hósdagur 25. februar 2010síða 21

Nr. 39 - 25. februar 2010 21 Myndin vísir ymisk sløg av elektromagnetiskari geisling. Vit menniskju síggja bara ein lítlan part av elektromagnetiska spektrinum. Aldulongd í nanometrum nm. 1 nm = 10 m. -9 Myndin vísir planckrásir fyri fýra ymisk hitastig. Geislingin úr stjørnum fylgir reiðiliga væl planckrásum. Uttaná sólini er hitin 5.778 K. Vit síggja tí, at mesta geislingin úr sólini er í sjónliga spekturpartinum. Tó kemur eisini infrareyð geisling (IR) og ultraviolett geisling (UV) (sum vit verða sólbrend av) úr sólini. Myndin vísir, at sum hitin veksur, skjótast planckrásirnar til vinstru móti styttri aldulongdum, og toppurin verður hægri. Heitar stjørnur, sum uttaná eru væl heitari enn sólin, lata tí meiri gesiling frá sær í ultravioletta spekturpartinum vinstrumegin sjónliga partin. Vísindini læra at lesa upplýsingar í stjørnuljósinum Niðara myndin vísir emissiónslinjurnar, t.e. aldulongdirnar, sum koma úr lýsandi hydrogeni. Á ovaru myndini sæst, hvat hendir, tá ið fotonir við øllum møguligum aldulongdum fara ígjøgnum hydrogengass. Fotonir við aldulongdum, sum svara til aldulongdirnar á niðaru myndini, eru burtur. Tær hevur hydrogenið sogið í seg. Eftir eru bara absorptiónslinjur. Verður stjørnuljós sent beinleiðis ígjøgnum eitt prismi, sæst eitt kontinuert spektur, tí fotonirnar í stjørnuljósinum hava so ymiskar aldulongdir. Fer ljósið frá stjørnuni ígjøgnum eitt skýggj av tunnum gassi (t.d. ígjøgnum lofthavið um stjørnuna) áðrenn tað fer ígjøgnum prismið, síggjast myrkar absorptiónslinjur í kontinuera spektrinum. Hetta verður nevnt eitt absorptiónsspektur. Frá einum skýggi av tunnum gassi (sum onkur stjørna vermir við síni geisling) síggjast einstakar bjartar spekturlinjur á myrkari grund. Hesar linjur verða nevndar emissiónslinjur. Erwin Schrödinger: ”Mær dámar hetta ikki, og eg eri harmur um, at eg hevði nakað við hetta at gera yvirhøvur.” Niels Bohr: “Tey, sum ikki verða skelkað í síni innastu sál av kvantulæruni, kunnu ikki hava skilt, hvat hetta snýr seg um.” Albert Einstein (við Bohr): “Várharra kastar ikki terningar um alheimin.” Niels Bohr (við Einstein): “Albert, gevst nú at siga Várharra, hvussu hann skal kasta terningarnar.” Richard Feynman: “Eg haldi meg kunna siga fyri vist, at eingin veruliga skilur kvantu- mekanikkin.” Pól Jespersen Altjóða stjørnufrøðiár 34 Í 1842 skrivaði franski heimspeking- urin Auguste Comte, at tað fór aldri at bera til at vita evnafrøðiliga tilfarið í stjørnunum. Bara 26 ár seinni vísa onglendingurin Norman Lockyer og fransmaðurin Jules Janssen hvør í sínum lagi við spektroskopiskum royndum, at eitt ókent grundevni, helium, er í sólini Áðrenn greitt verður frá seinnu stóru uppdagingini hjá Hubble, er neyðugt at siga gjøllari frá ljósi og hvussu gransk- arar brúka ljós til stjørnufrøðikanningar. Eitt heitt jarnpetti gløðir, og av royndum vita vit, at eisini onnur geisling enn ljós kemur úr jarninum, t.d. merkja vit varmageisling (infrareyða geisling) frá tí. Elektromagnetisk geisling Sjónligt ljós, infrareyða og ultravioletta geisling, radiobylgjur, røntgengeisling, gammageisling o.tíl. nevna vit undir einum elektromagnetiska geisling. Heitið sipar til, at hetta snýr seg um sveiggj í elektriskum og magnetiskum feltum. Ljós, sjónligt sum ósjónligt, skulu vit her ímynda okkum sum eitt aldufyribrigdi. Aldur hava aldulongd λ og frekvens f. Sambandið ímillum hesar støddir er, at λ  f = c. c er ljósferðin. Max Planck Um ár 1900 er týski alisfrøðingurin Max Planck, 1858-1947, førur fyri at greina, hvør geisling kemur úr einum luti, sum er í hitajavnvág við hitanum T, t.e., hvussu geislingin frá lutinum er býtt eftir aldulongd, eisini tann ósjónliga geislingin, sum okkara eygu ikki sansa. Fyritreytin fyri hesi útleiðing, sigur Plack, er, at vit mugu góðtaka, at ljós streymar ikki javnt, men at tað kemur í smáum orkuklumpum - kvantum, sum hann nevnir tað. Planck, sum av lyndi er konservativur, er fullgreiður yvir, at henda uppdagingin er stór og øðrvísi (kvantulæran verður ment í 1920- árunum). Planck skilur, at nú eru dagarnir hjá klassisku alis- frøðini med alla taldir. Formilin, sum Planck roknar, er heldur fløktur, men myndin niðanfyri vísir, hvussu sambandið er ímillum hitastig og styrki eftir aldulongd í geislingini frá lutinum. Ein tann fyrsti at taka kvantini hjá Planck í álvara er Albert Einstein. Hann brúkar orðið “fotonir” um orkukvantini hjá Planck. Í 1905 vísir Einstein, hvussu orkuríkar fotonir kunnu loysa elektronir av einari løddari metalplátu. Hesa “foto- elektrisku effekt”, sum tryggjar honum heiðursløn Nobels í alisfrøði fyri árið 1921, er klassisk alisfrøði ikki før fyri at greina. Niels Bohr Í 1913 setur danski alisfrøðingurin Niels Bohr, 1885-1962, fram sína atom- læru. Sambært Bohr kunnu atomini bara vera í ávísum føstum atomstøðum, hvør við sínari ávísu orku. Fer eitt atom úr einari støðu í eina aðra støðu við lægri orku, geislar orkumunurin burtur frá atominum við einari foton. Øvugt kann atomið taka í seg eina foton við røttu orkuni og fara úr einari støðu í aðra við hægri orku. Ikki allir granskarar skilja Bohr.Teir sakna gund- gevingar fyri postulatum hansara. Men Bohr stendur sterkur, tí hann er førur fyri at rokna aldulongdina í ljósi frá hydrogenatomum, eisini í ljósi, sum ikki er í sjónliga spektrinum! Um kvantulæruna, sum Schrödinger, Bohr, Heisenberg og aðrir menna í 1920-unum, er at siga, at hon er ikki sørt løgin. Eitt er, at ljósfotonirnar í summum uppstillingum bera seg at sum aldur, í øðrum sum partiklar, og enn løgnari, at partiklar, t.d. elektronir, í summum uppstillingum bera seg at sum aldur. Og harafturat, at alduegin- leikin og partikkuleginleikin, sum útiloka hvør annan í somu uppstilling,báðir eru neyðugir at fata heildina. Hvussu er og ikki, ferð eftir ferð hava royndir staðfest forsagnir, sum eru grundaðar á kvantulæruna. Tað er næstan, sum hava granskarar av óvart, t.e. áðrenn tíðin var búgvin, við kvantulæruni funnið eitt rokniamboð, sum ger teir førar fyri at gera tær røttu forsagnirnar viðvíkjandi royndum í atomheiminum. Tað er næstan sum hava teir funnið eitt svar uppá ein spurning, sum ikki er orðaður enn! Í kassanum høgrumegin eru nevndar nakrar útsagnir hjá kendum granskarum um kvantulæruna. Stjørnuspektroskopi Um ár 1665 letur Newton sólarljós fara ígøgnum eitt prismi og vísir, at hvíta sólarljósið er eitt bland av ljósi í ymsum litum. Newton sær eitt kontinu- ert spektur (ælabogalitirnar). Í 1802 varnast onglendingurin William Hyde Wollastone, at fleiri myrkar linjur eru í kontinuera sólspektrinum. Í 1814 sær týskarin Joseph von Fraunhofer hundraðtals myrkar linjur (absorptións- linjur) í sólspektrinum, og hann kannar tær gjølla. Hann gevur teimum navn, A, B, C . . . og roknar aldulongdirnar, sum svara til myrku linjurnar. Fraunhofer staðfestir, at aðrar stjørnur hava øðrvísi spektur enn sólin. Seinni staðfestir Gustav Robert Kirchhoff, at D-linjan hjá Fraunhofer stavar frá grundevninum natrium. (Lesarin kann stroya eitt sindur av fínum salti, NaCl, á ein gassloga, so sær hann eyðkenda gula ljósið í D-linjuni hjá natrium). Kirchhoff ger ta røttu niðurstøðu, at grundevnið natrium er í sólini, og stjørnuspektro- skopiin er veruleiki. Spekturlinjurnar avdúka grundevnini Verður spenningur lagdur yvir eitt glasrør við gassevni í, lýsir gassið. Verður ljósið kannað gjøllari, sæst, at tað er bland av ávísum emissións- linjum, sum svara til yvirgongdir í atomunum, sum Bohr staðfesti. Hvørt grundevni hevur sínar serstøku linjur, sum eru eins og fingramerki. Tað veldst um elektronbygnað í einstaka evninum, sí myndina niðanfyri, sum vísir linjurnar í hydrogenspektrinum. Skilligt er nú, hvussu henda vitan kann gerast eitt hent kanningaramboð í stjørnufrøðini. Frá stjørnuni koma fotonir við ymsum aldulongdum. Er nú eitthvørt evni í lofthavinum um stjørnuna, kunnu vit vænta, at fotonir, sum svara til yvirgongdir í tí evninum, eru burtur, tí evnið hevur sogið tær í seg. Tá síggjast myrkar linjur í kontinu- era spektrinum (absorptiónslinjur). Frá einum lýsandi gassskýggi, sum geisling úr onkrari stjørnu nærindis hevur vermt, kunnu eisini vera kámar emissiónslinjur, tá ið atomini í skýnum detta niður aftur í lægri orkustøður. Á tann hátt fæst at vita, hvørji grundevni eru í skýnum. Enn hentari amboð Spektroskopi kann ikki bara verða brúkt at kanna tilfarið í stjørnum. Eru spektrallinjur ikki har, sum teir eiga at vera sambært kanningum í royndar- stovuni, er tað tekin um, at ljóskeldan, stjørnan, flytur seg í mun til eygleiðaran. Nærkast keldan, eru aldulongdirnar styttar (bláforskotnar), og fer hon frá eygleiðaranum, eru tær longri enn tær eiga at vera (reyðforskotnar). Hetta fyribrigdið, nevnt dopplerárin, kann verða brúkt at rokna ferðina hjá kelduni.