Kızılötesi Dalgalar

Kızılötesi Dalgalar nedir?

    Kızılötesi dalgalar veya kızılötesi ışık, elektromanyetik spektrumun bir parçasıdır. İnsanlar her gün Kızılötesi dalgalarla karşılaşırlar; insan gözü onu göremez ama insanlar onu ısı olarak algılayabilir. 

    Uzaktan kumanda, TV'nizdeki kanalları değiştirmek için görünür ışık spektrumunun ( kızılötesi ışık dalgalarının ) hemen dışındaki ışık dalgalarını kullanır. Spektrumun bu bölgesi yakın, orta ve uzak kızılötesi olarak bölünmüştür. 8 ila 15 mikron ( µm ) arasındaki bölge, Dünya bilimcileri tarafından termal kızılötesi olarak adlandırılır çünkü bu dalga boyları, gezegenimizden yayılan uzun dalga termal enerjiyi incelemek için en iyisidir.

Infrared'in Keşfi

    1800 yılında William Herschel, görünür spektrumdaki renkler arasındaki sıcaklık farkını ölçen bir deney yaptı. Görünür spektrumun her renginin içine termometreler yerleştirdi. Sonuçlar, maviden kırmızıya sıcaklıkta bir artış gösterdi. Herschel, görünür spektrumun kırmızı ucunun hemen ötesinde daha da sıcak bir sıcaklık ölçümü fark ettiğinde kızılötesi ışığı keşfetmişti!

Termal Görüntüleme

    Kızılötesi enerjinin bir kısmını ısı olarak algılayabiliriz. Bazı nesneler o kadar sıcaktır ki, ateş gibi görünür ışık da yayarlar. İnsanlar gibi diğer nesneler o kadar sıcak değildir ve yalnızca kızılötesi dalgalar yayarlar. Gözlerimiz bu kızılötesi dalgaları göremez, ancak kızılötesi enerjiyi algılayabilen aletler - gece görüş gözlüğü veya kızılötesi kameralar gibi - insanlar ve hayvanlar gibi sıcak nesnelerden yayılan kızılötesi dalgaları "görmemizi" sağlar. 

Güzel Astronomi

    Evrendeki birçok nesne, görünür ışıkta tespit edilemeyecek kadar soğuk ve soluktur, ancak kızılötesi olarak tespit edilebilir. Bilim adamları, yaydıkları kızılötesi dalgaları inceleyerek evrendeki gezegenler, serin yıldızlar, bulutsular ve daha pek çok şey gibi daha soğuk nesnelerin gizemlerini çözmeye başlıyorlar.

    Cassini uzay aracı, kızılötesi dalgalar kullanarak Satürn'ün aurorasının bu görüntüsünü yakaladı. Aurora mavi ile gösterilir ve alttaki bulutlar kırmızı ile gösterilir. Bu auroralar benzersizdir çünkü tüm kutbu kaplayabilirler, oysa Dünya ve Jüpiter etrafındaki auroralar tipik olarak manyetik alanlarla manyetik kutupları çevreleyen halkalarla sınırlıdır. Bu kutup ışıklarının büyük ve değişken doğası, Güneş'ten gelen yüklü parçacıkların, Satürn'ün üzerinde daha önce beklenmedik bir tür manyetizma yaşadıklarını gösteriyor.

Tozun İçinden Görmek

    Kızılötesi dalgalar, görünür ışıktan daha uzun dalga boylarına sahiptir ve uzayda daha az saçılma ve soğurma ile yoğun gaz ve toz bölgelerinden geçebilir. Böylece kızılötesi enerji, optik teleskoplar kullanarak evrendeki görünür ışıkta görülemeyen nesneleri de ortaya çıkarabilir. James Webb Uzay Teleskobu ( JWST ), evrenin kökenini ve galaksilerin, yıldızların ve gezegenlerin oluşumunu incelemeye yardımcı olacak üç kızılötesi araca sahiptir.

    Karina Bulutsusu'ndaki gaz ve tozdan oluşan sütun, yukarıda Hubble Uzay Teleskobu'ndan alınan görünür ışık görüntüsünde gösterilen, yakınlardaki büyük yıldızlardan gelen parıltıyla aydınlatılıyor. Bu yıldızlardan gelen yoğun radyasyon ve hızlı yüklü parçacık akışları sütun içinde yeni yıldızların oluşmasına neden oluyor. Görünür ışıkta ( solda ) yeni yıldızların çoğu görülemiyor çünkü yoğun gaz bulutları ışıklarını engelliyor. Bununla birlikte, sütun, spektrumun kızılötesi kısmı ( sağda ) kullanılarak görüntülendiğinde, pratik olarak kaybolur ve gaz ve toz sütununun arkasındaki bebek yıldızları ortaya çıkarır.

Dünyayı İzleme

    Evreni inceleyen astrofizikçiler için, gezegenler gibi kızılötesi kaynaklar, sıcak yıldızlardan ve diğer gök cisimlerinden yayılan enerjiye kıyasla nispeten soğuktur. Dünya bilim adamları, gezegenimizden gelen termal emisyon ( veya ısı ) olarak kızılötesini inceliyorlar. Gelen güneş radyasyonu Dünya'ya çarptığında, bu enerjinin bir kısmı atmosfer ve yüzey tarafından emilir ve böylece gezegeni ısıtır. Bu ısı Dünya'dan kızılötesi radyasyon şeklinde yayılır. Uyduları gözlemleyen Dünya üzerindeki aletler bu yayılan kızılötesi radyasyonu algılayabilir ve elde edilen ölçümleri kara ve deniz yüzeyi sıcaklıklarındaki değişiklikleri incelemek için kullanabilir.

    Dünya yüzeyinde lav akıntıları ve orman yangınları gibi başka ısı kaynakları da vardır. Aqua ve Terra uydularındaki Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradyometre ( MODIS ) cihazı, dumanı izlemek ve orman yangınlarının kaynaklarını tam olarak belirlemek için kızılötesi verileri kullanır. Bu bilgi, yangın keşif uçaklarının yoğun dumanın içinden geçemediği durumlarda yangınla mücadele çabaları için gerekli olabilir. Kızılötesi veriler, bilim insanlarının alevli yangınları hala içten yanan yanık izlerinden ayırt etmesini de sağlayabilir.

    Aşağıdaki küresel görüntü, GOES 6 uydusu tarafından çekilen Dünya'nın kızılötesi görüntüsüdür. Bir bilim adamı, görüntünün hangi kısımlarının bulutlardan, hangilerinin kara ve deniz olduğunu belirlemek için sıcaklıkları kullandı. Bu sıcaklık farklılıklarına dayanarak her birini ayrı ayrı 256 renk kullanarak renklendirdi ve görüntüye gerçekçi bir görünüm verdi.

    Dünya'yı görüntülemek için neden kızılötesi kullanılıyor? Görünür aralıkta bulutları karadan ayırt etmek daha kolayken, kızılötesi bulutlarda daha fazla ayrıntı var. Bu, bulut yapısını incelemek için harika. Örneğin, daha koyu renkli bulutların daha sıcak, daha açık renkli bulutların ise daha soğuk olduğunu unutmayın. Galapagos'un güneydoğusu, Güney Amerika kıyılarının hemen batısında, daha düşük irtifalarda daha sıcak bulutlarla, onları ısıtan okyanusa daha yakın olan birden çok bulut katmanını açıkça görebileceğiniz bir yer var.

    Bir kedinin kızılötesi görüntüsüne bakarak birçok şeyin kızılötesi ışık yaydığını biliyoruz. Ancak pek çok şey, özellikle kızılötesi ışığa yakın olmak üzere kızılötesi ışığı da yansıtır.