Wat zijn infrarode golven?

Infrarode energie
Een afstandsbediening gebruikt lichtgolven die net buiten het zichtbare deel van het spectrum liggen om de kanalen van je televisie te veranderen; dit zijn infrarode golven. Dit deel van het spectrum kan worden opgedeeld in nabij-, midden- en ver infrarood. Het gebied met een golflengte tussen 8 en 15 µm wordt door aardwetenschappers thermisch infrarood genoemd omdat deze golflengtes het geschiktste zijn om de langgolvige thermische straling van de Aarde te bestuderen.

Een standaard afstandsbediening gebruikt infrarode energie op een golflengte van ongeveer 940 nanometer. We kunnen het licht dat de diode uitzendt niet zien maar het kan wel worden opgevangen door sommige digitale camera’s en mobiele telefoons.

Infrarode hitte lampen zenden vaak zowel zichtbaar licht als infrarood licht uit op golflengtes tussen 500 nm en 3000 nm. Ze kunnen gebruikt worden om badkamers te verwarmen. Dergelijke hitte lampen worden ook gebruikt om kooien van kleine dieren en reptielen warm te houden of voor het uitbroeden van eieren.

De ontdekking van infrarode straling
In 1800 voerde William Herschel een experiment uit om het verschil in temperatuur te meten tussen de verschillende kleuren van het zichtbare spectrum. Hij plaatste thermometers in iedere kleur van het zichtbare spectrum. Het resultaat was een toename in temperatuur van blauw naar rood. Hij merkte zelfs een hogere temperatuur op net voorbij het rode deel van het spectrum. Herschel had het infrarode licht ontdekt!

Thermische beeldvorming
We kunnen sommige infrarode energie voelen als warmte. Sommige objecten zijn zo heet dat ze ook zichtbaar licht uitzenden. Dat is te vergelijken met vuur. Andere objecten zoals mensen zijn niet zo warm en stralen alleen infrarode golven uit. Onze ogen kunnen die infrarode golven niet zien maar met instrumenten kan die infrarode energie wel worden waargenomen. Denk aan nachtzichtkijkers of infrarode camera’s die het mogelijk maken om infrarode golven die door warme objecten als mensen en dieren wordt uitgezonden, te zien.

Koude sterrenkunde
Veel objecten in het heelal zijn te koud en te zwak om in zichtbaar licht waargenomen te worden maar in het infrarood kan dit wel. Wetenschappers beginnen koude objecten zoals planeten, koude sterren, nevels beter te begrijpen door ze waar te nemen in het infrarode gebied.

Door stof heen kijken

De Orion nevel in infrarood licht.
De Orion nevel in infrarood licht. Opname gemaakt met de Spitzer Space Telescope (Credit: NASA)

Infrarode golven hebben een langere golflengte dan zichtbaar licht, ze kunnen door compacte gebieden van gas en stof dringen en worden hierbij minder geabsorbeerd en verstoord. Infrarode energie kan objecten zichtbaar maken die voor optische telescopen in zichtbaar licht verborgen blijven. De opvolger van de Hubble Space Telescope, de James Web Telescope heeft drie infrarode instrumenten aan boord om de oorsprong van het heelal en het ontstaan van sterrenstelsels, sterren en planeten te bestuderen.

Als we naar het sterrenbeeld Orion kijken dan zien we alleen maar het zichtbare licht. Maar de Spitzer Telescope van de NASA die in een baan om de Aarde draait kan in het infrarode gebied kijken. Deze telescoop heeft inmiddels meer dan 2300 planetaire schijven ontdekt in de Orion nevel. Dit zijn dus 2300 zonnestelsels in wording!

De Aarde in de gaten houden
Voor astronomen die het heelal bestuderen zijn infrarode bronnen zoals planeten relatief koud vergeleken met de energie die door sterren en andere gaswolken wordt uitgezonden. Aardwetenschappers bestuderen het infrarood a;s de thermische straling van onze planeet. Als incidentele straling van de Zon de Aarde raakt dan wordt deze energie geabsorbeerd door de atmosfeer en het oppervlak waarbij de planeet wordt opgewarmd. Deze warmte wordt als infrarode straling uitgezonden en instrumenten aan boord van aardobservatiesatellieten maken hier gebruik van om veranderingen in temperaturen te meten.

De Aarde in infrarood licht.
De Aarde in infrarood licht.

Er zijn ook andere hittebronnen aan het oppervlak van de Aarde zoals lavastromen en bosbranden. Ook deze kunnen door satellieten worden gemonitord vanuit de ruimte waarbij ze waardevolle informatie kunnen aanleveren voor de mensen aan het oppervlak. Waarom infrarood gebruiken om naar de Aarde te kijken? Welnu, je kan veel meer detail zien in de wolken. Wolkenstructuren zijn veel duidelijker en dus veel beter te onderzoeken.

Veel voorwerpen stralen infrarode straling uit maar er zijn ook dingen die infrarood licht reflecteren en dan in het bijzonder in het nabije infrarood.

Laatste bewerking: 3 mei 2015, vasaioqrcode]