Elektromagnetické spektrum neboli EM spektrum je název pro soubor veškerého elektromagnetického záření ve vesmíru. Jedná se o druh energie, která prostupuje vesmír ve formě elektrických a magnetických vln, což umožňuje přenos energie a informací.
Elektromagnetické spektrum, objevené před více než stoletím, je základem, na kterém funguje náš vesmír. Bez ní bychom nebyli schopni vidět, hvězdy by nesvítily a život by neexistoval. Je to jeden z nejdůležitějších principů, kterým se řídí vše kolem nás.
Je to také neocenitelný nástroj, který používají astronomové k průzkumu nejhlubších oblastí vesmíru daleko za hranicemi toho, čeho mohou být svědky pouze naše oči. Informace přenášené v elektromagnetickém spektru poskytují téměř všechny naše znalosti o tom, jak vše, jak to známe, funguje.
Jaké je elektromagnetické spektrum?
EM spektrum je rozsah frekvencí, který odpovídá všem různým formám elektromagnetického záření ve vesmíru. Začíná na nejvyšších frekvencích, kde jsou vlny nejvíce roztažené (nízká frekvence) až po velmi těsně sbalené vlny (vysoká frekvence).
Tyto frekvence odpovídají různým úrovním záření, což je přenos energie vesmírem ve formě vln a částic. Nižší frekvence záření má mnohem delší vlnové délky, což znamená, že vzdálenost mezi vlnami záření je dlouhá, až mnoho kilometrů. Na druhém konci má vysokofrekvenční záření velmi krátké vlnové délky, dlouhé biliontiny metru.
Typ záření emitovaného předmětem závisí na jeho teplotě. Věci, které jsou chladnější, vyzařují záření na nižších frekvencích a tím i na delších vlnových délkách. Naopak věci, které jsou žhavější, vyzařují záření na vyšších frekvencích a kratších vlnových délkách.
Jak je uspořádáno elektromagnetické spektrum?
Existuje sedm skupin elektromagnetického spektra. Vlevo od elektromagnetického spektra jsou rádiové vlny, forma záření s nejnižší frekvencí s nejdelšími vlnovými délkami. Mnoho přírodních objektů vysílá rádiové vlny, od planet po hvězdy, ale také jiné jevy, jako je blesk.
Následují mikrovlny, po nich infračervené, viditelné světlo (forma záření, kterou můžeme vidět), ultrafialové, rentgenové a gama záření. Všechny tyto formy záření se pohybují stejnou rychlostí ve vakuu vesmíru, rychlostí světla nebo asi 300 milionů metrů za sekundu (300 000 km/s).
Každý typ EM záření vzniká tak, že částice jsou urychlovány elektrickým polem a vytvářejí oscilující vlny elektrických a magnetických polí. Vzdálenost mezi vrcholy těchto vln je vlnová délka záření, zatímco počet vln je frekvence.
Proč je elektromagnetické spektrum důležité?
EM spektrum je prostředek, kterým náš vesmír přenáší energii a informace z jednoho místa na druhé. V závislosti na typu záření však lze získat různé poznatky.
Rádiové vlny a mikrovlny se svými dlouhými vlnovými délkami umožňují vědcům vidět do hustých molekulárních mraků, kde se rodí hvězdy, které jsou zakryty pro jiné vlnové délky. Infračervené vlny mezitím přenášejí teplo, zatímco viditelné světlo nám umožňuje skutečně vidět vzdálené hvězdy a další objekty.
Ultrafialové světlo nám může ukázat záři rodících se hvězd a také odhaluje vlastnosti některých z nejvíce energických hvězd ve vesmíru, jako jsou pulsary. Rentgenové záření nám umožňuje zkoumat extrémně horká místa, například blízko černých děr nebo neutronových hvězd, zatímco gama záření pochází z extrémně energetických událostí, jako jsou srážky neutronových hvězd.
Kdo objevil elektromagnetické spektrum?
Objev elektromagnetického spektra nebyl výsledkem jediného člověka, ale spíše prací více vědců během více než století, kteří objevili různé kategorie elektromagnetického záření, které tvořilo EM spektrum, jak ho známe dnes.
První objevy, že kromě viditelného světla existují i jiné vlnové délky, přišly v 19. století. V roce 1800 použil britský astronom Sir William Herschel hranol k oddělení světla a změřil teplotu výsledných barev. Zjistil, že za červeným světlem, kde se neobjevilo žádné světlo, se teploměr nejvíce zahřál - kvůli neviditelnému infračervenému světlu.
V roce 1867 skotský vědec James Clerk Maxwell předpověděl existenci vlnových délek v opačném směru, za fialovým koncem viditelného světla. První rádiové vlny, potvrzující správnost této předpovědi, vytvořil německý fyzik Heinrich Hertz v roce 1887. Poslední formou záření, která byla objevena, bylo rentgenové záření britského fyzika Ernesta Rutherforda v roce 1914.
Proč je elektromagnetické spektrum užitečné?
Mimo astronomii používáme EM spektrum pro nejrůznější věci na Zemi. Za prvé, rádiové vlny jsou velmi užitečné pro komunikaci, jako je televize a rádio, protože díky jejich dlouhé vlnové délce je lze snadno přenášet na velké vzdálenosti.
Mikrovlny jsou užitečné pro vaření, protože jejich frekvence mohou být snadno absorbovány molekulami, které se nacházejí uvnitř jídla. Infračervené vlny jsou užitečné pro elektrické ohřívače, protože infračervené světlo způsobuje chemické vazby uvolňující teplo, ale také pro kamery pro noční vidění, protože infračervené kamery mohou vidět záři infračerveného světla.
Viditelné světlo je samozřejmě klíčové pro to, abychom mohli vidět vše kolem nás. Ultrafialové záření, i když může být škodlivé ve velkém množství ze slunce, lze také použít ke sterilizaci vody. A gama paprsky jsou užitečné v medicíně, například umožňují zacílit a zničit rakovinné buňky.
Elektromagnetické spektrum má mnoho využití, bez kterého bychom ve vesmíru neviděli vůbec nic.
