предыдущую часть см.здесь
Существуют ли цвета на самом деле?
Задумывались ли вы когда-нибудь о том, откуда взялась вся эта поразительная палитра природных цветов? Секрет заключается в том, что световые волны разной длины падают на Землю. Лепестки каждого конкретного цветка, например люпина, поглощают все низкоэнергетические красные световые волны, но отражают более короткие и энергичные синие. Взаимодействие между лепестком и звездным светом — вот что делает цветок синим. Этот же принцип касается всего остального на Земле. Выходит, цвет — это то, как человеческий глаз видит энергию световых волн. Не более чем искусная иллюзия, не так ли?
На самом деле люпины не имеют определенного цвета. Синим их видят наши глаза
Что такое спектральные линии?
Но вернемся к спектру Фраунгофера. Что создает эти загадочные линии? Оказалось, они возникают, когда световые волны определенных цветов поглощаются. Вот только происходит это на совершенно ином уровне реальности — в квантовом мире.
Чтобы не запутаться, давайте вспомним что из себя представляют атомы. Итак, частица вещества микроскопических размеров и массы — наименьшая часть химического элемента и носитель его свойств — называется атомом. Атомы состоят из ядра и электронов, а само ядро атома состоит из протонов и нейтронов. При этом количество нейтронов в ядре может варьироваться от нуля до нескольких десятков. Чем меньше электронов, тем проще атом. Таким, к слову, является атом водорода. В космосе он встречается чаще других и состоит из одного электрона и одного протона. Но в квантовом мире все совсем не так, как в нашем. Так, каждый электрон вращается вокруг ядра, но его орбитали и размер строго ограничены для каждого из химических элементов. Именно по этой причине вещества так сильно отличаются друг от друга — энергетические свойства вещества определяются орбиталями его электронов. Чем орбиталь больше, тем больше энергия электрона.
Строение атома: электроны “танцуют” по орбиталям вокруг ядра
Когда Фраунгофер рассматривал солнечный свет через призму, он увеличил его спектр с помощью телескопа. Так ученый разгадал секретный шифр света — черные линии оказались ничем иным, как танцем электронов в атоме. Когда энергия электрона падает и он перескакивает на орбиталь ниже, свет, который он излучает, пропадает. Черные вертикальные линии появляются в спектре потому, что большая часть света попросту не доходит до нас. Некоторые из этих темных линий — тени, оставленные атомами водорода в атмосфере Солнца. Другие оставлены атомами натрия, железа и.т.д. Атомы разных химических элементов отбрасывают разные тени и происходит это из-за количества электронов и их орбиталей.
Получается, если взглянуть на звезду через спектрометр, можно увидеть темные линии от элементов, которые содержатся в ее атмосфере. Но с помощью спектрометра можно смотреть не только на звезды и далекие галактики. Методы спектроскопии сегодня позволяют определить состав чего угодно. Благодаря спектральным линиям Фраунгофера мы узнали, что все галактики, звезды и все живые существа на нашей планете состоят из одних и тех же элементов. Каждый элемент, где бы он ни находился, обладает своей уникальной подписью. Однако наиболее удивительным открытием из спектроскопии оказалось то, что она не способна увидеть. Речь идет о темной материи. Считается, что самая таинственная форма материи во Вселенной никак не взаимодействует с электромагнитным излучением. При этом она составляет 85% всей материи. Сегодня ученые полагают, что темная материя состоит из частиц, которые пока что не обнаружены. И несмотря на то, что сегодня у нас больше вопросов, чем ответов, история науки показывает, что мы на правильном пути.
