado. Mas quanto a do Sol? Para chegar até nós, a luz do sol, necessita de cerca de 8 minutos. Isso significa que, se a nossa própria estrela, de repente, se apagará, aprendemos sobre a apenas oito minutos mais tarde. E eis que a distância da Terra a Netuno varia de acordo com o seu posicionamento relativo em órbita. Em média, a luz supera-lo por quatro horas. Sai com a Terra vemos Netuno, da maneira que ele era de quatro horas atrás. Vale dizer, o quão longe no passado podem olhar os telescópios modernos.

Se gradualmente eliminados do sistema Solar, o relógio de luz se transformam em semanas, meses e anos. A distância no espaço, os cientistas medem em anos-luz. Por uma luz de um ano a luz passa de cerca de 10 trilhões de quilômetros. Assim, Proxima Centauri — nossa estrela mais próxima — fica de quatro anos-luz de distância da Terra, e um aglomerado de Plêiades a 400 anos-luz. Em 1609 a primeira vez que olhei no telescópio. Foi então que a luz de Plêiades atingiu o nosso planeta.

Крабовидная a nebulosa está localizada a uma distância de 6 523 anos-luz da Terra

Quando olhamos a Terra em крабовидную nebulosa, que fica na constelação de touro, estamos olhando para o passado mais distante. Há muito tempo крабовидная nebulosa tem sido um gigante estrela, 10 vezes enormes do nosso Sol e, em seguida, se transformou em сверхновую, conhecida sob o nome de SN 1054. No centro da nebulosa está — сколапсировавшая estrela do tamanho de uma cidade, que faz 30 rps. Turbilhões de rotações do pulsar de dispersão próximo de elétrons quase à velocidade da luz. Como resultado, eles começam a brilhar com luz azul, подсвечивая fluxos de gás, ainda de saída a partir de uma supernova.

Portanto, quanto mais objetos celestes ver os nossos telescópios mais longe no passado podemos ir. A mais antiga luz, que é capaz de capturar o telescópio Hubble, 13,4 bilhões de anos. É a luz da mais antiga da galáxia, que já tinha visto, e as estrelas, ela apareceu em momentos em que nem o Sol, nem o nosso planeta ainda não existia. Olhando ainda mais no espaço de profundidade, para nós, pode parecer que vamos ver o fim do Universo. Mas, na verdade, podemos ver seu início — a Grande explosão que ocorreu de 13,8 bilhões de anos atrás e marcou o início de todo ser vivo. E foi isto o que antes não conhece ninguém.

Então, é a luz da mais antiga da galáxia a idade de 13,4 bilhões de anos

O que é capaz de luz?

Os Antigos chineses e os gregos viam, que tipo de coisas extravagantes pode ser-luz. Aliado a isso servir de câmara escura — o mais simples tipo de dispositivo, permite a obtenção óptica de objetos de imagem. A primeira câmara escura era uma caixa à prova de luz, com um pequeno furo em um dos lados e a tela — a folha de papel branco ou de vidro fosco — no lado oposto. Quando os raios de luz que passou através de um pequeno buraco, eles criaram invertido a imagem na tela. A primeira menção da câmera escura remontam ao século V, e o filósofo chinês Mao-tse. No entanto, a resposta à pergunta sobre por que isso está acontecendo à humanidade tiveram de esperar mais tempo.

Mil anos atrás, na cidade de Basra (atual Iraque) viveu o cientista vagão, de Ibn al-Haytham. O físico, matemático, mecânico e astrônomo, preocupou-se em coisas que outras pessoas o viam como um dado adquirido. Al-Haytham queria entender como podemos ver e desvendar os mistérios da luz. Ele descobriu que a luz se move de maneira simples e logo criou sua própria câmara escura. Mas a câmera escura, só funciona bem quando , e a luz da Lua e das estrelas não é suficiente. Paraconsiderar distantes objetos celestes, precisava de algo mais. Este algo estavam lentes ópticas. No entanto, antes de Galileu Galilei pela primeira vez, olhei no telescópio passou de 600 anos.

Расплетая arco-íris: espectro de luz e radiação infravermelha

A Luz é incrível propriedades que não são outra coisa, familiar ao homem. Partícula elementar da luz — o fotão, emitida por um átomo ou molécula, "nasce" — se a palavra é apropriado empregar a — com a velocidade da luz. Nenhuma outra partícula não é capaz de, em um instante de acelerar a velocidade da luz. A realidade é que nada pode se mover mais rápido. Mas o que é a luz?

Cada Caçador Sabe Onde fica o Faisão

Como Ibn al-Haytham, Isaac Newton queria saber a resposta a essa pergunta desde a infância. Aos 20 anos, ele se tornou a primeira pessoa que compreendeu o segredo do arco-íris: Newton viu que o solar de luz branca — nada como uma mistura de todas as cores do arco-íris. Разложенное uma imagem de luz de todas as cores de Newton chamou . Esta é uma descoberta surpreendente de um jovem cientista, no entanto, foi incompleta, pois a luz, como o conhecemos hoje, é a chave para os mistérios do espaço e os mundos distantes. Na próxima vez em mais extraordinárias propriedades da luz o mundo aprende, só mais de 150 anos. É cair na participação de outro cientista, que fará a sua descoberta, como muitas vezes acontece, é mera coincidência. Essa é a história da ciência — muitos personagens revelam os segredos de nossa existência um século para século.

No ano de 1800 astrônomo inglês William Гершел, que pela primeira vez percebi que o céu noturno cheio de "fantasmas", estudou o céu utilizando os mais modernos telescópios de seu tempo. Dado o mistério do arco-íris, que compreendeu o Isaac Newton, Hershel pensou — podem de alguma cor ser mais quente ou mais frio do que outras? Para testar essa hipótese, Hershel estabeleceu três termômetro em um pedaço de papel branco. A lista de termômetro estava fora do espectro — ou seja, não coberto pelos raios do sol. Os resultados do experimento mostraram — realmente mais quente e azul. No entanto, os indicadores de controle do termômetro tempo não deram o cientista de paz: o fato de que ele descobriu a presença invisível, que está oculto abaixo do vermelho do espectro. Posteriormente, ele passou a ser chamado de infravermelho, assim como a infra em latim significa "abaixo". O olho humano, ao contrário da pele, não é capaz de travar a radiação infravermelha. Mas nós sentimos o seu calor.

Por que a luz — a chave para a compreensão do espaço?

Cerca de, ao mesmo tempo, como Уильем Herschel descobriu a radiação infravermelha, Josef Фраунгофер, filho de pobre стекольщика, trabalhou na oficina do pai. Depois de sua morte, o jovem Фраунгофер com a idade de 12 anos matriculados aprender e, em seguida, trabalhar em стекольную oficina em Munique. Graças a uma série de eventos aleatórios, o futuro físico em 1806, recebeu a educação matemática e tornou-se assistente de matemática e de óptica do instituto de Munique. É lá que eram feitos lentes e instrumentos ópticos. Aos 27 anos, Josef Фраунгофер tornou-se o principal criador de lentes de alta qualidade para e equipamento óptico.

Em busca do melhor vidros para lentes Фраунгофер experimentei com призмами. Assim como a luz — é, simultaneamente, partícula e onda, bem como o comprimento de onda do som determina a altura do som que ouvimos, o comprimento de onda de luz determina a cor que vemos. Mas é como um prisma divide a cor, escondido em um feixe de luz solar? Quando a luz se move através do ar ou o espaço, tudo de sua cor se movem com a mesma velocidade. Mas, confrontado com o vidro em um ângulo, a luz diminui e muda de direção. O resultado é que dentro de um prisma, cada cor está se movendo com velocidades diferentes.

Confrontado com o vidro em um ângulo, a luz muda de direção

No vidro a cor púrpura — suas ondas de luz de algumas das mais curtas — diminui mais vermelho que de onda mais longo de todos. Essas mudanças na velocidade compartilham da cor de modo que eles se movem em um pouco de direções diferentes. É esta descoberta poderia realizar a Isaac Newton, mas uma estrela ordenaram o contrário. A abertura do Fraunhofer marcou o início de um — secção de astronomia que estuda os processos físicos em objetos astronômicos, usando os princípios da física e da química. Mas como? Фраунгофер viu, que a luz selados verticais, linhas pretas — é o verdadeiro segredo. Como diz o astrofísico e divulgador de ciências Neil Деграсс Tyson na série , essa cifra chegou até nós do "outro universo". A descriptografia de mensagens, celebrado por essas misteriosas linhas pretas levou quase 100 anos.

Verticais, linhas pretas — a chave para a compreensão do espaço

existe a cor, na verdade?

Você já Pensou alguma vez sobre de onde veio toda esta incrível paleta de cores naturais? O segredo reside no fato de que diferentes comprimentos de cair no Chão. As pétalas de cada flor, por exemplo, tremoço, absorvem todos os низкоэнергетические vermelhas ondas de luz, mas refletem o mais curtos e vigorosos, azul. A interação entre uma pétala e as estrelas, luz — isso é o que faz a flor azul. Este princípio diz respeito atodo o resto sobre a Terra. Sai, cor — é como o olho humano vê a energia das ondas de luz. Não mais astuta de ilusão, não é?

Na verdade, tremoço não tem uma cor específica. Azul-los vêem os nossos olhos

o Que são as linhas espectrais?

Mas voltando ao espectro de Fraunhofer. O que gera essas misteriosas linhas? Acontece que eles ocorrem quando as ondas de luz de determinadas cores são absorvidas. Isso é só acontece em um nível totalmente diferente da realidade — no .

Para não ficar confuso, lembremo-nos de que são os átomos. Então, a partícula de uma substância de tamanhos microscópicos e de massa — a menor parte de elemento químico e portador de suas propriedades — é chamado de átomo. Os átomos são compostos de fora do núcleo e o elétron e o núcleo de um átomo é composto por prótons e nêutrons. O número de nêutrons no núcleo pode variar de zero a algumas dezenas. Quanto menos elétrons, o que é mais fácil um átomo. Assim, a palavra, é um átomo de hidrogênio. No espaço, ele é encontrado com mais frequência e é constituído por um elétron e um próton. Mas no mundo quântico não assim, como no nosso. Assim, cada elétron gira em torno do núcleo, mas a sua orbitals e tamanho estritamente limitados para cada um dos elementos químicos. É por esta razão que as substâncias tão diferentes uns dos outros — as propriedades de energia de uma substância são definidos орбиталями seus elétrons. Que o orbital mais, maior a energia do elétron.

Estrutura do átomo: os elétrons "dança" de орбиталям em torno do kernel

Quando Фраунгофер considerava a luz solar através de um prisma, ele aumentou a sua gama com a ajuda de um telescópio. Assim, o cientista descobrir secreta cifra de luz — linhas pretas foram nada mais, como a dança dos elétrons em um átomo. Quando a energia de um elétron cai e ele pula no orbital abaixo, a luz que ele emite, desaparece. Preto, linhas verticais aparecem no espectro porque grande parte do mundo simplesmente não chega até nós. Algumas dessas linhas escuras — sombra, deixados por átomos de hidrogênio na atmosfera do Sol. Outros abandonados, os átomos de sódio, ferro и. т. д. diferentes elementos químicos balançam sombras diferentes e isso acontece devido ao número de elétrons e a sua орбиталей.

Agora, se olhar para as estrelas através de um espectrômetro, você pode ver as linhas escuras a partir de elementos contidos em sua atmosfera. Mas com a ajuda de um espectrômetro que você assista, não só sobre as estrelas e distantes da galáxia. Técnicas de espectroscopia de hoje permitem determinar o que quiser. Graças a divisão de comprimento de onda das linhas de Fraunhofer, aprendemos que todas as galáxias, as estrelas e os seres vivos em nosso planeta são compostos dos mesmos elementos. Cada elemento, de onde quer que esteja, tem a sua única assinatura. No entanto, o mais incrível descoberta da espectroscopia foi o fato de que ela não é capaz de ver. Trata-se de matéria escura. Acredita-se que a misteriosa forma de matéria no Universo não com a radiação eletromagnética. Quando ela é de 85% de toda a matéria. Hoje, os cientistas acreditam que a matéria escura é composto de partículas que ainda não descobertos. E apesar do fato de que, hoje, temos mais perguntas do que respostas, a história da ciência mostra que estamos no caminho certo.

Luz — não é o que parece