La noche suavemente brillante cielo | Mala Astronomía

Hay mucho más pasando encima de su cabeza que sabes.

Por ejemplo, la atmósfera de la tierra diluye gradualmente mayor vas, y cuando llegue a unos 100 kilómetros (60 millas) hasta, diferentes procesos físicos se convierten en importantes. Uno de ellos se llama quimioluminiscencia: luz producida por procesos químicos. Esto puede hacer que la atmósfera superior brillan en distintos colores. Es tenue y mejor visto desde el espacio… donde mantenemos convenientemente varios astronautas. Neurocientífico y fabricante de video aficionado Alex Rivest ha recopilado fotos de este airglow tomadas por los astronautas y hizo este lapso de tiempo inquietante y hermoso video:

Alex tomó al astronauta original fotos y les mejorado algo para sacar la airglow tenue. Puede verlo en muchas de las fotografías tomadas desde la estación espacial, y yo he comentado sobre ella muchas veces. Una cosa que he sentido hacerlo, sin embargo, es averiguar lo que está causando el aire al resplandor es el proceso físico, y por eso crea diferentes colores: verde, amarillo y rojo resplandor en muchas de las fotografías puede ver claramente!

Alex sale al rescate de así. En su blog, explica cómo hizo el video y por qué se enciende en el aire (basado en algo terser explicación en la Web de óptica atmosférica).

El funcionamiento esta es simple en general, aunque complicado en detalle, todo lo demás como en el universo! Básicamente, durante el día, en el ultravioleta de la atmósfera superior luz del Sol bombas energía en moléculas de oxígeno (llamado O2, dos átomos de oxígeno enlazados juntos: se trata de las cosas que respiramos). Esta energía divide las moléculas aparte en átomos individuales, y estos átomos tienen un poco de energía extra, decimos que estos átomos están en un estado excitado. Como una persona nervioso que ha tenido demasiado café, quieren desprender de esta energía. Pueden hacerlo en un par de formas: puede emitir luz, o pueden chocar a otros átomos y moléculas y reaccionar químicamente con ellos.

Si tienes un átomo de oxígeno emocionado sentado en el espacio por su lonesome, tampoco puede volcar esa energía emitiendo luz verde o roja. Normalmente, podrá emitir luz verde en menos de un segundo después de convertirse en excitado y te emiten luz roja en mucho más largas escalas de tiempo, como minutos. Esto es importante, por lo tanto llevar conmigo.


Con una altura por debajo de unos 95 km, la atmósfera es lo suficientemente espesa como para que las colisiones entre átomos ocurre todo el tiempo. De hecho, un átomo de oxígeno emocionado no tiene que esperar muy largo (normalmente microsegundos) antes de otro átomo o molécula golpes lo. Si las colisiones ocurren más rápido, en promedio, que sobre una vez cada 0,1 segundos, luego un átomo de oxígeno no tiene suficiente tiempo para emitir luz verde antes de conseguir huele por otro átomo o molécula. Cuando esto sucede, el otro átomo puede robar su energía y no se emite ninguna luz verde. Por lo que no vemos ninguna emisión verde por debajo de esa altura.

En alturas de 95 – 100 km o asi, colisiones ocurren con menor frecuencia, dando el tiempo de átomo de oxígeno para soplar un fotón verde (una partícula de luz). Así que a esa altura ver el resplandor verde. Esta capa es fina, como la cáscara de una burbuja, y lo vemos como un arco debido al brillo de extremidades (que puede leer aquí si desea detalles). En la imagen anterior, puede ver como un arco verde muy fino sobre el resplandor amarillo difuso (que llegaré a; bloqueo apretado). Normalmente no sería muy brillante, pero mirando al borde de la concha es como mirar a través de una losa muy larga que se extiende por cientos de kilómetros. La luz acumula, haciéndolo lo suficientemente brillante para ver.

Más arriba, por encima de 100 km, los átomos de oxígeno son mucho más lejos aparte porque la densidad es menor. Las probabilidades de que dos de ellos chocar son mucho menores, por lo que el tiempo entre colisiones puede ser bastante largo, mucho tiempo suficiente para dar el tiempo de átomos de oxígeno que emiten fotones rojos. Es por eso que vemos ese resplandor rojo arriba, donde el aire es ethereally delgado.

Como dije anteriormente, los átomos de oxígeno pueden smack en otras moléculas y reaccionar químicamente. Cuando hay hidrógeno y nitrógeno alrededor, uno de los productos químicos de la final es lo que ha llamado un hidroxilo radicales — un átomo de oxígeno e hidrógeno atados (designado OH-). Estos radicales pueden vibrar, como pesos conectados a cada extremo de la primavera y emiten luz roja en el proceso. Contribuye también el resplandor del cielo rojo a grandes alturas.

He señalado este desprestigio rojo en varias fotos de astronauta antes (como aquí y aquí) y se pregunta qué es. Ahora sé!

Hay que ir más, demasiado. Por debajo de la línea verde (en aproximadamente 50-65 km alta) es un resplandor amarillo algo nítido. Resulta que es de sodio, que emite luz amarilla cuando se está excitada. Se creyó por mucho tiempo que este sodio podría provenir de mar sal soplado en el aire, pero resulta tener un origen más celestial: meteoros! Como estas rocas pequeñas desde el espacio hasta queman en nuestra atmósfera, dejan sodio atrás. No es mucho, pero sodio es un átomo muy entusiasta y se ilumina brillantemente. Así que aunque hay mucho menos de lo que el oxígeno, todavía es bastante brillante.

Hay otros procesos, también, que contribuyen de diferentes colores en menos cantidades. Por ejemplo, cuando dos átomos de oxígeno se combinan para formar una molécula de O2, tiene un poco de energía residual que sobran. Puede deshacerse de emitiendo un fotón azul. Esto suele ser bastante débil y se produce en el km 95, justo en la parte inferior de la capa verde. Eso no es una coincidencia! Recuerde que es la altura donde las colisiones se hacen frecuentes, por lo que el mismo proceso que apaga el resplandor verde — átomos de oxígeno bofetadas entre sí, es lo que causa el resplandor azul.

Y si todo esto suena familiar, sea porque estos mismos procesos son lo que provoca auroras que brillan en distintos colores, demasiado! En ese caso, sin embargo, la fuente de energía no la luz del sol, pero las partículas subatómicas rápidas del viento solar o las tormentas solares. Estos vienen zipping en como poco balas, slam en el aire y las moléculas de oxígeno aparte de explosión como metralla. Después de eso, el proceso de los átomos de desprendimiento de energía es prácticamente el mismo que lo que he esbozado.

Los niveles de complejidad de toda esta get seria pasado muy rápidamente de lo que he descrito, con electrones saltando de un nivel de energía a otro, coeficientes de Einstein, transiciones prohibidas y cortes transversales de probabilidad de colisión. Usted puede averiguar todo sobre esos online si lo desea y mayor potencia le si haces.

Pero de hecho, podría decir que este tema todo parece ir desde relativamente simples a diabólicamente complejas en un casi — ejem — salto cuántico.

Todavía, es fascinante, y tuve un montón de diversión metiese alrededor de descripciones de sitios Web y la mecánica cuántica tratando de determinar esto todo. Las fotografías tomadas de la tierra desde el espacio son siempre hermosa y atractiva y maravillosas, pero se vuelven aún más cuando hay entendimiento — cuando hay ciencia — detrás de ellos.

Siempre es mejor saber. Siempre.

Imagen crédito: NASA

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