மின்காந்த அலைகள் 5: அகச்சிவப்புக் கதிர்கள்

முன்னைய பகுதிகளில் மின்காந்த அலைகள் என்றால் என்ன என்றும், அவற்றின் பண்புகள், மற்றும் ரேடியோ அலைகள், நுண்ணலைகள் என்பனவற்றைப் பற்றிப் பார்த்துவிட்டோம், அவற்றை நீங்கள் வாசிக்க கீழே உள்ள இணைப்புக்களைப் பயன்படுத்துங்கள்.

• மின்காந்த அலைகள் 1 : அறிமுகம்
• மின்காந்த அலைகள் 2 : பண்புகள்
• மின்காந்த அலைகள் 3: ரேடியோ அலைகள்
• மின்காந்த அலைகள் 4: நுண்ணலைகள்

இந்தப் பகுதியில் அகச்சிவப்புக் கதிர்களைப் (infrared waves) பற்றிப் பார்க்கப்போகிறோம்.

அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் நுண்ணலைகளை விட அலைநீளம் குறைந்த அலைகளாகும். மனிதக் கண்களால் பார்க்க முடியாத இந்த அலைகள் கண்டறியப்பட்ட விதமே சற்று விசித்திரமானது. இந்த அலைகளுக்கு “அகச்சிவப்பு” என பெயர் வரக்காரணம், இந்த அலைகள், கட்புலனாகும் அலைகளின் சிவப்பு நிற அலைகளுக்கு அப்பால் இருப்பதாலாகும்.

முதலில் எப்படி இந்த அகச்சிவப்பு அலைகள் கண்டறியப்பட்டன எனப் பார்க்கலாம்; 1800 களில் புகழ்பெற்ற விண்ணியலாளர் சேர் வில்லியம் ஹெர்ச்சல், கட்புலனாகும் ஒளியின் நிறங்களுக்கு ஏற்ப மாறுபடும் வெப்பநிலையைப் பற்றிய ஆய்வுகளை நடத்தினார்.

ஒரு இருண்ட அறையில் சிறிய துவாரத்தின் மூலம் ஒளியை உட்செலுத்தி அதனை அரியத்தின் மூலம் நிறப்பிரிகை அடையச்செய்து, வெளிவரும் பிரிகையடைந்த ஒளிக்கற்றைகளை ஒரு மேசையில் விழும்படியாக செய்தார். மேலும், ஒளி விழும் இடத்தில் இருக்கும் நிறங்களுக்கு ஏற்ப வெப்பமானிகளை ஒன்றுக்கு ஒன்று அருகில் அடுக்கி வைத்தார், இதில் அவர் செய்த மிகப்பெரிய புத்திசாலித்தனமான காரியம், நீலத்தில் இருந்து சிவப்பு என ஒளி விழும் பகுதியைத் தாண்டியும் வெப்பமானிகளை வைத்தார். குறிப்பிட்ட நேரத்திற்குப் பிறகு வெப்பமானிகளை அவதானித்த போது, நீலத்தில் இருந்து சிவப்பு நிறம் நோக்கி வெப்பநிலை படிப்படியாக கூடியிருந்ததை அவதானித்தார், ஆனால் அதேவேளை, சிவப்பு நிறத்திற்கு அப்பால் வைக்கப்பட்டிருந்த வெப்பமானியில் சிவப்பை விட அதிகமான வெப்பநிலை பதிவு செய்யப்பட்டிருந்தது. அப்போதுதான் முதன் முதலில் சிவப்புக்கு அருகில் இருக்கும் கட்புலனாகாத மின்காந்த அலையான அகச்சிவப்பு அலைகள் கண்டறியப்பட்டன.

வில்லியம் ஹெர்ச்செல் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சை கண்டறிந்த பரிசோதனை

வெப்பநிலைக்கு காரணமான மின்காந்த அலையாக அகச்சிவப்பு அலைகள் காணப்படுகின்றன. அண்ணளவாக பூமிக்கு சூரியனில் இருந்து வரும் மொத்தக் கதிர்வீச்சில் பாதிக்கும் அதிகமான கதிர்வீச்சு, அகச்சிவப்பு அலைகளாகவே வருகின்றன. ஆகவே உங்கள் கண்களால் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சை பார்க்க முடியாவிட்டாலும், உணரமுடியும்; சூரிய வெய்யிலில் நின்றால் சுடுகிறதல்லவா? அது அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சினால் ஆகும்.

வெறும் வெப்பத்திற்கு மட்டும் அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் பயன்படவில்லை; உங்கள் தொலைகாட்சி ரிமோட் அகசிசிவப்பு கதிர்களைப் பயன்படுத்தியே தொழிற்படுகிறது! அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சின் பயன்பாட்டைக் கொண்டு அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சை பல உபபிரிவுகளாக விஞ்ஞானிகள் பிரித்துள்ளனர்.

அவையாவன பின்வருமாறு :-

அண்மிய அகச்சிவப்பு	இதன் அலைநீளம் 0.75 – 1.4 மைக்ரோமீட்டர் ஆகும். ஒளியிழை தொடர்பாடலில் இது பயன்படுகிறது, மேலும் night vision தொழில்நுட்பத்திலும் இது பயன்படுகிறது.
குறுகிய அகச்சிவப்பு	இதன் அலைநீளம் 1.4 – 3 மைக்ரோமீட்டர் ஆகும். இதில் குறிப்பாக, 1530 நானோமீட்டர் தொடக்கம் 1560 நானோமீட்டர் வரையான அலைநீளம் கொண்ட அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் நீண்ட தூர தொடர்பாடலில் பயன்படுகிறது. (1 மைக்ரோமீட்டர் = 1000 நானோமீட்டர்)
மத்திம அகச்சிவப்பு	இதன் அலைநீளம் 3 – 8 மைக்ரோமீட்டர் ஆகும். இது குறிபார்த்துத் தாக்கும் ராக்கெட் ஆயுதங்களில் பயன்படுகிறது.
நீண்ட அகச்சிவப்பு	இது 8 – 15 மைக்ரோமீட்டர் அலைநீளம் கொண்டது. இது வெப்ப அகச்சிவப்பு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. பூமியின் வெப்பநிலை மாற்றங்களை இந்த அலைநீளங்களில் விஞ்ஞானிகள் ஆராய்கின்றனர்.
தூர அகச்சிவப்பு	இது 15 மைக்ரோமீட்டர் தொடக்கம், 1000 மைக்ரோமீட்டர் வரை அலைநீளம் கொண்டது. பொதுவாக விண்ணியல் சார்ந்த ஆய்வுகளில் இந்த அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சு பயன்படுகிறது.

 

குறுகிய அகச்சிவப்புக் கதிர்களை விட, நீண்ட அகச்சிவப்புக் கதிர்களே வெப்பக்காவுகையை அதிகளவு மேற்கொள்கின்றன. நாம் பயன்படுத்து தொலைக்காட்சிப் பெட்டி ரிமோட்டில் பயன்படும் அகச்சிவப்பு அலைகள், குறுகிய அகச்சிவப்புக் கதிர்களாகும். இவற்றில் இருந்து எம்மால் எந்தவித வெப்பத்தையும் உணரமுடியாது.

அடுத்ததாக அகச்சிவப்புக் கதிர்களின் பயன்பாடுகளைப் பற்றிப் பார்க்கலாம்.

வெப்ப உருவகப் படங்கள் (thermal imaging)

எரியும் தணலில் இருக்கும் கரியை பார்த்தால் அது நன்றாக சிவப்பு நிறத்தில் இருக்கும் அல்லவா? ஒரு பொருளின் வெப்பம் அதிகரிக்க, அதிகரிக்க அது வெளியிடும் கதிர்வீச்சு கட்புலனாகும் ஒளியில் வெளிவரத்துவங்கும், ஆனால் அறை வெப்பநிலையில் இருக்கும் பொருட்கள் அல்லது கட்புலனாகும் ஒளியில் கதிர்வீச்சை வெளியிடும் அளவிற்கு வெப்பமில்லாத பொருட்கள், உதாரணத்திற்கு மனிதர்கள், மிருகங்கள் என்பன அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சை வெளியிடுகின்றன.

எமது கண்களால் இந்த அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சை பார்க்க முடியாது, ஆனால் அதனை பார்க்கும் கருவிகளை நாம் உருவாக்கியுள்ளோம்! அப்படி ஒரு பொருள் வெளியிடும் வெப்பத்தை கொண்டு பிடிக்கப்படும் படம்தான் வெப்ப உருவகப் படங்கள் எனப்படும்.

சாதாரண வெப்பநிலையில் மனிதனின் உடம்பு 10 மைக்ரோமீட்டர் அலைநீளமுள்ள அகச்சிவப்புக் கதிர்களை வெளியிடும். இதனை படம் பிடிக்க விசேட கமெரா மற்றும் படச்சுருள் என்பன பயன்படுகின்றன. உடம்பில் இருக்கும் வெப்பநிலை மாற்றத்திற்கு ஏற்ப, குறித்த பகுதிக்கு வேறுபட்ட வர்ணங்கள் வழங்கப்படும். உதாரணப் புகைப்படத்தைப் பார்த்தால் உங்களுக்குப் புரியும்.

ஆண், பெண் இருவரின் வெப்ப உருவகப் படம். உடலின் வெப்பநிலை மாற்றத்திற்கு ஏற்றவாறு வர்ணங்கள் மாறுபடும். (நீலம் குளிர்ச்சியான பகுதியும், சிவப்பு வெப்பமான பகுதியையும் குறிக்கும்)

மேலும் ஒரு உபரித்தகவல் :- மனிதனால் தான் அகச்சிவப்புக் கதிர்களை பார்க்க முடிவதில்லை, ஆனால் விரியன் (viper) பாம்பின் குடும்பத்தைச் சேர்ந்த சில வகை பாம்புகளுக்கு, அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சை உணரும் ஆற்றல் உண்டு, இது இரவில் வெப்பக்குருதி கொண்ட இரைகளை வேட்டையாட உதவுகின்றது!

விண்ணியல் ஆய்வுகள் (cool astronomy)

பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் பல்வேறு வகையான பொருட்களில் பல பொருட்கள், கட்புலனாகும் ஒளியில் கதிர்வீச்சை வெளியிடுவதில்லை, அவை மிகுந்த குளிராக இருப்பதால், அவற்றில் இருந்து மெல்லிய அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சே வெளிவருகின்றது.

கோள்கள், குளிர்ச்சியான விண்மீன்கள், நெபுலாக்கள், மற்றும் ஏனைய விண்வெளிப் பொருட்களை தற்போது விண்ணியலாளர்கள் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சிலே படம் பிடிக்கின்றனர்.

கீழே உள்ள படத்தில் சனியின் துருவத்தில் உருவாகும் ஆரோராவை (ஒளிக்கீற்று) நீல நிறத்தில் பார்க்கலாம், இது கசினி விண்கலத்தினால் அகச்சிவப்புக் கமராவால் எடுக்கப்பட்ட புகைப்படம். சிவப்பு நிறத்தில் தெரிவது, சனியின் துருவத்தில் இருக்கும் மேகங்கள் ஆகும்.

மேலும் கட்புலனாகும் ஒளியைவிட அலைநீளம் கூடிய அகச்சிவப்புக் கதிர்கள், சுலபமாக தூசுகளைக் கடந்து பயணிக்கக் கூடியது. இதன் மூலம் பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் வாயுக்கள் மற்றும் தூசுகளைக் கடந்து வரும் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சை படம் பிடிப்பதன் மூலம், வெறும் கண்களால் எப்போதுமே பார்க்க முடியாத விண்வெளிப் பொருட்களை நாம் அவதானிக்க மற்றும் ஆராய முடியும்.

மேலே: கட்புலனாகும் ஒளியில் எடுக்கப்பட்ட புகைப்படம். கீழே: அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சில் எடுக்கப்பட்ட புகைப்படம், இதில் நெபுலாவின் மையப்பகுதியில் இருந்து வெளிவரும் வெள்ளை நிற ஜெட்கள் தெரிகிறது.

நமது பால்வீதியின் மையப்பகுதியையும் அகச்சிவப்புக் கதிர்களைக் கொண்டு நாம் படம் பிடித்துள்ளோம். பொதுவாக இரவு வானில் இருக்கும் விண்மீன்களை தவிர எம்மால் பால்வீதியின் பிரகாசமான மையப்பகுதியைப் பார்க்க முடியாததற்குக் காரணம் அதனைச் சூழவுள்ள தூசுக்கள் மற்றும் வாயுக்களாகும், மைய்யப்பகுதியில் இருந்து வரும் ஒளி இந்த தூசுகளில் பட்டு சிதறடிக்கப்படுவதாலும், இந்த தூசுகள் ஒளியை உறுஞ்சிக் கொள்வதாலும், மையப்பகுதியில் இருந்துவரும் ஒளி எம்மை வந்தடைவதில்லை, ஆனால் அகச்சிவப்புக் கதிர்கள், ஒளியைவிட அலைநீளம் அதிகம் என்பதால், அவை இந்த தூசுகளைக் கடந்து எம்மை வந்தடைகின்றன.

பூமிசார்ந்த ஆய்வுகள் மற்றும் கண்காணிப்புகள்

புவியியல் விஞ்ஞானிகள், “வெப்ப அகச்சிவப்பு” கதிர்வீச்சு (நீண்ட அகச்சிவப்பு – 8 – 15 மைக்ரோமீட்டர் அலைநீளம்) அலைகளைக் கொண்டு பூமியின் மேற்பரப்பில் நடைபெறும் வெப்ப மாற்றங்களை கண்காணிக்கின்றனர்.

சூரியனில் இருந்துவரும் கதிர்வீச்சு பூமியின் மேற்பரப்பினால் உறுஞ்சப்பட்டு மீண்டும் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சாக வெளிவிடப்படும். இந்த வெளிவிடப்படும் மாற்றத்தை செய்மதிகள் மூலம் அளந்து, பூமியின் மேற்பரப்பில் உள்ள நீர்ப் பகுதிகள் மற்றும் நிலப்பகுதிகளின் வெப்பநிலை கணக்கிடப்படும்.

மேலும் காட்டுத்தீ, எரிமலை வெடிப்பு ஆகிய சம்பவங்களின் போது, வெளிவரும் வெப்பத்தை, அகச்சிவப்பு கமராக்கள் மூலம் படம் பிடிப்பதன் மூலம், எங்கிருந்து தீ அல்லது வெப்பம் பரவுகிறது என்பதனை அறிந்து அதனை கட்டுக்குள் கொண்டுவருவதற்கும் உதவுகிறது.

இது மட்டுமலாது, பூமியின் மேற்பரப்பில் இருக்கும் மேகங்களை ஆய்வுசெய்வதற்கும் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சு பயன்படுகிறது. வெறும் கண்களுக்கே மேகங்கள் தெரியும் என்றாலும், அகச்சிவப்பு நிறமாலையில் (spectrum) இன்னும் அதிகளவான தகவல்களைப் பெறமுடியும், உதாரணமாக மேகங்களின் வெப்பநிலையை துல்லியமாக அளக்க முடியும், இதன்மூலம், காலநிலை அவதானிப்புக்களின் துல்லியத்தன்மையை அதிகரிக்கமுடியும்.

ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கி

பூமியைத் தற்போது சுற்றிவரும் பாரிய தொலைநோக்கியான ஹபிள் தொலைநோக்கியின் அடுத்த பரம்பரையை வெற்றிகரமாக கொண்டுசெல்ல நாசா மற்றும் பல்வேறு நாடுகளைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள் குழு மூலம் உருவாக்கப்பட்டுக் கொண்டிருக்கும் தொலைநோக்கிதான் ஜேம்ஸ் வெப் தொலைநோக்கி. இது ஹபிள் தொலைநோக்கியை விட ஆறு மடங்குக்கு மேல் பெரிய ஆடியைக் (mirror) கொண்டுள்ளது.

2018 இல் விண்ணுக்குச் செலுத்தப்படவுள்ள இந்த தொலைநோக்கி, ஹபிள் தொலைநோக்கி போலல்லாமல், பிரதானமாக அகச்சிவப்பு அலைநீளத்திலேயே பிரபஞ்சத்தை ஆய்வு செய்யப்போகிறது. ஹபில் தொலைநோக்கி கட்புலனாகும் ஒளியின் அலைநீளத்தில் பிரதானமாக பிரபஞ்சத்தை ஆய்வுசெய்கிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சில் எடுக்கப்பட்ட வானின் புகைப்படம், படம் எடுத்து: COBE ரோபோ செய்மதி.

கட்புலனாகும் ஒளியைத் தவிர்த்து, அகச்சிவப்பு அலைநீளத்தில் பிரபஞ்சத்தை ஆய்வு செய்வதற்குக் காரணம், பிரபஞ்சம் விரிவடைவதால், மிகத் தொலைவில் உள்ள பிரபஞ்சப் பொருட்களில் இருந்துவரும் ஒளி, விரிவடைந்து அகச்சிவப்புக் கதிர்களாக மாறிவிடுவதால் (red-shift), மிகத் தொலைவில் இருக்கும் பொருட்களை அவதானிக்க அகச்சிவப்பு அலைநீளத்தில் தொழிற்படும் தொலைநோக்கி பயன்படும்.

மேலும் ஒளியை வெளிவிடக்கூடிய அளவிற்கு வெப்பமாக இல்லாத பொருட்களையும் ஜேம்ஸ் வெப் தொலைநோக்கியால் இலகுவாக இனங்கான முடியும். அதுமட்டுமல்லாது, தூசுகளைக் கடந்து அகச்சிவப்புக் கதிர்களால் இலகுவாக பயணிக்க முடியும் என்பதால், தொலைவில் இருக்கும் தூசுகளால் மறைக்கப்பட்ட விண்வெளிப் பிரதேசங்களையும் இலகுவாகப் பார்க்கமுடியும்.

ஆக, அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் என்றால் என்ன, மற்றும் அவற்றின் பயன்கள் பற்றி பார்த்துவிட்டோம், அடுத்த பதிவில் கட்புலனாகும் ஒளியைப் பற்றிப் பார்க்கலாம்.

படங்கள் மற்றும் தகவல்கள்: நாசா, விக்கிபீடியா, மற்றும் இணையம்

---

மேலும் பல அறிவியல் தகவல்களுக்கு, பரிமாணத்தின் பேஸ்புக் பக்கத்தை லைக் செய்யுங்கள் :- https://web.facebook.com/parimaanam