გამოსხივებამ შეიძლება ცუდი რეპი მიიღო ბირთვული უბედური შემთხვევებისგან, მაგრამ სიტყვა ”გამოსხივება” სინამდვილეში მოიცავს ფენომენების დიდ სპექტრს. გამოსხივება ყველგან არის და ყოველდღიური ელექტრონული მოწყობილობების დიდი ნაწილი მას ენდობა. მზის გამოსხივების გარეშე დედამიწაზე ცხოვრება სულ სხვაგვარად გამოიყურებოდა, თუ ის საერთოდ იარსებებდა.
რადიაციის ძირითადი განმარტება უბრალოდ არის ენერგიის გამოყოფა, ფოტონის ან სხვა სუბატომური ნაწილაკების სახით. რამდენად საშიშია რადიაცია, დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენი ენერგია აქვთ ამ ნაწილაკებს. რადიაციის ტიპები გამოირჩევა ჩართული ნაწილაკების ტიპებით და მათი ენერგიით.
Ელექტრომაგნიტური რადიაცია
ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ენერგიას ასხივებს ტალღების სახით, რომელსაც ელექტრომაგნიტური ტალღები, ან სინათლე ეწოდება. კვანტური მექანიკის თანახმად, სინათლე ნაწილაკიცაა და ტალღაც. როდესაც მას ნაწილაკად განიხილავენ, მას ფოტონს უწოდებენ. როდესაც მას ტალღად განიხილავენ, მას ელექტრომაგნიტურ ტალღას ან სინათლის ტალღას უწოდებენ.
სინათლე კლასიფიცირდება მისი ტალღის სიგრძის მიხედვით, რაც მისი ენერგიის უკუპროპორციულია: გრძელი ტალღის სინათლეს აქვს დაბალი ენერგია მოკლე ტალღის სინათლესთან შედარებით. მისი ტალღის სიგრძის სპექტრი ყველაზე ხშირად იყოფა: რადიოტალღებად, მიკროტალღურ ღუმელში, ინფრაწითელ, ხილულ სინათლეზე, ულტრაიისფერ გამოსხივებაზე, რენტგენის სხივებსა და გამა სხივებზე. როდესაც სინათლე გამოიყოფა როგორც ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, ეს გამოსხივება კლასიფიცირდება ამ კატეგორიების მიხედვითაც.
ელექტრომაგნიტური გამოსხივება (რაც კიდევ ერთხელ უნდა აღვნიშნო, რომ უბრალოდ არის მსუბუქი) არის ყველგან სამყაროში და აქ დედამიწაზე. ნათურები ასხივებენ ხილულ სინათლეს; მიკროტალღური ღუმელები ასხივებს მიკროტალღურ ღუმელებს. პულტი ინფრაწითელი გამოსხივებით ახდენს სიგნალს ტელევიზორისთვის. ამ ტიპის დასხივება დაბალი ენერგიაა და, ზოგადად, არ არის საზიანო იმ რაოდენობით, რომლითაც ადამიანები ჩვეულებრივ განიცდიან.
სპექტრის იმ ნაწილს, რომელსაც ხილულ სინათლეზე ნაკლები ტალღის სიგრძე აქვს, შეუძლია ზიანი მიაყენოს ადამიანის ქსოვილს. ულტრაიისფერმა სინათლემ, სპექტრის ხილულ შუქის პირდაპირ, შეიძლება გამოიწვიოს მზის დამწვრობა და კანის სიმსივნე.
ულტრაიისფერი სპექტრის უმაღლესი ენერგიის ბოლოდან გამოსხივება, გარდა რენტგენის და გამა სხივებისა, ცნობილია როგორც მაიონიზებელი გამოსხივება: ის საკმარისად ენერგიულია, რომ შეძლოს ელექტრონების ატომის მოშორება, ატომების გადაქცევა იონები. მაიონებელმა გამოსხივებამ შეიძლება დააზიანოს დნმ და ჯანმრთელობის უამრავი პრობლემა გამოიწვიოს.
რადიაცია კოსმოსიდან
ვარსკვლავების, სუპერნოვებისა და შავი ხვრელის თვითმფრინავების გამოსხივება არის ის, რაც ასტრონომებს მათი ნახვის საშუალებას აძლევს. გამა სხივები, მაგალითად, ძალიან ენერგიული აფეთქებებია, რაც ყველაზე ნათელი გამოსხივების მოვლენაა, რომელიც ცნობილია სამყაროში. შორეული მზიდან გამოვლენილი გამოსხივება ასტრონომებს საშუალებას აძლევს გამოყონ თავიანთი ასაკი, ზომა და ტიპი.
სივრცეც სავსეა კოსმოსური სხივები: სწრაფად მოძრავი პროტონები და ატომური ბირთვები, რომლებიც კოსმოსში გადადიან სინათლის სიჩქარით, რომლებიც ბევრად უფრო მძიმეა, ვიდრე ფოტონები. მათი მასისა და სიჩქარის გამო, მათ აქვთ ძალიან დიდი ენერგია.
დედამიწაზე კოსმოსური სხივების მიერ გამოწვეული საშიშროება უმნიშვნელოა. ამ ნაწილაკების ენერგია ძირითადად იხარჯება ატმოსფეროში ქიმიური ბმების დაშლისთვის. ამასთან, კოსმოსური სხივები ადამიანისთვის მთავარი საგანია სივრცეში.
დედამიწის დაბალი ორბიტაზე მოგზაურობები, მათ შორის საერთაშორისო კოსმოსური სადგური, კვლავ დაცულია კოსმოსური სხივებისგან რამდენიმე ფაქტორით. ამასთან, ნებისმიერი გრძელვადიანი ეკიპაჟის მისია დაბალი დედამიწის ორბიტის მიღმა, მაგალითად მარსზე, ან მთვარეზე გაფართოებული მისიით, უნდა შეამციროს ჯანმრთელობის საფრთხეები კოსმოსური სხივების მის ასტრონავტებს.
რადიოაქტიური დაშლა
რადიოაქტიური ნივთიერების ან რადიოაქტიური მასალის ბირთვები, როგორიცაა ურანი ან რადონი, არასტაბილურია. სტაბილიზაციის მიზნით, ბირთვები განიცდიან ბირთვულ რეაქციებს, სპონტანურად დაშლის ჩათვლით, ენერგიის გათავისუფლებასთან დაკავშირებით. ეს ენერგია გამოიყოფა ნაწილაკების სახით. ნივთიერება გაფუჭებისას გამოყოფილი ნაწილაკები განსაზღვრავენ რა ტიპის გახრწნას წარმოადგენს. ბირთვული დაშლისგან არსებობს სამი ძირითადი რადიაცია: ალფა გამოსხივება, ბეტა გამოსხივება და გამა გამოსხივება.
გამა გამოსხივება ყველაზე მარტივია, რადგან ეს არის რადიოაქტიური ატომიდან გამოყოფილი მაღალენერგეტიკული ფოტონი, რომლის სპექტრის გამა ნაწილში ტალღის სიგრძეა.
ბეტა გამოსხივება არის პროტონის ნეიტრონში ტრანსმუტაცია, რასაც ხელს უწყობს ელექტრონის გამოყოფა. ეს პროცესი შეიძლება მოხდეს საპირისპირო გზითაც (ნეიტრონის პროტონად გადაქცევა) პოზიტრონის გამოსხივებით, რომელიც არის ელექტრონის დადებითად დამუხტული საწინააღმდეგო მასალა. ამ ნაწილაკებს ბეტა ნაწილაკებად მოიხსენიებენ, მიუხედავად იმისა, რომ მათ სხვა სახელებიც აქვთ.
ალფა გამოსხივება არის "ალფა ნაწილაკის" გამოყოფა, რომელიც ორი ნეიტრონისა და ორი პროტონისგან შედგება. ეს ასევე არის სტანდარტული ჰელიუმის ბირთვი. ამ დაშლის შემდეგ, თავდაპირველ ატომს ატომური რიცხვი 2-ით დაეცა, შეცვალა მისი ელემენტარული იდენტურობა და მისი ატომური წონა 4-ით შემცირდა. დაშლის რადიაციის სამივე სახეობაა მაიონიზირებელი.
რადიოაქტიურ დაშლას მრავალი გამოყენება აქვს, მათ შორის სხივური თერაპია, რადიოკარბონის დათარიღება და ა.შ.
რადიაციული სითბოს გადაცემა
ელექტრომაგნიტური გამოსხივების საშუალებით სითბოს ენერგია შეიძლება გადაადგილდეს ერთი ადგილიდან მეორეზე. ასე აღწევს სითბო დედამიწას მზის სივრცის ვაკუუმით.
ობიექტის ფერი გავლენას ახდენს იმაზე, თუ რამდენად შეუძლია მას სითბოს ათვისება. თეთრი ასახავს უმეტეს ტალღის სიგრძეს, ხოლო შავი შთანთქავს. ვერცხლისფერი და პრიალა საგნები ასევე ასახავს. რაც უფრო მეტი ამრეკლავია რამე, მით ნაკლებ გამოსხივებულ ენერგიას შეიწოვს იგი და მით უფრო ნაკლები გახურდება რადიაციის ზემოქმედებისას. სწორედ ამიტომ ხდება, რომ შავი ობიექტები მზეზე უფრო ცხელი ხდება, ვიდრე თეთრი საგნები.
კარგი შუქის შემწოვი, მაგალითად შავი ობიექტები, ასევე კარგი გამოსხივებაა, როდესაც ისინი თბილია, ვიდრე მათი გარემოცვა.
Სათბურის ეფექტი
თუ გამოსხივება გამჭვირვალე ან ნახევრად გამჭვირვალე მასალაში გადადის დახურულ რეგიონში, ის შეიძლება ხაფანგში აღმოჩნდეს, როდესაც ის შეიწოვება და განმეორდება სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე.
ამიტომაა, რომ თქვენი მანქანა ასე ცხელა მზეზე, მაშინაც კი, თუ გარეთ მხოლოდ 70 არის; თქვენი მანქანის ზედაპირი შთანთქავს მზის გამოსხივებას, მაგრამ ხელახლა ასხივებს მას, როგორც სითბო ტალღის სიგრძეზე, რომელიც ფანჯრის მინაზე შეღწევისთვის ძალიან გრძელია. ამის ნაცვლად, სითბოს ენერგია ხაფანგში რჩება მანქანაში.
ეს ასევე ხდება დედამიწის ატმოსფეროში. მზით გახურებული დედამიწა და ოკეანე კვლავ გამოყოფს გარკვეულ ტალღის სიგრძეზე გაჟღენთილ სითბოს, ვიდრე მზის სხივები იყო. ეს შეუძლებელს გახდის სითბოს ატმოსფეროში დაბრუნებას, რაც დედამიწასთან ახლოს იჭედება.
Blackbody Radiation
შავი სხეული არის ა თეორიული, იდეალური ობიექტი, რომელიც შთანთქავს სინათლის ყველა ტალღის სიგრძეს და ასხივებს სინათლის ყველა ტალღის სიგრძეს. ამასთან, იგი ასხივებს სხვადასხვა ტალღის სიგრძის სინათლეს სხვადასხვა ინტენსივობით.
სინათლის ან ნაკადის ინტენსივობა შეიძლება აღწერილი იყოს როგორც შავი სხეულიდან გამოყოფილი ფოტონის რაოდენობა ერთეულ ფართობზე. შავი სხეულის სპექტრი, ტალღის სიგრძით x ღერძზე და ნაკადად y ღერძზე, ყოველთვის აჩვენებს პიკს გარკვეულ ტალღის სიგრძეზე; ამ ენერგიით უფრო მეტი ფოტონი გამოიყოფა, ვიდრე ენერგიის ნებისმიერი სხვა ღირებულება.
ეს პიკი იცვლება შავი სხეულის ტემპერატურის შესაბამისად, ვიენის გადაადგილების კანონის შესაბამისად: პიკი ტალღის სიგრძეში ხაზობრივად შემცირდება, რადგან შავი სხეულის ტემპერატურა იზრდება.
ამ ურთიერთობის ცოდნით, ასტრონომები ვარსკვლავებს ხშირად ქმნიან, როგორც სრულყოფილ შავკანიანებს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის მიახლოება, ეს მათ კარგ შეფასებას აძლევს ვარსკვლავის ტემპერატურას, რაც მათ საშუალებას მისცემს უთხრას თუ სად არის ეს მისი ციკლის ტემპერატურაზე.
კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი შავკანიანი კავშირი არის სტეფან-ბოლცმანის კანონი, რომელიც ამბობს, რომ შავი ენერგიით გამოსხივებული მთლიანი ენერგია მისი ტემპერატურის პროპორციულია მეოთხე ხარისხამდე: E ∝ T4.