מה הגודל של אורך גל אינפרא-אדום?

אור אינפרא-אדום הוא אור שאורכי הגל שלו ארוכים מכדי שעין האדם תראה אותם. האתר מציג גל אינפרא-אדום באורך 15 מיקרומטרים. מיקרומטר הוא מיליונית המטר, או אלפית המילימטר. גלים באורך כזה נמנים עם אלה שכדור הארץ פולט כחום.

אורך גל

האור נע כגל, ואורך הגל שלו הוא המרחק מפסגה אחת של הגל אל הפסגה הבאה. גלים אינפרא-אדומים ארוכים מגלי האור הנראה. בני אדם אינם רואים אותם, אך חלק מהם אפשר לחוש כחום.

הוועדה הבין-לאומית לתאורה (CIE) מציבה את תחום האינפרא-אדום בין כ-780 ננומטרים ל-1 מילימטר. ננומטר הוא אלפית המיקרומטר. הגלים האינפרא-אדומים הארוכים ביותר ארוכים בערך פי 1,300 מהקצרים ביותר. הוועדה מחלקת את התחום ל-IR-A (780–1,400 ננומטרים), ל-IR-B (1.4–3 מיקרומטרים) ול-IR-C (3 מיקרומטרים עד מילימטר אחד), ולכן גל באורך 15 מיקרומטרים שייך ל-IR-C.

בתחומים אחרים מדברים על אינפרא-אדום קרוב, בינוני ורחוק, והוועדה מציינת שהגבולות ביניהם משתנים לפי היישום. טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס״א מגדיר את התחום 4.9–28.8 מיקרומטרים כאינפרא-אדום בינוני. חוקרי כדור הארץ מכנים את התחום 8–15 מיקרומטרים אינפרא-אדום תרמי, משום שאורכי גל אלה מתאימים ביותר לחקר החום שכדור הארץ פולט. 15 המיקרומטרים שבאתר נמצאים בקצה הארוך של התחום הזה.

השוואות גודל

• בערך חמישה עד שבעה גלים באורך 15 מיקרומטרים, מונחים זה אחר זה, היו משתרעים על פני רוחבה של שערת אדם, שרוחבה 80–100 מיקרומטרים.
• גל באורך 15 מיקרומטרים ארוך בערך פי 20 מגל של אור אדום, הגל הארוך ביותר הנראה לבני אדם, שאורכו כ-700 ננומטרים.
• שלט רחוק של טלוויזיה משתמש באור אינפרא-אדום שאורכו כ-940 ננומטרים. גל באורך 15 מיקרומטרים ארוך ממנו פי 16.
• גל אחד באורך 15 מיקרומטרים הוא פי אחד וחצי מרוחבו של תא דם לבן הסמוך לו באתר, שרוחבו 10 מיקרומטרים, ובערך פי שניים מרוחבו של תא דם אדום, שרוחבו 7–8 מיקרומטרים.

אור אינפרא-אדום וחום

ויליאם הרשל גילה את האור האינפרא-אדום ב-1800. הוא הניח מדי חום בכל אחד מצבעי אור השמש ומצא שהטמפרטורה עולה מהכחול אל האדום. מעבר לקצה האדום, במקום שבו לא ראה אור, היה חם עוד יותר.

עצמים חמים מאוד, כמו אש, פולטים אור נראה וגם אינפרא-אדום. עצמים קרירים יותר, כמו בני אדם ובעלי חיים, פולטים אינפרא-אדום בלבד. מצלמות אינפרא-אדום ומשקפי ראיית לילה קולטים את האור הזה, ולכן הם יכולים להראות גופים חמים שהעין אינה רואה.

החום של כדור הארץ ופחמן דו-חמצני

כדור הארץ מאבד חום לחלל בצורת אור אינפרא-אדום. סוכנות החלל האירופית מדווחת שיותר מ-97% מהאנרגיה שכדור הארץ פולט היא באורכי גל שבין 4 ל-100 מיקרומטרים. גזים באוויר סופגים חלק ממנה ומחממים את פני השטח. תהליך זה נקרא אפקט החממה. הוא שומר על טמפרטורת פני השטח הממוצעת של כדור הארץ בכ-15 מעלות צלזיוס, יותר מ-30 מעלות מעל הטמפרטורה שהייתה ללא אטמוספרה.

פחמן דו-חמצני סופג היטב אור אינפרא-אדום שאורך הגל שלו גדול מכ-12–13 מיקרומטרים, ובכלל זה 15 מיקרומטרים. זה קרוב למקום שבו פני כדור הארץ פולטים את מרב האנרגיה, בסביבות 12.5 מיקרומטרים. אדי מים סופגים מעט מהאור שבין כ-8 ל-14 מיקרומטרים. זהו חלון אטמוספרי, שדרכו בורח חלק גדול מהאור הזה לחלל, וכמות גדולה יותר של פחמן דו-חמצני סוגרת את החלון חלקית.

התבוננות בחלל ב-15 מיקרומטרים

מכשיר האינפרא-אדום הבינוני של טלסקופ ווב, הנקרא MIRI, יכול לצלם ב-15 מיקרומטרים. הגלאים שלו חייבים להישמר מתחת ל-7 קלווין, כלומר 7 מעלות מעל האפס המוחלט, הטמפרטורה הנמוכה ביותר האפשרית. לשם כך הטלסקופ נושא מקרר הנקרא קריוקולר, המשמש את הגלאים בלבד.

ב-2023 השתמשו אסטרונומים ב-MIRI כדי למדוד את הטמפרטורה של TRAPPIST-1 b, כוכב לכת סלעי במרחק של כ-40 שנות אור מכדור הארץ. שנת אור היא המרחק שהאור עובר בשנה אחת. צד היום של כוכב הלכת זהר ב-15 מיקרומטרים בעוצמה של משטח בטמפרטורה של כ-500 קלווין (כ-230 מעלות צלזיוס).

זה תואם סלע חשוף שאין לו אטמוספרה שתפזר את החום. אטמוספרה עשירה בפחמן דו-חמצני הייתה פולטת פחות אור ב-15 מיקרומטרים, והייתה גורמת לכוכב הלכת להיראות קר יותר.

מקורות

• Infrared radiation. International Commission on Illumination, International Lighting Vocabulary, 2020.
• Infrared Waves. NASA Science, 2023.
• Anatomy of an Electromagnetic Wave. NASA Science, 2023.
• Visible Light. NASA Science, 2023.
• The International System of Units (SI), 9th edition. Bureau International des Poids et Mesures, 2026.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• MH 033hr Blood Smear. Histology Guide, University of Minnesota.
• Climate and outgoing radiation. European Space Agency.
• Climate and Earth's Energy Budget. NASA Earth Observatory, 2009.
• Mid-Infrared Instrument (MIRI). NASA Science, 2025.
• Cryocooler. NASA Science, 2024.
• NASA's Webb Measures the Temperature of a Rocky Exoplanet. NASA, 2023.
• Rocky Exoplanet TRAPPIST-1 b (Dayside Temperature Comparison). NASA, 2023.