Форум

(из http://spacegid.com/spektralnyiy-analiz-v-astronomii.html)

Узнать о недосягаемом
Ещё два столетия назад было принято считать, что химических состав планет и звезд навсегда останется для нас загадкой.
Ведь в представлении тех лет космические объекты всегда останутся для нас недоступными. Следовательно, мы никогда не получим
пробного образца какой-либо звезды или планеты и никогда не узнаем об их составе. Открытие спектрального анализа полностью опровергло это заблуждение.+

Спектральный анализ позволяет дистанционно узнать о многих свойствах далёких объектов.
Естественно, без такого метода современная практическая астрономия просто бессмысленна.

Линии на радуге

Спектр Солнца

Темные линии на спектре Солнца заметил ещё в 1802 году изобретатель Волластон.
Однако сам первооткрыватель особо не зациклился на этих линиях.
Их обширное исследование и классификацию произвел в 1814 году Фраунгофер.
В ходе своих опытов он заметил, что своим набором линий обладает Солнце, Сириус, Венера и
искусственные источники света. Это означало, что эти линии зависят исключительно от источника света.
На них не влияет земная атмосфера или свойства оптического прибора.

Природу этих линий в 1859 открыл немецкий физик Кирхгоф вместе с химиком Робертом Бунзеном.
Они установили связь между линиями в спектре Солнца и линиями излучения паров различных веществ.
Так они сделали революционное открытие о том, что каждый химический элемент обладает своим набором спектральных линий.
Следовательно, по излучению любого объекта можно узнать о его составе. Так был рождён спектральный анализ.

В ходе дальнейших десятилетий благодаря спектральному анализу были открыты многие химические элементы.
В их число входит гелий, который был сначала обнаружен на Солнце, за что и получил своё название.
Поэтому изначально он считался исключительно солнечным газом, пока через три десятилетия не был обнаружен на Земле.

Три вида спектра

Пример линейного спектра поглощения

Чем же объясняется такое поведение спектра? Ответ кроется в квантовой природе излучения.
Как известно, при поглощении атомом электромагнитной энергии, его внешний электрон переходит на более высокий энергетический уровень.
Аналогично при излучении – на более низкий. Каждый атом имеет свою разницу энергетических уровней. Отсюда и уникальная частота поглощения и излучения для каждого химического элемента.
Именно на этих частотах излучает и испускает газ. В тоже время твёрдые и жидкие тела при нагревании испускают полный спектр, независящий от их химического состава.
Поэтому получаемый спектр подразделяется на три типа: непрерывный, линейчатый спектр и спектр поглощения.
Соответственно, непрерывный спектр излучают твёрдые и жидкие тела, линейчатый – газы.
Спектр поглощения наблюдается тогда, когда непрерывное излучение поглощается газом.
Другими словами, разноцветные линии на тёмном фоне линейчатого спектра будут соответствовать тёмным линиям на разноцветном фоне спектра поглощения.

Именно спектр поглощения наблюдается у Солнца, тогда как нагретые газы испускают излучение с линейчатым спектром.
Это объясняется тем, что фотосфера Солнца хоть и является газом, она не прозрачна для оптического спектра.
Похожая картина наблюдается у других звёзд.
Что интересно, во время полного солнечного затмения спектр Солнца становится линейчатым.
Ведь в таком случае он исходит от прозрачных внешних слоёв её атмосферы.

Полная версия: http://spacegid.com/spektralnyiy-analiz-v-astronomii.html#ixzz5MQr2qQyR

Эффект Доплера был теоретически разработан австрийским физиком в 1840 году, в честь которого он и был назван. Этот эффект можно пронаблюдать, прислушиваясь к гудку проезжающего мимо поезда. Высота гудка приближающегося поезда будет заметно отличаться от гудка отдаляющегося. Примерно таким образом Эффект Доплера и был доказан теоретически. Эффект заключается в том, что для наблюдателя длина волны движущегося источника искажается. Она увеличивается при удалении источника и уменьшается при приближении. Аналогичным свойством обладают и электромагнитные волны.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ
Радиация нашей звезды

При отдалении источника всё темные полосы на спектре его излучения смещаются к красной стороне. Т.е. все длины волн увеличиваются. Точно также при приближении источника они смещаются к фиолетовой стороне. Таким образом эффект Доплера стал отличным дополнением к спектральному анализу. Теперь по линиям в спектре можно было узнать то, что раньше казалось невозможным. Измерить скорости космических объекта, рассчитать орбитальные параметры двойных звёзд, скорости вращения планет и многое другое. Особую роль эффект «красного смещения» произвёл в космологии.
Открытие американского учёного Эдвина Хаббла сравнимо с разработкой Коперником гелиоцентрической системы мира. Исследуя яркость цефеид в различных туманностях, он доказал, что многие из них расположены намного дальше Млечного Пути. Сопоставив полученные расстояния с красным смещением спектров галактик, Хаббл открыл свой знаменитый закон. Согласно нему, расстояние до галактик пропорционально скорости их удаления от нас. Хотя его закон несколько разнится с современными представлениями, открытие Хаббла расширило масштабы Вселенной.
Спектральный анализ и современная астрономия
Сегодня без спектрального анализа не происходит практически ни одного астрономического наблюдения. С его помощью открывают новые экзопланеты и расширяют границы Вселенной. Спектрометры несут на себе марсоходы и межпланетные зонды, космические телескопы и исследовательские спутники. Фактически без спектрального анализа не было бы современной астрономии. Мы так и дальше бы вглядывались пустой безликий свет звёзд, о котором не знали бы ничего.

Полная версия: http://spacegid.com/spektralnyiy-analiz-v-astronomii.html#ixzz5MQtdrJ2X