Sóng điện từ. Ảnh Wikimedia common

Trở lại năm 1800, William Herschel đã tiến hành một thí nghiệm đo đạc những thay đổi nhiệt độ giữa màu sắc của quang phổ, cộng với một phép đo khoảng ngoài màu đỏ nhìn thấy được. Khi nhiệt kế đó ghi lại nhiệt độ ấm hơn so với tất cả các màu khác, Herschel đã phát hiện một vùng khác của phổ điện từ, ánh sáng hồng ngoại (Infrared light).

Khu vực này bao gồm các bước sóng ngắn có chiều dài quanh 760 nm tới bước sóng dài hơn khoảng 1 triệu nanomet hay 1000 micromet.
Ta có thể cảm nhận được một vài năng lượng hồng ngoại như là nhiệt. Vài vật thể quá nóng đến nỗi chúng cũng phát ra ánh sáng nhìn thấy được ,chẳng hạn như là lửa. Cũng như con người chẳng hạn, nhiệt độ cơ thể ta không nóng như vậy và chỉ phát ra ánh sáng hồng ngoại.
Và chúng ta không thể nhìn thấy sóng hồng ngoại bằng mắt thường được

Tuy nhiên, có những thiết bị có thể cảm nhận được nguồn năng lượng hồng ngoại, chẳng hạn như thiết bị nhìn đêm hay máy ảnh hồng ngoại, chúng cho phép ta “nhìn” những sóng hồng ngoại này từ vật thể ấm như con người và động vật. Năng lượng hồng ngoại có thể tiết lộ những thiên thể trong Vũ Trụ mà những kính thiên văn quang học không làm được.

Sóng hồng ngoại có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến, chúng có khả năng xuyên qua lớp khí và bụi với tán xạ và hấp thụ thấp hơn. Khi bạn nhìn lên chòm sao Lạp Hộ, thứ bạn thấy chỉ là ánh sáng nhìn thấy được. Nhưng kính thiên văn Spitzer của NASA có thể phát hiện ra gần 2.300 đĩa hình thành hành tinh trong tinh vân Lạp Hộ bằng cách cảm nhận ánh sáng hồng ngoại phát ra từ bụi nóng của chúng.

Tia cực tím, ánh sáng khả kiến và một phần của năng lượng hồng ngoại, đôi khi chúng cùng được gọi là “ Bức xạ sóng ngắn” tới từ Mặt Trời vận hành hệ thống Trái Đất của chúng ta.

Bức xạ Mặt Trời đó vượt qua khí quyển Trái Đất được phản xạ từ tuyết, đá hoặc các bề mặt khác hoặc được hấp thụ bởi bề mặt trái đất. Sự hấp thụ của các bức xạ ấm của bề mặt Trái Đất và nhiệt này được phát ra như bức xạ sóng dài vào khí quyển, cho phép chỉ một phẩn nhỏ bức xạ thoát ra ngoài không gian, khí nhà kính trong khí quyển, như hơi nước và CO2, hấp thụ phần lớn bức xạ hồng ngoại dài thoát ra này và sự hấp thụ nhiệt khí quyển thấp hơn. Trái lại, khí quyển ấm áp phát ra bức xạ sóng dài, một số trong đó chiếu lên mặt đất để giữ cho hành tinh của chúng ta ấm áp và thoải mái.

Một phần bức xạ từ Mặt Trời vượt quá phổ khả kiến được gọi là hồng ngoại gần.
Các nhà khoa học có thể nghiên cứu làm thế nào mà những bức xạ phản chiếu lên bề mặt Trái Đất để hiểu thay đổi về độ che phủ như sự tăng trưởng của các thành phố hay sự thay đổi của thực vật.

Đôi mắt ta nhận thấy lá cây có màu xanh lục bởi vì các bước sóng trong vùng màu xanh lá cây của phổ ánh sáng khả kiến được phản xạ trong khi các bước sóng nhìn thấy được hấp thụ. Tuy nhiên, chất diệp lục và cấu trúc tế bào của lá cũng phản ánh ánh sáng hồng ngoại gần - ánh sáng chúng ta không thể nhìn thấy. Bức xạ phản xạ hồng ngoại gần này có thể được cảm nhận bằng vệ tinh, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu thực vật từ không gian.

Sử dụng những dữ liệu này, các nhà khoa học có thể nhận định một vài loại cây, có thể kiểm tra tình trạng của rừng và thậm chí còn kiểm tra sức khỏe của thực vật như rừng bị nhiễm bọ rầy thông hay cây trồng bị ảnh hưởng bởi hạn hán. Nghiên cứu sự phát xạ và phản xạ của sóng hồng ngoại giúp chúng ta hiểu được hệ thống của Trái Đất và quỹ năng lượng của nó. Dữ liệu cận hồng ngoại cũng có thể giúp các nhà khoa học nghiên cứu đất đai như thay đổi tuyết, băng, rừng, đô thị hóa và nông nghiệp.

Các nhà khoa học vẫn đang bắt đầu tiết lộ những điều bí mật của vật thể lạnh hơn trên toàn Vũ Trụ như các hành tinh, cool stars , tinh vân và nhiều hơn nữa bằng cách sử dụng sóng hồng ngoại.

Tham khảo

1. Nasa youtube: Tour of the EMS 04 - Infrared Waves