الفلك

خط مفقود في الطيف الشمسي

خط مفقود في الطيف الشمسي


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

بالإشارة إلى هذا الجواب ما الأساس المنطقي وراء الألوان الزائفة في صور المراقبة الشمسية؟ والذي يتضمن الجدول من خطوط فراونهوفر في ويكيبيديا:

في جدول الأطوال الموجية ، يوجد خط زئبق محدد بـ 546.07 نانومتر ولا يظهر في صورة طيف فراونهوفر ، أي تفسير؟ يوجد أيضًا حوالي عشرة خطوط في الطيف لم يتم جدولتها ولم يتم تحديدها على الإطلاق.


الصورة وهمية وهمية وليست صورة حقيقية للطيف الشمسي. يمكنك أن ترى هذا بسهولة لأن "خطوط فراونهوفر" السوداء تمتد إلى ما وراء الطيف ويجب أن يكون لحرف ألفا عرضًا ملموسًا.

الجدول غير مكتمل على نطاق واسع. يسرد فقط جزء صغير (أقوى) خطوط الامتصاص في الطيف الشمسي. هناك الآلاف من الآخرين.

أعتقد أن من سخر من الطيف لم يستخدم ذلك الجدول.

يظهر الطيف الشمسي الحقيقي أدناه. ليس من السهل رؤية خطوط فراونهوفر على الإطلاق في نطاق ذي دقة منخفضة بما يكفي لتضمين كل شيء في صورة خطية واحدة. ستكون أي خطوط ناتجة عن الزئبق ضعيفة لأن الزئبق ليس عنصرًا وفيرًا في الغلاف الضوئي الشمسي.

يتم تقديم عرض أفضل بواسطة مخطط صدى مأخوذ بدقة أعلى. يبدأ هذا في توضيح عدد الخطوط الموجودة في الطيف الشمسي.


ما هي خطوط فراونهوفر؟

خطوط فراونهوفر هي أي من خطوط الامتصاص المظلمة في طيف النجوم (مثل الشمس) ، والتي تنتج عن الامتصاص الانتقائي لإشعاع نجم & # 8217s بأطوال موجية محددة بواسطة عناصر غازية مختلفة موجودة في الغلاف الجوي.

لاحظ الفيزيائي الإنجليزي ويليام هايد ولاستون لأول مرة في عام 1802 ، لكن تمت تسميته على اسم الفيزيائي الألماني جوزيف فون فراونهوفر. منذ عام 1814 ، رسم فراونهوفر أكثر من 500 سطر من خطوط فراونهوفر وخصص ألمعها بالحروف من A إلى G ، والتي لا تزال مستخدمة حتى اليوم.

في وقت كتابة هذا التقرير ، كان هناك 25000 خط من خطوط فراونهوفر معروفة بوجودها في طيف نظامنا الشمسي.

هناك ثلاثة أنواع من الأطياف يجب أن تعرفها.

مستمر & # 8211 جميع الألوان ، أي الأطوال الموجية ، للطيف المرئي مع عدم وجود أي شيء مفقود. ما نراه عندما يتشتت الضوء الأبيض بواسطة المنشور.

الصورة عن طريق: ناسا

انبعاث & # 8211 الذرات تبعث الضوء عندما تكون متحمسة. تنتج العناصر المختلفة ضوءًا بأطوال موجية محددة جدًا ، أي ألوان محددة جدًا. مصابيح الصوديوم صفراء لأن الصوديوم يبعث الكثير من الضوء الأصفر. أضواء النيون حمراء لأن ذرات النيون تبعث الكثير من الضوء الأحمر والبرتقالي. يصدر الزئبق الكثير من الضوء الأزرق والأخضر. فكر في الأمر كبصمة إصبع أو رمز شريطي. إذا تمكنا من قياس الطول الموجي للضوء المنبعث من مادة ما ، فيمكننا التعرف عليه. هنا هو الجزء المرئي من طيف انبعاث الهيدروجين.

الصورة عن طريق: ناسا

استيعاب & # 8211 إذا كان الضوء الأبيض ، الذي يحتوي على جميع الألوان ، يمر عبر غاز ، فعند ظهوره تكون بعض الألوان مفقودة. هذا لأن الذرات في الغاز تمتص الضوء بأطوال موجية محددة جدًا ، وهي في الواقع نفس الأطوال الموجية التي ستصدرها نفس الذرات إذا كانت متحمسة. ما نراه هو طيف مستمر عليه خطوط سوداء. هنا طيف امتصاص للهيدروجين. لاحظ الألوان المفقودة.

الصورة عن طريق: ناسا

إذا مررنا ضوء الشمس عبر منشور ، فإننا نرى الطيف المرئي الذي نتوقعه ولكن أيضًا العديد من الخطوط السوداء. يُطلق عليه طيف فراونهوفر نسبة إلى أول من درسه. يوجد أدناه طابع ألماني يعرض الرسم الأصلي لـ Fraunhofer & # 8217s.

هذا بالطبع طيف امتصاص. ترجع الخطوط السوداء ، التي يزيد عددها عن 600 منها ، إلى امتصاص أطوال موجية معينة من الضوء بواسطة عناصر كيميائية في الطبقات الخارجية للشمس. هذا يعني أنه إذا قمنا بقياس الطول الموجي لهذه الخطوط السوداء ، فيمكننا تحديد العناصر الموجودة بالفعل في الشمس. تخبرنا شدتها النسبية أيضًا عن مقدار هذه العناصر الموجودة وبالتالي يمكننا تكوين صورة جيدة جدًا لما تتكون منه الشمس.

مجموعة واحدة من الخطوط ، بما في ذلك الخط الأصفر القوي ، لا تتوافق مع أي عنصر معروف. في عام 1870 اقترح لوكير أنها تتوافق مع عنصر جديد أطلق عليه اسم هيليوم على اسم إله الشمس اليوناني هيليوس. بعد 25 عامًا تم اكتشاف الهيليوم على الأرض.


3 أفكار حول طيف الامتصاص و ldquo The Sun & # 8217s و rdquo

سأكون مهتمًا بمقارنة طيف شمسنا بطيف النجوم الأخرى. نتحدث كثيرًا عما تتكون منه شمسنا ، لكن هل كل النجوم متشابهة؟ ما الذي يختلف بين النجوم؟ هل الغازات المذكورة (الهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين والسيليكون والمغنيسيوم والحديد والنيون والكبريت) مكونات نموذجية للنجوم؟

مرحبًا من طالب الصف الخاص بك! حقيقة ممتعة & # 8211 تم اكتشاف الهيليوم لأول مرة في الشمس!

القواعد النحوية وعلامات الترقيم ليست مهمة في خيار متعدد. ربما تكون مكتوبة كحجة أو توعية أو لرفع صوتك ". أثناء تواجدك فيه ، قم بتمييزهم ، هناك ولديهم.


5.5 تشكيل الخطوط الطيفية

يمكننا استخدام نموذج بوهر للذرة لفهم كيفية تشكل الخطوط الطيفية. يؤدي مفهوم مستويات الطاقة لمدارات الإلكترون في الذرة بشكل طبيعي إلى تفسير سبب امتصاص الذرات أو إصدارها فقط لطاقات محددة أو أطوال موجية من الضوء.

طيف الهيدروجين

دعونا نلقي نظرة على ذرة الهيدروجين من منظور نموذج بوهر. لنفترض أن شعاعًا من الضوء الأبيض (يتكون من فوتونات من جميع الأطوال الموجية المرئية) يضيء عبر غاز من الهيدروجين الذري. يمتلك الفوتون الذي يبلغ طوله الموجي 656 نانومترًا الطاقة المناسبة لرفع إلكترون في ذرة هيدروجين من المدار الثاني إلى المدار الثالث. وهكذا ، نظرًا لأن جميع الفوتونات ذات الطاقات المختلفة (أو الأطوال الموجية أو الألوان) تتدفق بواسطة ذرات الهيدروجين ، فإن الفوتونات ذات هذا يمكن امتصاص طول موجي معين من قبل تلك الذرات التي تدور إلكتروناتها في المستوى الثاني. عندما يتم امتصاصها ، تنتقل الإلكترونات الموجودة في المستوى الثاني إلى المستوى الثالث ، وسيفقد عدد من فوتونات هذا الطول الموجي والطاقة من التيار العام للضوء الأبيض.

سيكون للفوتونات الأخرى الطاقات المناسبة لرفع الإلكترونات من المدار الثاني إلى المدار الرابع ، أو من المدار الأول إلى المدار الخامس ، وهكذا. يمكن فقط امتصاص الفوتونات بهذه الطاقات الدقيقة. ستتدفق جميع الفوتونات الأخرى عبر الذرات كما هي. وهكذا ، تمتص ذرات الهيدروجين الضوء عند أطوال موجية معينة فقط وتنتج خطوطًا داكنة عند تلك الأطوال الموجية في الطيف الذي نراه.

لنفترض أن لدينا حاوية من غاز الهيدروجين تمر عبرها سلسلة كاملة من الفوتونات ، مما يسمح للعديد من الإلكترونات بالانتقال إلى مستويات أعلى. عندما نقوم بإيقاف تشغيل مصدر الضوء ، "تتراجع" هذه الإلكترونات مرة أخرى من مدارات أكبر إلى مدارات أصغر وتصدر فوتونات ضوئية - ولكن مرة أخرى ، فقط ضوء تلك الطاقات أو الأطوال الموجية التي تتوافق مع فرق الطاقة بين المدارات المسموح بها. يوضح الشكل 5.19 التغيرات المدارية لإلكترونات الهيدروجين التي تؤدي إلى ظهور بعض الخطوط الطيفية.

يمكن رسم صور مماثلة للذرات غير الهيدروجين. ومع ذلك ، نظرًا لأن هذه الذرات الأخرى تحتوي عادةً على أكثر من إلكترون واحد لكل منها ، فإن مدارات إلكتروناتها أكثر تعقيدًا ، والأطياف أكثر تعقيدًا أيضًا. لأغراضنا ، فإن الاستنتاج الرئيسي هو: كل نوع من الذرات له نمطه الفريد الخاص بمدارات الإلكترون ، ولا توجد مجموعتان من المدارات متشابهة تمامًا. هذا يعني أن كل نوع من الذرات يُظهر مجموعته الفريدة من الخطوط الطيفية ، التي تنتجها الإلكترونات التي تتحرك بين مجموعة مداراتها الفريدة.

عمل علماء الفلك والفيزياء بجد لتعلم الخطوط التي تتوافق مع كل عنصر من خلال دراسة الطريقة التي تمتص بها الذرات وتنبعث منها الضوء في المختبرات هنا على الأرض. ثم يمكنهم استخدام هذه المعرفة لتحديد العناصر في الأجرام السماوية. بهذه الطريقة ، نحن نعرف الآن التركيب الكيميائي ليس فقط لأي نجم ، ولكن حتى لمجرات النجوم البعيدة جدًا لدرجة أن ضوءها بدأ في طريقه إلينا قبل وقت طويل من تشكل الأرض.

مستويات الطاقة والإثارة

كان نموذج بوهر لذرة الهيدروجين خطوة عظيمة إلى الأمام في فهمنا للذرة. ومع ذلك ، فإننا نعلم اليوم أنه لا يمكن تمثيل الذرات بصورة بهذه البساطة. على سبيل المثال ، مفهوم مدارات الإلكترون المحددة بشكل حاد ليس صحيحًا حقًا ، ولكن على مستوى هذه الدورة التمهيدية ، فإن الفكرة القائلة بأن بعض الطاقات المنفصلة فقط هي المسموح بها للذرة مفيدة للغاية. يمكن التفكير في مستويات الطاقة التي كنا نناقشها على أنها تمثل متوسط ​​مسافات معينة لمدارات الإلكترون المحتملة من النواة الذرية.

عادة ، تكون الذرة في حالة أدنى طاقة ممكنة ، حالتها الأساسية. في نموذج بوهر لذرة الهيدروجين ، تقابل الحالة الأرضية وجود الإلكترون في المدار الأعمق. يمكن للذرة أن تمتص الطاقة ، مما يرفعها إلى مستوى طاقة أعلى (المقابلة ، في صورة بور البسيطة ، لحركة الإلكترون إلى مدار أكبر) - ويشار إلى هذا باسم الإثارة. ثم يقال أن الذرة في حالة حماس. بشكل عام ، تظل الذرة متحمسة لفترة وجيزة جدًا. بعد فترة قصيرة ، عادةً ما تكون مائة مليون من الثانية أو نحو ذلك ، تتراجع تلقائيًا إلى حالتها الأساسية ، مع الانبعاث المتزامن للضوء. قد تعود الذرة إلى أدنى حالتها في قفزة واحدة ، أو قد تقوم بالانتقال بخطوتين أو أكثر من القفزات ، وتتوقف عند المستويات المتوسطة في طريقها إلى الأسفل. مع كل قفزة ، يصدر فوتونًا بطول الموجة يتوافق مع فرق الطاقة بين المستويات في بداية تلك القفزة ونهايتها.

يوضح الشكل 5.20 مخططًا لمستوى الطاقة لذرة الهيدروجين والعديد من التحولات الذرية المحتملة. عندما نقيس الطاقات المتضمنة عندما تقفز الذرة بين المستويات ، نجد أن التحولات من أو إلى الحالة الأرضية ، تسمى سلسلة ليمان من الخطوط ، يؤدي إلى انبعاث أو امتصاص فوتونات الأشعة فوق البنفسجية. لكن التحولات من أو إلى الحالة المثارة الأولى (المسمى n = 2 في الجزء (أ) من الشكل 5.20) ، والتي تسمى سلسلة Balmer ، تنتج انبعاثًا أو امتصاصًا في الضوء المرئي. في الواقع ، لشرح سلسلة بالمر هذه ، اقترح بور نموذجه للذرة لأول مرة.

الذرات التي تمتص فوتونات معينة من حزمة عابرة من الضوء الأبيض وبالتالي أصبحت متحمسة بشكل عام تزيل إثارة نفسها وتنبعث هذا الضوء مرة أخرى في وقت قصير جدًا. قد تتساءل ، إذن ، لماذا داكن يتم إنتاج الخطوط الطيفية على الإطلاق. بمعنى آخر ، لماذا لا "يملأ" هذا الضوء المنبعث بسرعة خطوط الامتصاص الأغمق؟

تخيل شعاع من الضوء الأبيض يتجه نحوك عبر بعض الغازات الباردة. بعض من الضوء المعاد هو عاد في الواقع إلى شعاع الضوء الأبيض الذي تراه ، لكن هذا يملأ خطوط الامتصاص فقط إلى حد طفيف. والسبب هو أن الذرات الموجودة في الغاز تعيد إشعال الضوء في جميع الاتجاهات، وجزء صغير فقط من الضوء المعاد إرساله يكون في اتجاه الشعاع الأصلي (تجاهك). في النجم ، يذهب الكثير من الضوء المعاد إرساله في الواقع في اتجاهات تؤدي إلى النجم ، مما يجعل المراقبين خارج النجم غير صالح على الإطلاق.

يلخص الشكل 5.21 الأنواع المختلفة من الأطياف التي ناقشناها. ينتج عن المصباح المتوهج طيف مستمر. عندما يُنظر إلى هذا الطيف المستمر من خلال سحابة أرق من الغاز ، يمكن رؤية طيف خط الامتصاص متراكبًا على الطيف المستمر. إذا نظرنا فقط إلى سحابة من ذرات الغاز المثارة (مع عدم وجود مصدر مستمر خلفها) ، فإننا نرى أن الذرات المثارة تُطلق طيفًا لخط الانبعاث.

تتحرك الذرات في الغاز الساخن بسرعات عالية وتتصادم باستمرار مع بعضها البعض ومع أي إلكترونات سائبة. يمكن أن تتأثر (تتحرك الإلكترونات إلى مستوى أعلى) وتتلاشى (تتحرك الإلكترونات إلى مستوى أدنى) من خلال هذه الاصطدامات وكذلك عن طريق امتصاص الضوء وانبعاثه. تعتمد سرعة الذرات في الغاز على درجة الحرارة. عندما تكون درجة الحرارة أعلى ، تكون سرعة وطاقة الاصطدامات كذلك. لذلك ، كلما زادت سخونة الغاز ، زادت احتمالية احتلال الإلكترونات للمدارات الخارجية ، والتي تتوافق مع أعلى مستويات الطاقة. وهذا يعني أن المستوى الذي يوجد فيه الإلكترونات بداية يمكن أن تكون قفزاتهم الصاعدة في الغاز بمثابة مؤشر على مدى سخونة هذا الغاز. بهذه الطريقة ، تعطي خطوط الامتصاص في الطيف معلومات لعلماء الفلك حول درجة حرارة المناطق التي تنشأ فيها الخطوط.

ارتباط بالتعلم

استخدم هذه المحاكاة للعب مع ذرة الهيدروجين ومعرفة ما يحدث عندما تتحرك الإلكترونات إلى مستويات أعلى ثم تعطي فوتونات عندما تنتقل إلى مستوى أدنى.

التأين

لقد وصفنا كيف يمكن للذرة أن تمتص كميات معينة من الطاقة المنفصلة ، وترفعها إلى حالة مثارة وتحريك أحد إلكتروناتها بعيدًا عن نواتها. إذا تم امتصاص طاقة كافية ، يمكن إزالة الإلكترون تمامًا من الذرة - وهذا ما يسمى التأين. ثم يقال أن الذرة متأينة. يُطلق على الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة لإزالة إلكترون واحد من ذرة في حالتها الأرضية طاقة التأين.

يجب أن تمتص كميات أكبر من الطاقة بواسطة الذرة المتأينة الآن (تسمى أيون) لإزالة إلكترون إضافي أعمق في بنية الذرة. هناك حاجة إلى طاقات أكبر على التوالي لإزالة الإلكترونات الثالثة والرابعة والخامسة - وهكذا - من الذرة. إذا توفرت طاقة كافية ، يمكن أن تتأين الذرة تمامًا وتفقد كل إلكتروناتها. يمكن أن تتأين ذرة الهيدروجين ، التي تفقد إلكترونًا واحدًا فقط ، مرة واحدة يمكن أن تتأين ذرة الهيليوم مرتين وذرة الأكسجين حتى ثماني مرات. عندما نفحص مناطق من الكون حيث يوجد قدر كبير من الإشعاع النشط ، مثل الأحياء التي تشكلت فيها النجوم الفتية الساخنة مؤخرًا ، نرى الكثير من التأين يحدث.

تفقد الذرة التي تتأين إيجابيًا شحنة سالبة - الإلكترون المفقود - وبالتالي تُترك بشحنة موجبة صافية. لذلك فهو يمارس جاذبية قوية على أي إلكترون حر. في النهاية ، سيتم التقاط إلكترون واحد أو أكثر وستصبح الذرة محايدة (أو تتأين بدرجة أقل) مرة أخرى. أثناء عملية التقاط الإلكترون ، تُصدر الذرة فوتونًا واحدًا أو أكثر. يعتمد نوع الفوتونات المنبعثة على ما إذا كان الإلكترون قد تم التقاطه مرة واحدة إلى أدنى مستوى طاقة للذرة أو يتوقف عند مستوى واحد أو أكثر في طريقه إلى أدنى مستوى متاح.

مثلما يمكن أن ينتج إثارة ذرة عن تصادم مع ذرة أو أيون أو إلكترون آخر (عادة ما يكون التصادم مع الإلكترونات أكثر أهمية) ، كذلك يمكن أن يحدث التأين. يعتمد معدل حدوث مثل هذه التأينات التصادمية على سرعة الذرات ، وبالتالي على درجة حرارة الغاز - فكلما زادت سخونة الغاز ، ستتأين ذراته.

يعتمد معدل إعادة اتحاد الأيونات والإلكترونات أيضًا على سرعاتها النسبية - أي على درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد ذلك على كثافة الغاز: فكلما زادت الكثافة ، زادت فرصة الاستعادة ، لأن الأنواع المختلفة من الجسيمات تتكدس معًا بشكل وثيق. من خلال معرفة درجة حرارة الغاز وكثافته ، يمكن حساب جزء الذرات المتأينة مرة ومرتين وهكذا. في الشمس ، على سبيل المثال ، نجد أن معظم ذرات الهيدروجين والهيليوم في غلافها الجوي محايدة ، في حين أن معظم ذرات الكالسيوم ، وكذلك العديد من الذرات الثقيلة الأخرى ، تتأين مرة واحدة.

تختلف مستويات الطاقة في الذرة المتأينة تمامًا عن تلك الموجودة في نفس الذرة عندما تكون محايدة. في كل مرة يتم فيها إزالة الإلكترون من الذرة ، تتغير مستويات طاقة الأيون ، وبالتالي الأطوال الموجية للخطوط الطيفية التي يمكن أن ينتجها ، تتغير. يساعد هذا علماء الفلك على تمييز أيونات عنصر معين. الهيدروجين المتأين ، الذي لا يحتوي على إلكترون ، لا يمكنه إنتاج خطوط امتصاص.


كل لون من ألوان قوس قزح للشمس: لماذا يوجد الكثير من الألوان المفقودة؟

ما تراه هنا هو النطاق الكامل لإخراج الضوء المرئي للشمس. يوضح لك بوضوح كيف تصدر الشمس كل لون تقريبًا ، ولكن كيف يكون إخراج بعض الألوان ، مثل الأصفر والأخضر ، أكثر إشراقًا من غيرها. ولعل الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن الخطوط السوداء توضح أجزاء طيف الضوء المرئي ليس المنبعثة من الشمس & # 8212 وحتى يومنا هذا ، ما زلنا لا نعرف سبب غياب بعض أجزاء الطيف الشمسي المرئي.

الصورة أعلاه (شاهد النسخة كاملة الدقة) ، والتي تسمى طيف امتصاص الشمس ، تمت ملاحظتها بواسطة مطياف فورييه في المرصد الشمسي الوطني في قمة كيت ، بالقرب من توكسون ، أريزونا. تم تجميع البيانات ، التي تم جمعها في الأساس عن طريق ضوء الشمس الساطع من خلال منشور دقيق للغاية ، في أطلس التدفق الشمسي. سجل أطلس الضوء المنبعث من Sun & # 8217s بالكامل من 296 نانومتر إلى 1300 نانومتر ، ولكن بالنسبة لطيف الامتصاص أعلاه ، تم تضييق هذا النطاق إلى نطاق الضوء المرئي & # 8212400 نانومتر (أرجواني) إلى 700 نانومتر (أحمر). في الصورة أعلاه ، يمثل كل صف من الصفوف الخمسين 60 أنجستروم ، أو 6 نانومتر.

تحدث الخطوط السوداء في طيف الشمس & # 8217s بسبب الغازات الموجودة على سطح الشمس أو فوقه والتي تمتص بعض الضوء المنبعث. كل غاز (مثل الهليوم والهيدروجين والأكسجين وما إلى ذلك) له مجموعة محددة جدًا من الترددات التي يمتصها. إذا قمت بتسليط بعض الضوء من خلال بعض الغاز ، ثم المنشور ، وقمت بتسجيل طيف الامتصاص ، يمكنك أن تقول على وجه اليقين ما هو هذا الغاز & # 8212 أداة قيمة في الكيمياء تسمى التحليل الطيفي الامتصاص. ناسا و # 8217s Curiosity rover تستخدم مقاييس الطيف (على الرغم من عدم مطياف الامتصاص) لمعرفة الغازات والمركبات الموجودة على سطح المريخ.

خطوط فراونهوفر ، على طيف امتصاص الشمس. تتوافق الأحرف مع عناصر مختلفة (مثل الهيليوم والصوديوم) التي تسبب الخطوط.

بالنسبة للجزء الأكبر ، نحن نعرف بالضبط الغازات التي تسبب كل من الخطوط السوداء & # 8212 تسمى خطوط فراونهوفر ، بعد جوزيف فون فراونهوفر الذي اكتشفها في عام 1814 & # 8212 في طيف امتصاص Sun & # 8217s. ومع ذلك ، تظل بعض السطور مجهولة بشكل غامض. ربما لا يكون الأمر هو أن هذه الخطوط تم إنتاجها بواسطة عناصر غريبة ورائعة لا توجد على الأرض ، ولكنها & # 8217s احتمال.


جمعية علم الفلك Flamsteed

في محاضرتنا الأولى في موسم 2012/2013 ، كان من دواعي سرور فلامستيد أن يرحب بالدكتورة رادميلا توبالوفيتش من المرصد الملكي غرينتش. على الرغم من أن Radmila لم تحاضر إلينا من قبل ، إلا أنها كانت معروفة جيدًا للعديد من أعضاء Flamsteed ، سواء من خلال عملها في ROG أو كمدرس لدورة GCSE في علم الفلك.

أبقى أسلوب Radmila النشط والحماسي جميعًا مدمنين تمامًا خلال محاضرة واسعة النطاق حول أهمية التحليل الطيفي في علم الفلك وكيف ساعدنا في فهمنا لطبيعة الكون.

بدأ رادميلا المحاضرة بالقول إن الأطياف الذرية يمكن اعتبارها "بصمة" لعنصر. من الممكن معرفة العديد من الخصائص المختلفة للأشياء من خلال النظر إلى بصمة الإصبع هذه.

تم أخذنا بعد ذلك في جولة صافرة لتاريخ الكون ، مع الهيدروجين والهيليوم والليثيوم والبريليوم الذي تم إنشاؤه بعد دقائق من الانفجار العظيم والنجوم التي تنتج جميع العناصر الأثقل في الجدول الدوري ، إما من خلال الاندماج الذري خلال عمر التسلسل الرئيسي (للعناصر حتى الحديد) أو عبر انفجارات المستعرات الأعظمية للنجوم الضخمة (للعناصر الأثقل من الحديد).

ثم تم شرح طبيعة الضوء ، مع أنواع مختلفة من الضوء تشكل الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله ، من أشعة غاما بأطوال موجية قصيرة جدًا إلى موجات الميكروويف وموجات الراديو ذات الأطوال الموجية الطويلة جدًا.

إذن ، ماذا يحدث عندما يتفاعل الضوء مع المادة؟ أوضح رادميلا أن الإلكترونات يمكن أن تتحرك في عدة مدارات ، اعتمادًا على كمية الطاقة التي تمتصها الذرة. يمكن للفوتونات دفع الإلكترونات إلى طاقة أعلى ، مما يخلق طيف امتصاص ، والذي يظهر على شكل "ضوء مفقود" أو خطوط مظلمة في الأطياف. ينتج طيف الانبعاث عن الذرات التي تصدر فوتونات ضوئية ، مما يتسبب في قفز الإلكترونات إلى حالة طاقة أقل.

من خلال رسم طيف جسم ما ، يمكننا تحديد درجة حرارته. يعطي قياس "ذروة" طيف الجسم إشارة إلى درجة حرارة الجسم. النجوم الأكثر سخونة لها ذروة في الطرف الأزرق من الطيف ، في حين أن النجوم الأكثر برودة لها ذروة في النهاية الحمراء.

يمكننا أيضًا استخدام الأطياف لتحديد التركيب الكيميائي للنباتات على الأرض. سأل رادميلا "لماذا النباتات خضراء"؟ والجواب أن النباتات تحتوي على مادة الكلوروفيل الكيميائية التي لها خاصية عكس الضوء الأخضر وامتصاص الأحمر والبرتقالي والأزرق والأرجواني. تستخدم الأطياف أيضًا في الطب. على سبيل المثال ، يتم استخدام التحليل الطيفي للكشف عن مادة الألانين الكيميائية لتشخيص أورام المخ.

يمكن أن تساعدنا الأطياف أيضًا في فهم كيفية تحرك الأشياء. يوضح تأثير دوبلر أن الأجسام التي تتحرك نحونا لها أطوال موجية أقصر (أي أن الضوء "مائل إلى الأزرق") ، في حين أن الأجسام التي تتحرك بعيدًا لها أطوال موجية أطول (أي أن الضوء "منحرف باللون الأحمر"). يمكننا تحديد أن الشمس تدور عن طريق قياس الطيف عند كل طرف من طرفي الشمس. يُظهر هذا انزياحًا باللون الأحمر على جانب واحد من الشمس وزرقة في الجانب الآخر ، مما يؤكد دوران الشمس.

يخبرنا أخذ طيف من الشمس أن العناصر الأثقل من تلك التي يمكن إنشاؤها في نجم بحجم الشمس موجودة (على سبيل المثال ، الحديد). نظرًا لأن الشمس لا تستطيع تكوين هذه العناصر ، فيجب أن تكون قد صنعت في نجم آخر أكبر.

أوضح رادميلا كيف تم استخدام الأطياف لتحديد أن الكون يتوسع. كان إدوين هابل ، في عشرينيات القرن الماضي ، ينظر إلى الضوء المنبعث من غاز الهيدروجين في المجرات. بقياس الأطياف ، قرر أن جميع المجرات البعيدة تبتعد عنا. بالإضافة إلى ذلك ، كلما كانت المجرة بعيدة ، زادت سرعة تحركها ، مما يدل على أن الكون يتمدد.

تم تحديد عمر الكون بحوالي 13.7 مليار سنة من خلال تحليل طيف إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف. أظهر رادميلا أيضًا كيف يمكن تحديد شكل مجرة ​​درب التبانة من خلال تحليل الانعكاس الدوراني لغاز الهيدروجين في الأذرع الحلزونية ، مما يسمح لنا ببناء خريطة لدرب التبانة. يوضح لنا إنزياح دوبلر لغاز الهيدروجين مدى سرعة دوران الأذرع الحلزونية. من خلال تحليل سرعة الدوران إلى تلك المتوقعة ، بالنظر إلى مقدار الكتلة التي يمكننا رؤيتها ، يُظهر أنه قد يبدو أن هناك "كتلة مفقودة" في الكون ، والتي يطلق عليها "المادة المظلمة".

ثم حول رادميلا انتباهنا إلى الجزيئات. حتى الآن ، تم اكتشاف 161 ، مثل أول أكسيد الكربون وبيروكسيد الهيدروجين. فئة الجزيئات المثيرة للاهتمام بشكل خاص هي الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) ، والتي تظهر في السدم. هذه الجزيئات مهمة ، حيث توجد نظرية مفادها أن الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات كانت بمثابة "دعامة" لجزيئات الحمض النووي الأولى.

أظهرت الأدلة الطيفية في الكويكبات والمذنبات أن كل مياهنا من أصل خارج الأرض. تم العثور على الأحماض الأمينية في النيازك ومن الممكن أيضًا أن تعيش البكتيريا لفترات طويلة في الفضاء حيث وجدنا بكتيريا نائمة عمرها 250 مليون عام في بحر الشمال. يستمر البحث عن الحياة ، حيث عثرت Curiosity على المريخ على دليل على وجود تيار قديم من الماء قبل أيام قليلة فقط.

أخيرًا ، اختتم رادميلا بمناقشة مرصد كبلر الفضائي ، المصمم للبحث عن الكواكب "الشبيهة بالأرض". حتى الآن ، تم اكتشاف 838 كوكبًا خارجيًا بوسائل مختلفة. كوكب خارج المجموعة الشمسية Kepler-22b هو كوكب أكبر من الأرض ، ولكن داخل المنطقة "الصالحة للسكن" لنجم خط الشمس. يجب أن تكون الخطوة التالية هي أخذ طيف من الكوكب لمعرفة ما إذا كان يمكن اكتشاف الماء والميثان وغيرهما من اللبنات الأساسية للحياة.

كانت هذه محاضرة رائعة للغاية سلطت الضوء حقًا على العديد من الاستخدامات المتنوعة للتحليل الطيفي في علم الفلك وفي المناطق القريبة من المنزل. خالص شكرنا لرادميلا على التحدث من خلال مثل هذا الموضوع الواسع بطريقة واضحة. نأمل أن تعود لرؤيتنا قريبًا.


النظرة الحديثة للذرات

أسئلة وتمارين تكميلية

أ الخط الطيفي يمثل (أ)

طاقة الإلكترون في الذرة.

يقوم الضوء المنبعث كإلكترون ذري بالانتقال من حالة ذرية إلى أخرى.

تردد إلكترون يدور في المدار.

امتصاص الفوتون بواسطة إلكترون.

لماذا تبعث الذرة الضوء بترددات محددة فقط؟

تقع حزمة من إلكترونات 4-eV على كمية من غاز الهيدروجين. هل سيتحمس الغاز لينبعث منه الضوء؟ يشرح.

ال ارض الدولة من ذرة هو (أ)

الدولة ذات الكتلة الأكبر.

حالة أكبر زخم زاوي.

الدولة ذات نصف قطر المدار الأكبر.

أدنى حالة طاقة ممكنة.

الفوتون المنبعث عندما ينتقل الإلكترون من المستوى الثالث إلى المستوى الأول للطاقة لذرة الهيدروجين له طول موجي (أ)

نصف قطر 13.25 Å يتوافق مع مستوى الطاقة ن = ___ من ذرة الهيدروجين. (أ)

بأي طريقة يتناقض نموذج بور & # x27s الذري مع قوانين الديناميكا الكهربائية؟ كيف تم حل هذا الصراع؟

رقم الكم الرئيسي ن للإلكترون الذري يحدد (أ)

القيمة القصوى للزخم الزاوي الذي يمكن أن يمتلكه الإلكترون.

اتجاه دوران الإلكترون.

إسقاط الزخم الزاوي في اتجاه مجال خارجي.

غلاف الإلكترون الذي يقع فيه الإلكترون.

ما الذي يجب عمله لإلكترون 2S في ذرة هيدروجين لجعله إلكترون 3P؟ ماذا يحدث عندما يصبح إلكترون 3P إلكترون 2S؟

وفقًا لنموذج بوهر ، ما هي طاقة الفوتون التي تنبعث عندما تنتقل ذرة الهيدروجين من الغلاف L إلى الغلاف K؟

تم استبداله بفيزياء الكم.

صالح عند تفسير سلوك المادة الذرية.

يصلح عند وصف الأشياء كبيرة الحجم ولكن ليس عند وصف الذرات والجزيئات.

يعتمد على التفسير الاحتمالي لسلوك الذرات.

ناقش معنى وأهمية مبدأ استبعاد باولي. كيف يفيد هذا المبدأ في تفسير الجدول الدوري؟

يمكن أن يحتوي الإلكترون الموجود في الغلاف L لذرة الهيدروجين على الأرقام الكمومية (ن ، ل ، ملمس) (أ)

أي مجموعة من العناصر لديها أقل طاقات التأين؟ الاعلى؟ يشرح.

يتم تحديد الخصائص الكيميائية لعنصر ما بشكل أساسي من خلال (أ)

جاذبية البروتونات للإلكترونات.

عدد النيوترونات في النواة.

الإلكترونات في الغلاف الخارجي.

يتم ترتيب الإلكترونات الذرية للبورون (Z = 5) على النحو التالي: (أ)

2 إلكترون في الغلاف الأول وإلكترونان في الغلاف الثاني.

2 1S إلكترونات و 3 2S إلكترونات.

2 1S إلكترونات و 3 2P إلكترونات.

2 1S إلكترونات و 3 إلكترونات في الغلاف الثاني.

ما معنى الاختصار الليزر?

صف تأثير الليزر.


خط مفقود في الطيف الشمسي - علم الفلك

الآن بعد أن عرفت ما تعنيه الخطوط وكيفية التعرف عليها ، حاول تصنيف النجوم بناءً على "قوة" خطوط امتصاص الهيدروجين الخاصة بهم ، وتحديداً خط H & alpha. الطيف أدناه هو نفس الطيف كما في السؤال 5 ، مرة أخرى مع تكبير لخط H-alpha للطيف الموضح أدناه.

اضغط على الصورة لرؤية نسخة أكبر

لاحظ أن خط الامتصاص H & alpha ينخفض ​​عموديًا ، لكنه ليس هبوطًا مستقيمًا ، حيث يكون للخط بعض العرض. يشير المثلثان الموجودان في التكبير إلى نقطتين على الطيف المستمر. إذا رسمت خطًا بين المثلثين ، فسترى تقريبًا مقدار الضوء الذي كان سيصدره النجم إذا لم يكن به هيدروجين.

إذا قمت بالتلوين في المنطقة الواقعة بين هذا الخط والطيف الفعلي ، فسترى كمية الهيدروجين "المفقودة" من الطيف بسبب امتصاص الهيدروجين. يشار إلى هذه الكمية على أنها قوة خط الامتصاص. لا تعتمد قوة خط الامتصاص على عمق الوادي فحسب ، بل تعتمد أيضًا على عرضه.

استكشف 2. انظر الى أطياف هذه النجوم السبعة (ستفتح الصفحة في نافذة جديدة). يمكنك أيضًا مشاهدة النجوم السبعة كملف FlashPaper (يتطلب برنامج Flash Player مجانًا) أو كملف PDF (يتطلب برنامج Adobe Reader مجانيًا).

باستخدام الأطياف ، رتب النجوم السبعة وفقًا لقوة خطوط امتصاص H & alpha الخاصة بهم. إذا كنت تواجه صعوبة في الحكم بالعين ، فقم بتلوين المنطقة الواقعة بين الخط الذي يربط المثلثات والطيف ، ثم احسب عدد مربعات الشبكة لقياس قوة الخط.

رتب النجوم بكتابة رقم كل نجمة في المكان المناسب في العمود الثاني من الجدول أدناه.

استكشف 3. في الأصل ، صنف علماء الفلك النجوم ذات الخطوط الهيدروجينية الأقوى على أنها نجوم "أ" ، والنجوم ذات الخطوط الأقوى التالية مثل النجوم "ب" ، والنجوم التالية الأقوى "ج" وما إلى ذلك. في النهاية ، أدركوا أن بعض الرسائل غير ضرورية ، وقاموا بإسقاطها من نظام التصنيف. يسمى الحرف المخصص للنجم بفئته الطيفية.

الفئات الطيفية المتبقية هي: A و B و F و G و K و M و O. في العمود الثالث من الجدول من Explore 2 ، اكتب الفئة الطيفية لكل نجمة في الجدول. هناك نجمة واحدة فقط من كل نوع في هذه البيانات.


تعليقات

من المنطقي ، وفقًا لقانون بودي (ربما ينبغي أن يسمى "نظرية"؟) أن يكون هناك أو يجب أن يكون هناك كوكب لا يمكننا العثور عليه أو رؤيته - إذا كان موجودًا.
من السهل أن نقول جيدًا أنه موجود ، لكن ما زال هناك 2000 سنة ضوئية في حضيضه ، كما أن ذروته أو أبرهيليون هو 2000 سنة ضوئية أيضًا ، ولهذا السبب لا يمكن العثور عليه ولكن الحقيقة ربما هي أن `` قانون '' علم الأعداد لكوكب بود هو إذا لم يكن الأمر كذلك ، فربما يكون الحل الافتراضي هو أن الكوكب المفقود هو الآن قمر دخل مداره الحالي وبالتالي أصبح قمرًا صناعيًا لكوكب المشتري أو نبتون أو أورانوس أو كويكب. قد يكون هذا هو السبب في أننا لا نستطيع رؤية الغابة للأشجار؟

يجب أن تكون مسجلا للدخول لتكتب تعليق.

"قانون" بود هو ملاحظة تجريبية تنتهي بأورانوس. نظرًا لأن نبتون لا يتناسب مع النمط ، فلا يوجد سبب لتوقعه خارج نطاق نبتون.

يجب أن تكون مسجلا للدخول لتكتب تعليق.

28 أكتوبر 2017 الساعة 9:36 مساءً

أعلم أنكم جميعًا منطقيون للغاية وأن الفلكي في كالي لديه صيغة فقط من أجل السؤال. أي اتجاه يتطلع إلى منطقة اسم كوكبة الحالة؟
إذا كنت تبحث عن طريق الصدفة نحو برج الحوت أود أن أعرف؟ هذا هو الحال ثم قد يكون لدي إجابة تستحق المتابعة.
شكرا لك على وقتك واسمحوا لي أن أعرف في أقرب وقت ممكن ، من فضلك.
ودياً يا نيستار


مجرة درب التبانة: هالة الهيدروجين ترفع حجاب منزلنا المجري

في بعض الأحيان يتطلب الأمر الكثير من الأشجار لرؤية الغابة. في حالة الاكتشاف الأخير الذي قام به علماء الفلك في جامعة أريزونا ، بالضبط 732.225. باستثناء أنه في هذه الحالة ، فإن "الغابة" عبارة عن حجاب من غاز الهيدروجين المنتشر الذي يغلف مجرة ​​درب التبانة ، وكل "شجرة" هي مجرة ​​أخرى يتم رصدها بواسطة تلسكوب 2.5 متر لمسح سلون الرقمي للسماء.

بعد الجمع بين هذا العدد المذهل من الأطياف - الأنماط المسجلة للأطوال الموجية التي تكشف عن أدلة حول طبيعة الهدف الكوني - أبلغ علماء الفلك UA Huanian Zhang و Dennis Zaritsky عن الاكتشافات الأولى للهيدروجين المنتشر في هالة واسعة تحيط بدرب التبانة. تم افتراض مثل هذه الهالة بناءً على ما عرفه علماء الفلك عن المجرات الأخرى ، لكنهم لم يرصدوها بشكل مباشر مطلقًا.

لطالما عرف علماء الفلك أن أبرز سمات مجرة ​​حلزونية نموذجية مثل مجرتنا درب التبانة - انتفاخ مركزي محاط بقرص وأذرع لولبية - تمثل فقط الجزء الأصغر من كتلتها. The bulk of the missing mass is suspected to lie in so-called dark matter, a postulated but not yet directly observed form of matter believed to account for the majority of matter in the universe. Dark matter emits no electromagnetic radiation of any kind, nor does it interact with "normal" matter (which astronomers call baryonic matter), and is therefore invisible and undetectable through direct imaging.

The dark matter of a typical galaxy is thought to reside in a more or less spherical halo that extends 10 to 30 times farther out than the distance between the center of our galaxy and the sun, according to Zaritsky, a professor in the UA's Department of Astronomy and deputy director of the UA's Steward Observatory.

"We infer its existence through dynamical simulations of galaxies," Zaritsky explains. "And because the ratio of normal matter to dark matter is now very well known, for example from measuring the cosmic microwave background, we have a pretty good idea of how much baryonic matter should be in the halo. But when we add all the things we can see with our instruments, we get only about half of what we expect, so there has to be a lot of baryonic matter waiting to be detected."

By combining such a large number of spectra, Zaritsky and Zhang, a postdoctoral fellow in the Department of Astronomy/Steward Observatory, covered a large portion of space surrounding the Milky Way and found that diffuse hydrogen gas engulfs the entire galaxy, which would account for a large part of the galaxy's baryonic mass.

"It's like peering through a veil," Zaritsky said. "We see diffuse hydrogen in every direction we look."

He pointed out that this is not the first time gas has been detected in halos around galaxies, but in those instances, the hydrogen is in a different physical state.

"There are cloudlets of hydrogen in the galaxy halo, which we have known about for a long time, called high-velocity clouds," Zaritsky said. "Those have been detected through radio observations, and they're really clouds -- you see an edge, and they're moving. But the total mass of those is small, so they couldn't be the dominant form of hydrogen in the halo."

Since observing our own galaxy is a bit like trying to see what an unfamiliar house looks like while being confined to a room inside, astronomers rely on computer simulations and observations of other galaxies to get an idea of what the Milky Way might look like to an alien observer millions of light-years away.

For their study, scheduled for advance online publication on علم الفلك الطبيعي's website on Apr. 18, the researchers sifted through the public databases of the Sloan Digital Sky Survey and looked for spectra taken by other scientists of galaxies outside our Milky Way in a narrow spectral line called hydrogen alpha. Seeing this line in a spectrum tells of the presence of a particular state of hydrogen that is different from the vast majority of hydrogen found in the universe.

Unlike on Earth, where hydrogen occurs as a gas consisting of molecules of two hydrogen atoms bound together, hydrogen exists as single atoms in outer space, and those can be positively or negatively charged, or neutral. Neutral hydrogen constitutes a small minority compared to its ionized (positive) form, which constitutes more than 99.99 percent of the gas spanning the intergalactic gulfs of the universe.

Unless neutral hydrogen atoms are being energized by something, they are extremely difficult to detect and therefore remain invisible to most observational approaches, which is why their presence in the Milky Way's halo had eluded astronomers until now. Even in other galaxies, halos are difficult to pin down.

"You don't just see a pretty picture of a halo around a galaxy," Zaritsky said. "We infer the presence of galactic halos from numerical simulations of galaxies and from what we know about how they form and interact."

Zaritsky explained that based on those simulations, scientists would have predicted the presence of large amounts of hydrogen gas stretching far out from the center of the Milky Way, but remaining associated with the galaxy, and the data collected in this study confirm the presence of just that.

"The gas we detected is not doing anything very noticeable," he said. "It is not spinning so rapidly as to indicate that it's in the process of being flung out of the galaxy, and it does not appear to be falling inwards toward the galactic center, either."

One of the challenges in this study was to know whether the observed hydrogen was indeed in a halo outside the Milky Way, and not just part of the galactic disk itself, Zaritsky said.

"When you see things everywhere, they could be very close to us, or they could be very far away," he said. "You don't know."

The answer to this question, too, was in the "trees," the more than 700,000 spectral analyses scattered across the galaxy. If the hydrogen gas were confined to the disk of the galaxy, our solar system would be expected to "float" inside of it like a ship in a slowly churning maelstrom, orbiting the galactic center. And just like the ship drifting with the current, very little relative movement would be expected between our solar system and the ocean of hydrogen. If, on the other hand, it surrounded the spinning galaxy in a more or less stationary halo, the researchers expected that wherever they looked, they should find a predictable pattern of relative motion with respect to our solar system.

"Indeed, in one direction, we see the gas coming toward us, and the opposite direction, we see it moving away from us," Zaritsky said. "This tells us that the gas is not in the disk of our galaxy, but has to be out in the halo."

Next, the researchers want to look at even more spectra to better constrain the distribution around the sky and the motions of the gas in the halo. They also plan to search for other spectral lines, which may help better understand the physical state such as temperature and density of the gas.


شاهد الفيديو: اقوىزامل قد تسمعة جديد تحررت مأرب زامل يامرتزق من خلفك الخط مسدود قووووة (كانون الثاني 2023).