How big is Infraruĝa ondolongo?

Infraruĝa lumo estas lumo kun ondoj tro longaj, por ke homaj okuloj ilin vidu. La esplorilo montras infraruĝan ondon 15 mikrometrojn longan. Mikrometro estas milionono de metro, aŭ milono de milimetro. Ondoj de tiu longo troviĝas inter tiuj, kiujn la Tero elradias kiel varmon.

Ondolongo

Lumo vojaĝas kiel ondo, kaj ĝia ondolongo estas la distanco de unu kresto de la ondo ĝis la sekva. Infraruĝaj ondoj estas pli longaj ol la ondoj de videbla lumo. Homoj ne povas vidi ilin, sed kelkajn el ili homoj povas senti kiel varmon.

Laŭ la Internacia Komisiono pri Lumigado (CIE), la infraruĝa intervalo etendiĝas de ĉirkaŭ 780 nanometroj ĝis 1 milimetro. Nanometro estas milono de mikrometro. La plej longaj infraruĝaj ondoj estas ĉirkaŭ 1 300 fojojn pli longaj ol la plej mallongaj. CIE dividas la intervalon en IR-A (780–1 400 nanometroj), IR-B (1,4–3 mikrometroj) kaj IR-C (3 mikrometroj ĝis 1 milimetro), do ondo de 15 mikrometroj estas IR-C.

Aliaj fakoj parolas pri proksima, meza kaj malproksima infraruĝo, kaj CIE notas, ke la limoj inter ili varias laŭ la apliko. Laŭ la Kosma Teleskopo James Webb de NASA, 4,9–28,8 mikrometroj estas meza infraruĝo. Sciencistoj pri la Tero nomas 8–15 mikrometrojn la termika infraruĝo, ĉar tiuj ondolongoj plej taŭgas por studi la varmon, kiun la Tero elradias. La 15 mikrometroj de la esplorilo situas ĉe la longa rando de tiu bendo.

Komparoj de grando

Ĉirkaŭ kvin ĝis sep ondoj de 15 mikrometroj, vicigitaj laŭlonge unu post alia, atingus la dikecon de homa haro, kiu estas 80–100 mikrometrojn dika.
Ondo de 15 mikrometroj estas ĉirkaŭ 20 fojojn pli longa ol ondo de ruĝa lumo, la plej longa lumo, kiun homoj povas vidi, kun ondolongo de ĉirkaŭ 700 nanometroj.
Televida teleregilo uzas infraruĝan lumon kun ondolongo de ĉirkaŭ 940 nanometroj. Ondo de 15 mikrometroj estas 16 fojojn pli longa.
Unu ondo de 15 mikrometroj estas 1,5 fojojn la larĝo de la blanka sangoĉelo de 10 mikrometroj apud ĝi en la esplorilo, kaj ĉirkaŭ duoble la larĝo de ruĝa sangoĉelo, kiu estas 7–8 mikrometrojn larĝa.

Infraruĝa lumo kaj varmo

William Herschel malkovris infraruĝan lumon en 1800. Li metis termometrojn en ĉiun koloron de sunlumo kaj trovis, ke la temperaturo altiĝis de blua al ruĝa. Preter la ruĝa fino, kie li ne povis vidi lumon, estis ankoraŭ pli varme.

Tre varmaj objektoj, ekzemple fajro, elradias videblan lumon same kiel infraruĝan. Pli malvarmaj objektoj, ekzemple homoj kaj bestoj, elradias nur infraruĝan lumon. Infraruĝaj kameraoj kaj noktvidaj okulvitroj detektas tiun lumon, do ili povas montri varmajn korpojn, kiujn okuloj ne povas vidi.

Varmo de la Tero kaj karbona dioksido

La Tero perdas varmon al la kosmo kiel infraruĝa lumo. La Eŭropa Kosma Agentejo raportas, ke pli ol 97 procentoj de la energio, kiun la Tero elradias, havas ondolongojn inter 4 kaj 100 mikrometroj. Gasoj en la aero sorbas parton de ĝi kaj varmigas la surfacon, kio nomiĝas forceja efekto. Tiu efekto tenas la averaĝan temperaturon de la surfaco de la Tero ĉe ĉirkaŭ 15 gradoj Celsiaj, pli ol 30 gradojn pli altan ol ĝi estus sen atmosfero.

Karbona dioksido forte sorbas infraruĝan lumon pli longan ol ĉirkaŭ 12–13 mikrometroj, inkluzive de 15 mikrometroj. Tio estas proksime al la ondolongo, ĉe kiu la surfaco de la Tero elradias plej multe da energio, ĉirkaŭ 12,5 mikrometroj. Akvovaporo sorbas malmulte de la lumo kun ondolongoj inter ĉirkaŭ 8 kaj 14 mikrometroj. Tiu atmosfera fenestro lasas grandan parton de la lumo eskapi al la kosmo, kaj pli multe da karbona dioksido parte fermas ĝin.

Vidi la kosmon je 15 mikrometroj

La Meza-Infraruĝa Instrumento de la teleskopo Webb, nomata MIRI, povas fari bildojn je 15 mikrometroj. Ĝiaj detektiloj devas esti konservataj sub 7 kelvinoj, tio estas 7 gradoj super la absoluta nulo, la plej malalta ebla temperaturo. La teleskopo portas fridigilon nomatan kriofridigilo nur por ili.

En 2023 astronomoj uzis MIRI por mezuri la temperaturon de TRAPPIST-1 b, roka planedo ĉirkaŭ 40 lumjarojn for de la Tero. Lumjaro estas la distanco, kiun lumo trairas dum unu jaro. La taga flanko de la planedo brilis je 15 mikrometroj same forte kiel surfaco de ĉirkaŭ 500 kelvinoj (ĉirkaŭ 230 gradoj Celsiaj).

Tio kongruas kun nuda roko sen atmosfero, kiu disvastigus la varmon. Atmosfero kun multe da karbona dioksido elradius malpli da lumo de 15 mikrometroj kaj igus la planedon aspekti pli malvarma.