How big is Våglängd för infraröd strålning?

Infrarött ljus är ljus med vågor som är för långa för att det mänskliga ögat ska kunna se dem. Utforskaren visar en infraröd våg som är 15 mikrometer lång. En mikrometer är en miljondels meter, eller en tusendels millimeter. Bland de vågor som jorden avger som värme finns sådana av den här längden.

Våglängd

Ljus färdas som en våg, och dess våglängd är avståndet från en vågtopp till nästa. Infraröda vågor är längre än det synliga ljusets vågor. Människor kan inte se dem, men en del av dem kan de känna som värme.

Internationella belysningskommissionen (CIE) anger det infraröda området som ungefär 780 nanometer till 1 millimeter. En nanometer är en tusendel av en mikrometer. De längsta infraröda vågorna är ungefär 1 300 gånger så långa som de kortaste. CIE delar in området i IR-A (780–1 400 nanometer), IR-B (1,4–3 mikrometer) och IR-C (3 mikrometer till 1 millimeter), så en våg på 15 mikrometer tillhör IR-C.

Inom andra områden talar man om närinfrarött, mellaninfrarött och fjärrinfrarött, och CIE påpekar att gränserna mellan dem varierar med tillämpningen. NASA:s rymdteleskop James Webb räknar 4,9–28,8 mikrometer som mellaninfrarött. Geovetare kallar 8–15 mikrometer för termiskt infrarött, eftersom de våglängderna passar bäst för att studera den värme som jorden avger. Utforskarens 15 mikrometer ligger vid den långa kanten av det bandet.

Storleksjämförelser

Ungefär fem till sju vågor på 15 mikrometer, lagda ände mot ände, skulle sträcka sig över bredden av ett människohår, som är 80–100 mikrometer brett.
En våg på 15 mikrometer är ungefär 20 gånger så lång som en våg av rött ljus, den längsta våg som människor kan se, på cirka 700 nanometer.
En tv-fjärrkontroll använder infrarött ljus med en våglängd på ungefär 940 nanometer. En våg på 15 mikrometer är 16 gånger så lång.
En våg på 15 mikrometer är 1,5 gånger bredden av en vit blodkropp på 10 mikrometer, som ligger bredvid i utforskaren, och ungefär två gånger bredden av en röd blodkropp, som är 7–8 mikrometer i diameter.

Infrarött ljus och värme

William Herschel upptäckte infrarött ljus år 1800. Han placerade termometrar i var och en av solljusets färger och fann att temperaturen steg från blått till rött. Bortom den röda änden, där han inte kunde se något ljus, var det ännu varmare.

Mycket heta föremål, till exempel en eld, avger synligt ljus och infrarött. Svalare föremål, till exempel människor och djur, avger bara infrarött. Infraröda kameror och mörkerglasögon registrerar det ljuset, så de kan visa varma kroppar som ögonen inte kan se.

Jordens värme och koldioxid

Jorden förlorar värme till rymden som infrarött ljus. Europeiska rymdorganisationen rapporterar att mer än 97 % av den energi som jorden avger har våglängder mellan 4 och 100 mikrometer. Gaser i luften absorberar en del av den och värmer ytan, vilket kallas växthuseffekten. Växthuseffekten håller jordens genomsnittliga yttemperatur på cirka 15 grader Celsius, mer än 30 grader varmare än vad temperaturen skulle vara utan atmosfär.

Koldioxid absorberar kraftigt infrarött ljus med längre våglängd än ungefär 12–13 mikrometer, inklusive 15 mikrometer. Det ligger nära den våglängd där jordens yta avger mest energi, vid omkring 12,5 mikrometer. Vattenånga absorberar lite av ljuset mellan ungefär 8 och 14 mikrometer, ett atmosfäriskt fönster genom vilket mycket av ljuset slipper ut i rymden, och mer koldioxid stänger delvis fönstret.

Att se rymden vid 15 mikrometer

Webbteleskopets mellaninfraröda instrument, som kallas MIRI, kan ta bilder vid 15 mikrometer. Dess detektorer måste hållas under 7 kelvin, 7 grader över den absoluta nollpunkten, den lägsta möjliga temperaturen. Teleskopet har en kylanläggning som kallas kryokylare enbart för dem.

År 2023 använde astronomer MIRI för att ta temperaturen på TRAPPIST-1 b, en stenplanet cirka 40 ljusår från jorden. Ett ljusår är den sträcka som ljuset färdas på ett år. Planetens dagsida lyste vid 15 mikrometer lika starkt som en yta på ungefär 500 kelvin (ungefär 230 grader Celsius).

Det stämmer överens med bar sten utan någon atmosfär som kan fördela värmen. En atmosfär med mycket koldioxid skulle ha avgett mindre ljus på 15 mikrometer och fått planeten att se kallare ut.