Thảo luận:Tia vũ trụ
Untitled sửa
Bài này cần được chia thành ba bài riêng. – Nguyễn Xuân Minh (thảo luận, đóng góp) 09:07, ngày 21 tháng 5 năm 2006 (UTC)
- Bài này và bài Bức xạ điện từ có cùng enwiki. Không biết bài nào tiếng Việt đúng hơn. Casablanca1911 06:57, ngày 22 tháng 1 năm 2007 (UTC)
- Theo tôi nghĩ đây là hai vấn đề riêng biệt trong thiên văn học. Bản chất: Bức xạ vũ trụ nói về dòng hạt năng lượng cao lọt vào khí quyển Trái Đất (bức xạ vũ trụ chính) và phần hạt phát sinh do tương tác của các hạt bức xạ vũ trụ chính với khí quyển. Cần nhấn mạnh đây là dòng các nhân nguyên tử bị mất vỏ điện tử, phần lớn là nhân Hydro chuyển động gần vận tốc ánh sáng nên chúng mang động năng vô cùng lớn. Tôi đề nghị:
- Toàn bộ nội dung ở bài bức xạ vũ trụ không phục vụ cho chủ đề này và không có gì liên quan đến bức xạ vũ trụ. Ta nên chuyển vào thảo luận để có thể dùng ghép vào các bài khác.
- Tạm để một định nghĩa ngắn gọn như bản chất ghi trên.
Thaisk 00:02, ngày 30 tháng 1 năm 2007 (UTC)
Tôi không thạo tiếng Anh lắm, nhưng đã tìm thấy bài này bên enwiki mang tên cosmic ray được viết đầy đủ. Thaisk 17:40, ngày 30 tháng 1 năm 2007 (UTC)
Nội dung cũ sửa
(mang vào đây để ghép sang các bài khác)
Bức xạ điện từ: [Electromagnetic radiantion]
Ánh sáng cũng như mọi bức xạ điện từ khác, bao gồm điện trường và từ trường biến thiên, lan truyền trong không gian với vận tốc ánh sáng. Quá trình lan truyền của sóng ánh sáng cũng như sự lan truyền của sóng trên mặt nước. Bức xạ điện từ bao gồm một dải rộng các bước sóng. Thí dụ, ánh sáng trắng (ánh sáng bình thường) như ánh sáng Mặt Trời có thể bị phân tích qua một lăng kính thành các bức xạ, có các màu của cầu vồng, từ tím tới đỏ. Tất cả mọi bức xạ được đặc trưng bởi bước sóng λ và tần số v = c/λ của chúng.
Một cách tiếp cận khác để xác định bản chất của bức xạ là áp dụng quan niệm cho rằng bức xạ bao gồm các bó năng lượng, được gọi là photon hay lượng tử, truyền đi với vận tốc ánh sáng. Quan niệm này, coi bức xạ như những chùm hạt, là có thể hiểu được qua các thí nghiệm trong đó các hạt photon đánh bật electron ra khỏi mặt kim loại. Việc sử dụng quan niệm hạt cũng thuận tiện khi chúng ta nghiên cứu các quá trình hấp thụ và phát xạ bức xạ bởi các nguyên tử trong chất khí. Bởi vậy chúng ta có thể cho rằng bức xạ điện từ có lưỡng tính sóng hạt. Nó gồm cả hạt (photon) và sóng.
Ánh sáng nhìn thấy chỉ có một dải bước sóng ngắn (giữa 0,4 μm và 0,8 μm). Bức xạ điện từ có bước sóng ngắn nhất là tia gamma và tia X. Bức xạ điện từ có bước sóng dài nhất là sóng vô tuyến. Bên cạnh vùng phổ quang học có vùng phổ cực tím [ultraviolet] (UV) và hồng ngoại [infrared] (IR) tương ứng nằm ở dải sóng bước sóng ngắn [short wavelength range] và dải sóng có bước sóng dài [long wavelength range]. Phân bố bức xạ điện từ theo tần số hoặc theo bước sóng được gọi là phổ điện từ.
Bức xạ từ Vũ trụ gửi tới bị hấp thụ hoặc phản xạ bởi khí quyển Trái Đất trên một dải rộng của phổ điện từ. Tia gamma, tia X và bức xạ tử ngoại bị hấp thụ bởi các nguyên tử và phân tử trong khí quyển Trái Đất. Bức xạ hồng ngoại bị hấp thụ trong một vùng phổ rộng bởi các phân tử nước (H2O) và đi-ô-xit các-bon (CO2). Sóng vô tuyến có bước sóng dài bị phản xạ ngược vào Vũ trụ bởi các lớp quyển ion ở phía trên khí quyển Trái Đất. Phần trên của khí quyển Trái Đất bị ion hóa bởi bức xạ cực tím của Mặt Trời. Trong khí quyển Trái Đất chỉ có hai cửa sổ phổ hẹp cho phép bức xạ vũ trụ truyền qua. Đó là:
• a) cửa sổ khả kiến và hồng ngoại gần, có bước sóng từ λ ~ 0,4 μm đến λ ~ 3 μm.
• b) cửa sổ vô tuyến, có bước sóng từ λ ~ 1mm đến λ ~ 30m.
Về nguyên tắc, một số phần trong cửa sổ vô tuyến được bảo vệ nhằm tránh sự nhiễu tạo bởi các ra-da và các trạm phát phóng trên mặt đất và trong không gian. Những tín hiệu vô tuyến do con người tạo ra phải được phát ngoài những phần của cửa sổ phổ vô tuyến được dành riêng cho thiên văn vô tuyến.
Kính thiên văn quang học và kính thiên văn vô tuyến milimét thường được lắp đặt trên các núi cao, ở đó khí quyển trong suốt hơn so với lớp khí quyển ở gần mặt đất nhằm cải thiện đến mức tối đa các điều kiện quan sát. Những vùng phổ nằm ngoài 2 cửa sổ kể trên, chỉ có thể tiếp cận được nhờ các thiết bị được lắp đặt trên các bóng thám không bay cao và trên các vệ tinh hoặc các tàu thăm dò vũ trụ ở ngoài khí quyển Trái Đất. Các nhà thiên văn cần phải quan sát không chỉ ở các bước sóng khả kiến mà còn cả trong vùng phổ điện từ càng rộng càng tôt nhằm nghiên cứu những điều kiện vật lý của các thiên thể.
Phổ bức xạ của các thiên thể: [Radiantion spectra of astronomical objects]
Khi dùng phổ kế phân tích bức xạ điện từ, bức xạ bị tách thành một dãy các vách sáng và tối chồng lên trên một nền phổ liên tục.Bức xạ liên tục trải dài từ tia gamma, tia X và sóng cực tím qua sóng quang học và hồng ngoại tới sóng vô tuyến. Cường độ của bức xạ liên tục và độ rộng của phổ của nó phụ thuộc vào quá trình bức xạ và những điều kiện vật lý, đặc biệt là nhiệt độ, mật độ và từ trường trong thiên thể. Sự phát xạ vạch phụ thuộc vào bản chất nguyên tử và phân tử có mặt trong khí quyển của thiên thể.
Sự phát xạ liên tục: [Continuum emission]
Sự phát xạ liên tục bắt nguồn từ hai quá trình chính. Đó là quá trình có bản chất nhiệt và quá trình không có bản chất nhiệt (còn gọi là quá trình phi nhiệt). Bức xạ nhiệt được phát ra bởi vật thể không trong suốt được nung nóng tới một nhiệt độ bất kì nào đó hoặc bởi một đám mây khí trong đó các electron tự do chuyển động hỗn loạn. Bức xạ phi nhiệt được phát ra bởi một đám mây khí trong đó có các electron có năng lượng cao chuyển động nhanh được gia tốc trong một từ trường.
• 1) Bức xạ của vật đen là sự phát xạ nhiệt của một vật không trong suốt lý tưởng, được gọi là vật đen, có tính chất hấp thụ tất cả các bức xạ ở mọi bước sóng. Vật hấp thụ lí tưởng này đồng thời cũng là một vật phát xạ lí tưởng. Cửa của lò đốt hoạt động gần như một vật đen. Khi lò được hun nóng, cửa lò phát ra bức xạ vật đen. Sự phát xạ của các sao và các hành tinh, trong một chừng mực nào đó, có thể được xem như bức xạ nhiệt của vật đen.
• 2) Sự phát nhiệt nảy sinh trong một đám mây khí, ở đó những nguyên tử bị ion hóa bởi các photon tử ngoại tới từ các ngôi sao hoặc do va chạm giứa các nguyên tử. Các eletron tự do chuyển động hỗn loạn trong môi trường chứa ion. Những ion này dường như đứng yên đối với electron vì khối lượng của các ion lớn hơn nhiều so với các electron. Các electron bị đổi hướng và bị gia tốc khi vào miền lân cận các ion phát bức xạ. Nhiệt độ của môi trường bị ion hóa phản ánh sự chuyển động nhiệt hỗn độn của electron. Những đám mây khí có màu sáng giữa các sao được gọi là tinh vân trong đó có chứa các ngôi sao nóng phát ra bức xạ nhiệt.
• 3) Bức xạ “phi nhiệt” phổ biến nhất đến từ vũ trụ là bức xạ synchrotron. Bức xạ này được phát bởi các hạt tích điện, ví dụ như electron chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng (các electron tương đối tính) khi chúng gặp từ trường và được từ trường gia tốc. Bức xạ này sáng đến mức quá trình bức xạ không thể giải thích được trong phạm vi bức xạ nhiệt. Bức xạ phi nhiệt này đã quan sát được trong tàn dư của các sao đang bùng nổ và trong các thiên hà. Bức xạ này cũng được tạo ra trong phòng thí nghiệm trong một synchrotron là máy gia tốc hạt được dùng trong nghiên cứu vật lí hạt nhân. Chính vì vậy mà bức xạ này được gọi là bức xạ synchrotron.
Các nhà thiên văn đo cường độ bức xạ của thiên thể ở các bước sóng khác nhau để vẽ phổ bức xạ của nó. Căn cứ vào hình dạng của phổ, người ta có thể phân biệt phân biệt các cơ chế bức xạ nói trên. Những quá trình bức xạ nhiệt cho phép các nhà thiên văn xác định nhiệt độ của vật đen hoặc khi.Việc quan sát bức xạ synchrotron cho chúng ta biết thông tin về năng lượng của hạt tích điện và về từ trường tồn tại trong môi trường khí.