Sóng điện từ. Ảnh Wikimedia common

Trong suốt cuộc đời, đôi mắt của bạn dựa vào một dải bức xạ điện từ hẹp để thu thập thông tin về thế giới xung quanh. Mặc dù ánh sáng khả kiến của Mặt Trời xuất hiện trước mắt ta là màu trắng nhưng thực chất đó là sự kết hợp của các màu sắc trong cầu vồng với các bước sóng khác nhau từ màu tím với 380nanomet tới màu đỏ 700nanomet.

Trước thử nghiệm nổi tiếng của nhà bác học Issac Newton năm 1665, người ta tin rằng bằng cách nào đó một lăng kính đã tô màu cho ánh sáng trắng của Mặt Trời uốn cong nó và tỏa ra ánh sáng. Newton đã bác bỏ ý kiến đó bằng cách dùng hai lăng kính.

Để chỉ ra rằng ánh sáng trắng được tạo nên từ các dải màu sắc, Newton đã dùng lăng kính còn lại và cũng chứng minh được điều tương tự Ánh sáng khả kiến chứa các đầu mối quan trọng,chúng tiết tộ các tính chất ẩn dấu của các vật thể Vũ Trụ

Quang phổ - dấu vân tay của các thiên thể

Khoảng trống nhỏ trong năng lượng ở các bước sóng cụ thể nhìn thấy được có thể xác định tình trạng thể chất và thành phần của các sao và giữa các vì sao. Mắt người gần như không đủ nhạy bén để phát hiện ra những đỉnh nhỏ tí ấy, song công cụ khoa học thì có thể. Các nhà khoa học có thể tìm hiểu thành phần của một bầu khí quyển bằng cách xem các phân tử khí quyển phân tán ánh sáng nhìn thấy ra sao.

Khí quyển Trái Đất là một ví dụ,nó thường có màu xanh lam là vì nó bao gồm các phân tử Nitơ và Ôxi với kích thước phù hợp để phân tán năng lượng với bước sóng màu xanh lam. Tuy nhiên, khi Mặt Trời ở phía thấp trên bầu trời, ánh sáng tới bầu khí quyển nhiều hơn và nhiều ánh sáng xanh lam hơn bị phân tán ra khỏi chùm ánh sáng Mặt Trời trước khi nó tới mắt bạn, chỉ còn màu đỏ với bước sóng dài hơn cùng màu vàng là có thể vượt qua chúng và tạo ra những buổi hoàng hôn tuyệt mĩ.

Khi mà các nhà khoa học nhìn vào bầu trời, họ không chỉ thấy mỗi màu xanh lam mà họ còn tìm ra manh mối về thành phần hóa học của khí quyển Trái Đất.

Tuy vậy, Ánh sáng khả kiến còn tiết lộ nhiều thứ hơn là chỉ mỗi thành phần. Khi các vật thể nóng hơn, chúng tỏa ra năng lượng với bước sóng ngắn hơn, thay đổi màu sắc trước khi tới mắt ta. Theo dõi thay đổi ánh sáng từ vàng tới xanh lam khi vật thể bị điều chỉnh cho nóng hơn.

Theo cách tương tự, màu sắc của các đối tượng sao tiết lộ cho các nhà khoa học nhiều hơn về nhiệt độ của chúng. Mặt Trời của chúng ta có màu vàng chiếm đa số so với các màu sắc còn lại bởi nhiệt độ bề mặt của nó. Nếu bề mặt Mặt Trời nguội hơn, ở 3000℃ trông nó sẽ có màu hơn đỏ giống như sao Antares (chòm Bọ Cạp) và Betelgeuse (chòm Thợ Săn) Còn nếu như Mặt Trời nóng hơn, ở 12.000℃, nó sẽ giống như sao Rigel (chòm Thợ Săn).

Cũng như các phần khác của sóng điện từ,dự liệu nghiên cứu ánh sáng khả kiến có thể giúp các nhà khoa học nghiên cứu những thay đổi trên trái Đất như là đánh giá thiệt hại từ một vụ phun tráo núi lửa chẳng hạn.

Khoảng năm 1972, các bức ảnh từ vệ tinh tìm hiểu Trái Đất Landsat đã kết hợp dữ liệu có thể nhìn thấy và hồng ngoại để cho phép các nhà khoa học nghiên cứu những thay đổi của thành phố, các khu lân cận, rừng và đất nông nghiệp qua thời gian.

Các bức ảnh thông thường được chụp bởi Vệ tinh thăm dò Sao Hỏa của NASA cho chúng ta thấy trông nó sẽ như thế nào nếu như đứng trên một hành tinh khác.

Công cụ của NASA có thể làm nhiều hơn bức xạ cảm biến thụ động, chúng cũng có thể tích cực gửi đi những sóng điện từ để lập bản đồ địa hình. Máy đo khoảng cách laze sao Hỏa gửi một xung laze tới bề mặt hành tinh và các cảm biến đo khoảng thời gian cần thiết để tín hiệu laze này trở lại. Thời gian ấy cho phép tính được khoảng cách từ vệ tinh tới bề mặt, và khi tàu vũ trụ bay trên các ngọn đồi, thung lũng, miệng núi lửa, và các đặc tính bề mặt khác, thời gian quay trở lại thay đổi và cung cấp một bản đồ địa hình bề mặt của hành tinh.

Trở lại quỹ đạo Trái Đất, nhiệm vụ ICESat của NASA sử dụng cùng một kĩ thuật để thu thập dữ liệu về độ cao của các tảng băng hai cực để giúp theo dõi những thay đổi về lượng nước được giữ như băng trên hành tinh của chúng ta. Cao độ kế laser cũng có thể đo được chiều cao của đám mây, đỉnh tán lá của rừng, và có thể “thấy” được sự phân bố các Sol khí từ các nguồn như bão bụi và cháy rừng.

Cuối cùng, ánh sáng khả kiến giúp ta khám phá tận cùng của Vũ Trụ mà con người không hy vọng đạt được bằng thể chất.

Sử dụng ánh sáng khả kiến, Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã mang lại vô số hình ảnh làm động lực cho trí tưởng tượng của chúng ta, nó hâm nóng tính tò mò và tăng sự hiểu biết của chúng ta về Vũ Trụ.

 

Tham khảo

1. NASA youtube: Tour of the EMS 05 - Visible Light Waves


Bài viết xem nhiều