— Objavljeno 15/03/2026 / Bug.hr.
Radiovalovi su zapravo ista pojava kao i vidljiva svjetlost, oni su neka nevidljiva svjetlost; zajedno s drugim nevidljivim svjetlostima čine elektromagnetski spektar koji je temeljna značajka svemira
U prethodnoj Abecedi fizike pokazali smo da krugovi izmjenične struje mogu djelovati kao izvori radiovalova. Ti radiovalovi su zapravo titranje električnog i magnetskog polja koje se širi kroz prostor. Zato takve valove zovemo elektromagnetski valovi. Kad je James Clerk Maxwell, 1864. godine, povezao elektricitet i magnetizam u jedinstvenu teoriju, jednadžbe su pokazale da se elektromagnetski valovi šire brzinom od nekih 300 000 km/s. Fizičarima je odmah sinulo. Čekaj malo... 300 000 km/s? Pa tom se brzinom širi svjetlost. Pa onda je i svjetlost možda elektromagnetski val. Da, točno.
Elektromagnetski spektar
Dakle vidljiva svjetlost i radiovalovi imaju istu prirodu, u oba se slučaja radi o titranju električnog i magnetskog polja koje se širi kroz prostor. Ono što ih razlikuje jest valna duljina, udaljenost između dva susjedna brijega (ili dva dola). Radiovalovi imaju valnu duljinu veću od 10 cm. Valne duljine vidljive svjetlosti su puno kraće, kreću se između 380 nm i 750 nm (nanometar je milijardina metra). Donja granica odgovara ljubičastoj, a gornja crvenoj boji. Između su ostale boje, a cijeli taj raspon boja nazivamo spektrom. A po uzoru na spektar boja, raspon svih mogućih valnih duljina elektromagnetskih valova nazivamo elektromagnetskim spektrom. Osim radiovalova i vidljive svjetlosti, taj spektar uključuje mikrovalove, infracrveno zračenje, ultraljubičasto zračenje, rendgensko zračenje i gama-zračenje. Podjela tog spektra i jest i nije proizvoljna. Proizvoljan je naš izbor naziva i graničnih valnih duljina, ali ono što nije proizvoljno jest dominantni mehanizam interakcije elektromagnetskog zračenja i materije u pojedinom valnom području. Zbog različitog dominantnog mehanizma na različitim valnim duljinama različiti su izvori zračenja i načini detekcije tog zračenja. O svakom bi se dijelu spektra mogao napisati ne poseban članak nego cijeli tomovi knjiga, no ovdje ću se ograničiti samo na tri informacije: područje valnih duljina, po jedan tipičan zemaljski izvor tog zračenja i po jedan teleskop kojim opažamo kozmičke izvore tog zračenja.
Radiovalovi
Elektromagnetske valove čije su valne duljine veće od 10 cm nazivamo radiovalovi. Na Zemlji i u svemiru postoje razni izvori radiovalova, no tipičan zemaljski izvor je, već spomenuti, krug izmjenične struje preko kojeg smo i došli do koncepcije elektromagnetskog vala. Nakon što je Maxwell predvidio i Hertz eksperimentalno proizveo radiovalove, prošlo je nekih pola stoljeća do otkrića da postoje i kozmički izvori radiovalova koje donose vrijedne informacije o mehanizmima u kojima su stvoreni. A to je ono što je znanstvenicima zanimljivo: ne sama činjenica da radiovalovi dolaze i da ih možemo detektirati, nego što se to događa tamo daleko u svemiru. Gdje su ti izvori i koji se procesi u njima zbivaju. Time se već gotovo stotinu godina bavi radioastronomija. Iz šarolikog i obimnog carstva radioteleskopa izdvajam kineski FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope). Promjer njegovog tanjura je nevjerojatnih 500 m. Uz tu veličinu je, naravno, nepokretan, izgrađen u jednoj kotlini. Sliči na legendarni Arecibo koji je bio promjera 305 m. Između ostalog, ciljevi teleskopa FAST su pulsari, interstelarne molekule i SETI. Područje valnih duljina koje opaža je od 10 cm do 4,3 m.
Mikrovalovi
Mikrovalove izdvajam kao zasebni dio elektromagnetskog spektra mada se njih često svrstava u kategoriju radiovalova. Obuhvaćaju područje valnih duljina od 1 mm do 10 cm. Kao najzanimljiviji zemaljski izvor mikrovalova izdvajam maser, mikrovalni laser koji se koristi u atomskim satovima i za komunikaciju s dalekim svemirskim letjelicama. Primjer teleskopa koji opaža u ovom području je ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). ALMA je zapravo postav od 66 teleskopa smještenih u pustinji Atacama u Čileu. U 13 godina rada postavom ALMA otkriveni su mnogi detalji o nastanku planeta te o sastavu kometa i planeta. Dio je globalne mreže Event Horizon Telescope kojom je 2109. dobivana prva izravna slika bliske okoline jedne crne rupe. Područje valnih duljina u kojem ALMA opaža je od 350 μm (mikrometar je milijuntina metra) do 10 mm. Submilimetarsko područje, koje se krije i u nazivu teleskopskog postava, izlazi iz gornje definicije područja mikrovalova te ulazi u infracrveno područje. Tako je to kod mnogih teleskopa, ne poštuju granice područja elektromagnetskog spektra koje smo mi zacrtali. Često obuhvaćaju dva, ponekad čak i tri područja spektra.
Infracrveno zračenje
Infracrveno područje, u koje je već ušla ALMA, obuhvaća valne duljine od 1 µm do 1 mm. Zapravo, donju granicu, zaokruženu na jedan mikrometar, možemo izraziti malo preciznije: 750 nm. To je rub područja vidljive svjetlosti, a on nije stvar dogovora nego je precizno određen onime što detektiramo vlastitim optičkim detektorom, golim okom. Kad smo već kod golog oka možemo spomenuti i golog majmuna (tako se zove poznata knjiga Desmonda Morrisa), naime čovjeka, kao tipični zemaljski izvor infracrvenog zračenja. Doduše, nije samo čovjek, nego svako zagrijano tijelo. Pripadajuća astronomija je infracrvena astronomija, a njezin prvi predstavnik, prema mojem izboru, je svemirski teleskop James Webb. Njegov interes su jednom riječju postanci (postoji i knjiga tog naslova, autor je Neil deGrasse Tyson): postanak zvijezda, planeta, života na planetima. Područje u kojem opaža teleskop James Webb je 600 nm do 28,5 μm. To je uglavnom infracrveno, ali jednim dijelom i crveno područje, dakle vidljiva svjetlost.
Vidljiva svjetlost
Područje valnih duljina vidljive svjetlosti je od 380 nm do 750 nm. Donja granica odgovara ljubičastoj, a gornja crvenoj boji. Kao što tonove vrlo precizno određuje njihova frekvencija, tako boje određuje njihova valna duljina. Ili opet frekvencija, s obzirom da su frekvencija i duljina povezane preko brzine vala (brzina je umnožak valne duljine i frekvencije). Tako se sve spomenute valne duljine mogu izraziti u odgovarajućim frekvencijama. U optičkoj astronomiji obično se koriste valne duljine, no radioastronomija preferira frekvencije. Što se tipičnog izvora vidljive svjetlosti tiče, to je naš prijatelj atom (među Bugovim čitateljima moglo bi biti onih kojima je u dragom sjećanju iz mladosti ostala knjiga baš takvog naslova). U području optičke astronomije, kao primjer, biram opservatorij Vera C. Rubin. Njegovo područje, od 320 nm do 1060 nm, prelazi obje granice vidljivog te zadire i u infracrveno i u ultraljubičasto.
Ultraljubičasto zračenje
Okvirne granice ultraljubičastog su od 10 nm do 100 nm. S obzirom da ultraljubičasto područje graniči s vidljivom svjetlošću onda je preciznija granica već spomenutih 380 nm. U zemaljskim uvjetima tipičan je izvor kvarc-lampa, naprava uz koju možete u kućnoj radinosti potamniti, ili pak dobiti rak kože. U kvarc-lampi struja prolazi kroz živinu paru pa pobuđuje atome žive koji pri povratku u osnovno stanje emitiraju u ultraljubičastom području. Obično staklo dosta blokira ultraljubičasto zračenje pa se lampe rade od kvarcnog stakla koje ultraljubičastom slabo brani prolaz. Pripadajuća astronomija je ultraljubičasta astronomija, a moj izbor je slavni starkelja svemirski teleskop Hubble. Kao i Vera Rubin, Hubble prelazi granice vidljivog u oba smjera, zadire i u ultraljubičasto i u infracrveno: 200 nm do 1700 nm.
Rendgensko zračenje
Rendgensko područje je područje valnih duljina od 1 pm do 10 nm (pikometar je bilijuntina metra). Tipičan zemaljski izvor je odavno poznata rendgenska cijev. Astronome je prilično iznenadila činjenica da postoje kozmički izvori rendgenskog zračenja. Rendgensko zračenje iz svemira ne prodire kroz zemljinu atmosferu pa detektore treba postavljati na satelite. Za razvoj rendgenske astronomije Nobelovu nagradu za fiziku za 2002. godinu dobio je Riccardo Giacconi. Kao primjer rendgenskog teleskopa uzimam letjelicu Einstein, izvorno Einstein Probe. Područje njezinog opažanja je 0,3 nm do 2,5 nm.
Gama-zračenje
I konačno, gama-područje obuhvaća sve elektromagnetske valove čije su valne duljine manje od 1 pm. Kao što su za vidljivu svjetlost tipični zemaljski izvori bili atomi, za gama-zračenje su tipični zemaljski izvori atomska jezgra. Pobuđeni nukleoni (protoni ili neutroni u atomskoj jezgri) pri povratku u osnovno stanje emitiraju gama-zračenje. Međutim to gama-zračenje je tek rub spektralnog gama-područja, najveće valne duljine odnosno najmanje frekvencije. Frekvencijama je proporcionalna energija. U gama-području, kao i u rendgenskom području, uobičajeno je umjesto valnih duljina koristiti energije. Ni gama-zračenje, srećom za život na Zemlji, ne prodire kroz atmosferu pa se instrumenti postavljaju na satelite, barem za početak gama-područja koje obuhvaća najveće valne duljine odnosno najmanje energije. To je područje niskih, srednjih i visokih energija gama-zračenja. U području vrlo visokih energija situacija se drastično mijenja. Gama-zračenje vrlo visokih energija u atmosferi stvara pljuskove nabijenih čestica u kojima nastaje Čerenkovljevo zračenje koje pak prodire kroz atmosferu do tla i opažaju ga Čerenkovljevi teleskopi. Jedan takav teleskop je LST-1, buduća sastavnica opservatorija CTAO, smješten na vrhu kanarskog otoka La Palma. Njegovo opažajno područje, izraženo u neuobičajenim jedinicama, je od 0,06 fm do 0,46 fm (femtometar je bilijardina metra). LST-1 je primjer kojeg sam odabrao po posebnoj protekciji: u njegovoj upravljačkoj sobi upravo sjedim sad kad ovo pišem.