ENCELADUS

Bentornato a bordo equipaggio!

Per comodità di consultazione, informo che l'immagine di questo post rappresenta TUTTO LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO, mentre l'immagine del post precedente di riferisce allo SPETTRO VISIBILE DEL NOSTRO SOLE.

Ora che abbiamo capito cos'é lo spettro, vediamo come possiamo servircene.

Lo spettro ottico era già conosciuto nel XVII secolo come la luce bianca che passando attraverso un "prisma" di cristallo si scomponeva in vari colori.

Solo recentemente il fisico tedesco Max Planck (1858-1947) intuì che i colori potevano essere considerati come lunghezze d'onda.

Max Planck introdusse anche la MECCANICA QUANTICA che si discostava dalla MECCANICA NEWTONIANA in quanto le regole di NEWTON non trovavano applicazione nella meccanica sub-atomica.

Ecco quindi che si comincia a parlare dell'energia delle onde elettromagnetiche e della fisica delle particelle.

Nel 1899 Max Plank scoprì ina nuova costante matematica fondamentale (chiamata poi COSTANTE DI PLANCK) per calcolare l'energia di un FOTONE o la radiazione di un CORPO NERO.
La teoria quantica fu la base degli studi di Albert Einstein e di Niels Bohr.

Vediamo ora di spiegare in modo semplice e comprensibile a tutti di cosa si tratta.

In pratica si scoprì che un qualsiasi elemento, posto allo stato gassoso e quindi trasparente alla luce, aveva la proprietà di ASSORBIRE LUNGHEZZE D'ONDA che erano tipiche proprio di quello specifico elemento.

Ad esempio l'idrogeno assorbe prevalentemente due lunghezze d'onda che cadono nel ROSSO (le cosiddette H-Alfa).

Quindi se facciamo passare la luce attraverso un'ampolla contenente idrogeno, e poi scomponiamo la luce con un prisma, noteremo che nel lato del colore rosso, vi sono due righe scure.
Quelle due righe "mancano" perché sono state assorbite dall'idrogeno dell'ampolla.

L'idrogeno assorbe altre lunghezze d'onda che cadono anche nel verde, nel giallo e nel violetto, ma sono tutte tipiche dell'idrogeno.

Ovviamente è necessario MISURARE CON PRECISIONE le lunghezze d'onda assorbite, perché anche altri elementi possono assorbire a lunghezze d'onda molto vicine, e facilmente confondibili. Anche se LO SPETTRO DI ASSORBIMENTO, ovvero l'impronta delle varie lunghezze d'onda assorbite da un singolo elemento sono abbastanza riconoscibili.

E' chiaro che quando la luce passa attraverso un miscuglio di più elementi, l'analisi diventa molto più complicata, e come se non bastasse, il legame molecolare tra elementi può creare fastidiosi EFFETTI MATRICE che interferiscono con la precisione dell'analisi spettroscopica.

Ma gli elementi non solo sono in grado di assorbire le lunghezze d'onda. ma anche di emetterle.
Nel caso dell'assorbimento, parliamo di ASSORBIMENTO ATOMICO, mentre nel caso dell'emissione parliamo di EMISSIONE ATOMICA.

Gli elementi emettono energia a determinate lunghezze d'onda quando sono ECCITATI.
Ovvero quando una forma di energia li colpisce e li "energizza".

In un certo senso, il colore degli oggetti che vediamo intorno a noi, corrisponde all'insieme delle lunghezze d'onda riflesse dall'oggetto quando questo viene colpito dalla luce.

[NOTA: Mescolare i colori, es. il giallo e il blu per ottenere il verde, è di fatto un miscuglio di lunghezze d'onda che fanno "battimento di frequenza" sottrattivo o additivo. Questo lo studieremo meglio più avanti]

Per far EMETTERE l'atomo di un elemento è necessario fornire abbastanza energia da "squilibrare" il suo stato neutro. Ovvero dobbiamo ionizzarlo.

Come tutti sappiamo, gli atomi sono fatti di un nucleo ti protoni che hanno carica positiva e da una folla di elettroni orbitanti che hanno carica negativa che contro-bilancia le cariche dei protoni. In questo stato l'atomo è NEUTRO.
Se "strappiamo" un elettrone da un atomo, questo assume di conseguenza una carica positiva, e tende ad attrarre un elettrone per riequilibrarsi. In questo stato l'atomo è diventato un IONE POSITIVO.

Come abbiamo già accennato nel post in cui abbiamo parlato del Sole, lo stato in cui gli atomi sono ionizzati e convivono con elettroni liberi separati da essi, si chiama plasma atomico.
Ovviamente per mantenere lo stato di plasma, vi deve essere una forte energia costante.

E' un continuo lottare tra lo strappare elettroni e questi ultimi che ricadono nelle loro orbite originali, un po' come una pentola d'acqua che ribolle di continuo ...

Se per "far saltare via" un elettrone dalla sua orbita si deve consumare energia, il "ricadere" dell'elettrone al suo posto originario genera energia.
Questa energia è rilasciata sotto forma di FOTONE, ovvero di energia lunghezze d'onda visibili, luminose.
Ecco la luce!

Più avanti vedremo che gli atomi emettono energia anche a lunghezze d'onda nella banda Radio, IR, UV e Raggi X e Gamma.

Per generare un plasma atomico è necessario che gli elementi siano allo stato gassoso, ed abbiano una temperatura di almeno 10.000 gradi.
A dire il vero vi sono elementi che si ionizzano anche a temperature inferiori ai 6.000 gradi, ma tutti gli elementi sono ionizzati a 10.000.

In questa condizione, tutti gli elementi emettono energia alle stesse lunghezze d'onda che assorbono allo stato neutro.

Queste conoscenze indussero in errore i primi studiosi di spettroscopìa, quando analizzarono il Sole e le altre stelle.

Infatti non si sapeva ancora che le regole sopra descritte sull'emissione atomica sono valide solo in quelle specifiche condizioni.
Il Sole alla Corona raggiunge anche i 30.000 gradi, ed in queste condizioni l'idrogeno ha perso completamente il suo unico elettrone e quindi non è più in grado né di emettere né di assorbire energia. Anche l'elio, perdendo più di un solo elettrone "suona note diverse", e le sue bande di emissione e di assorbimento cambiano radicalmente. Questo vale per tutti gli elementi.

Fu così che gli scienziati, analizzando lo spettro del sole (Figura allegata al post della PARTE 1), vi videro righe spettrali del Ferro e di altri metalli.

Fu così che catalogarono erroneamente Stelle Metalliche e Stelle Gassose. Ovvero stelle contenenti atomi di metalli e stelle di solo gas.

Avendo oggi piena coscienza di queste variazioni dello spettro in determinate condizioni, siamo in grado di stabilire con ragionevole certezza la composizione chimica delle stelle e dei pianeti illuminati dal sole.

Abbiamo inoltre altre tecniche che in realtà ci aiutano a stabilire la composizione di stelle e pianeti, e riguarda l'emissione di ONDE RADIO e di RAGGI X e GAMMA.

Spero che questa trattazione sullo spettro elettromagnetico e su come conoscere la composizione chimica dei corpi celesti, sia stata sufficentemente semplice e chiara.
In caso contrario potete sempre porre qualsiasi domanda nei commenti.

Vi aspetto ancora a bordo della mia nave, per proseguire l'esplorazione del nostro universo! :-))

A PRESTO EQUIPAGGIO E...
BUONA PASQUA! :-))