Оддын химийн найрлагыг хэрхэн мэдэх вэ
Оддын химийн найрлага нь тэдний гарал үүсэл, хувьсал, бүтэц, шинж чанарын талаар үнэ цэнэтэй ойлголт өгдөг чухал тал юм. Гэсэн хэдий ч бидний шууд хүрэх боломжгүй оддын талаарх мэдээллийг олж авах нь тийм ч амар биш юм. Энэ үйл явц нь олон төрлийн нарийн төвөгтэй астрофизикийн техник, шинжлэх ухааны зарчмуудыг гүнзгий ойлгохыг шаарддаг. Энэ нийтлэлд бид оддын химийн найрлагыг тодорхойлоход ашигладаг үндсэн арга болох спектроскопи, түүнчлэн хэд хэдэн туслах техникийг судлах болно.
Спектроскопи: Оддын шинжилгээний түлхүүр
Спектроскопи нь одон орон судлалд оддын химийн найрлагыг тодорхойлоход ашигладаг үндсэн арга юм. Энэ арга нь оддын ялгаруулж буй эсвэл шингээж буй гэрлийн спектрийг шинжлэхэд оршино.
Спектроскопийн зарчмууд
Спектроскопи нь химийн элемент бүр тодорхой долгионы уртад (давтамжид) гэрэл шингээж, ялгаруулдаг зарчим дээр суурилдаг. Үүнийг элементийн спектрийн тэмдэг гэж нэрлэдэг. Одноос ирэх гэрэл түүний агаар мандал эсвэл од хоорондын орон зайгаар дамжин өнгөрөхөд тухайн гэрлийн элементүүд өөрийн онцлог долгионы уртад гэрэл шингээж, ялгаруулдаг. Эдгээр спектрийн тэмдэгийг ажигласнаар одон орон судлаачид одонд байгаа элементүүдийг тодорхойлж чадна.
Спектроскопийн шинжилгээний үйл явц
1. Гэрлийн цуглуулга
Эртний дурангууд оддоос гэрлийг цуглуулж, спектрометр ашиглан спектрийг төвлөрүүлдэг байв. Орчин үеийн дурангууд нь гэрлийг янз бүрийн долгионы уртад маш нарийн ялгах чадвартай нарийн спектрометрээр тоноглогдсон байдаг.
2. Спектрийн үүсэл
Цуглуулсан гэрлийг дараа нь спектрометр дэх призм эсвэл дифракцийн тороор дамжуулан долгионы уртаар тусгаарлаж, тасралтгүй спектр үүсгэдэг. Энэхүү тасралтгүй спектр нь цагаан гэрлийн хуваагдлаас үүссэн өнгөний спектрээс бүрдэнэ.
3. Спектрийн шугамыг тодорхойлох
Энэхүү тасралтгүй спектрийн дотор спектрийн шугам буюу шингээлт ба ялгаралтын шугам гэж нэрлэгддэг бараан ба тод шугамууд байдаг. Эдгээр шугамууд нь одны атомууд дахь электронууд тодорхой долгионы уртад энергийг шингээж эсвэл ялгаруулдаг тул үүсдэг. Химийн элемент бүр нь дэлхий дээрх лабораторийн үр дүнтэй харьцуулж болох өвөрмөц спектрийн шугамын хэв маягтай байдаг.
4. Тоон шинжилгээ
Одон орон судлаачид одны доторх янз бүрийн элементүүдийн найрлага болон харьцангуй элбэгшлийг тодорхойлохын тулд эдгээр спектрийн шугамын өгөгдлийг ашигладаг. Одны агаар мандлын нарийн загваруудыг ашиглан тэд одны янз бүрийн давхаргын температур, даралт, нягтралыг тооцоолж, түүнчлэн тэдгээрийн доторх химийн элементүүдийн харьцааг тодорхойлж чадна.
Оддын химийн шинжилгээний нэмэлт аргууд
Спектроскопиос гадна оддын найрлагын талаар нэмэлт мэдээлэл авахад ашигладаг хэд хэдэн нэмэлт аргууд байдаг.
Фотометр
Фотометр нь оддын гэрлийн эрчмийг долгионы уртаар хэмжих арга юм. Фотометрийн өгөгдөл нь одны гэрэлтэлт болон өнгөний хэлбэлзлийн талаарх мэдээллийг өгч болох бөгөөд энэ нь түүний гадаргуугийн температур болон тодорхой химийн найрлагатай холбоотой байж болно.
Поляриметрийн шинжилгээ
Поляриметр нь оддоос цацарч буй гэрлийн туйлшралын шинж чанарыг судалдаг арга юм. Гэрлийн туйлшралын хэв маяг нь одны эргэн тойронд тоос шороо, хийн тархалт, түүнчлэн түүнийг хүрээлсэн хуримтлалын дискний талаар мэдээлэл өгч чадна. Энэ нь одны ойролцоох материалын химийн найрлагын талаар нэмэлт мэдээлэл өгч чадна.
Астросейсмологи
Астросейсмологи нь оддын дотор тохиолддог хэлбэлзэл буюу "оддын газар хөдлөлт"-ийг судалдаг. Эдгээр хэлбэлзлийн давтамж болон спектрийг судалснаар одон орон судлаачид оддын дотоод бүтцийг, түүний дотор тэдгээрийн доторх тодорхой элементүүдийн тархалт болон найрлагыг ойлгож чадна.
Оддын судалгааны хэрэглээ
Оддын химийн найрлагыг мэдэх нь одны өөрийнх нь талаар маш их үнэ цэнэтэй мэдээллийг өгдөг:
1. Нас ба металл чанарыг тодорхойлох
Одон орон судлаачид устөрөгч болон гелийээс бусад бүх элементүүдээс бүрддэг одны хүнд элементийн (металл) агууламжийг мэдэж авснаар одны нас болон түүний оршдог галактикийг тооцоолж чадна. Одны металл чанар нь хэдэн хүнд элемент агуулж байгааг харуулдаг бөгөөд энэ нь одны үүслийн талаарх сэжүүрийг өгдөг.
2. Оддын хувьсал
Одны химийн найрлага нь түүний хувьслын үе шатыг харуулж чадна. Гелийн агууламж өндөртэй одод цөмдөө гелийн шаталтын үе шатанд аль хэдийн орсон байж болох бол хүнд элементийн агууламж өндөртэй одод амьдралынхаа сүүлийн шатандаа явж, супернова болж дэлбэрэхэд бэлэн байж болно.
3. Гаригуудын үүсэл
Одны химийн найрлага нь түүнийг тойрон эргэлддэг гаригуудын химийн найрлагатай нягт холбоотой байдаг. Нүүрстөрөгч болон силикатын өндөр агууламжтай одод чулуурхаг гаригуудыг байрлуулах магадлал өндөр байдаг бол бусад одод маш өөр найрлагатай гаригуудтай байж болно.
4. Галактик ба сансар судлалын түүх
Эрдэмтэд галактикийн янз бүрийн хэсэгт байрлах оддын найрлагыг судалснаар галактикийн үүсэл, хувьслын түүх, мөн орчлон ертөнц дэх материйн тархалтын талаарх дүр зургийг бүтээж чадна.
Дүгнэлт
Оддын химийн найрлагыг ойлгох нь оддын физик шинж чанар, хувьсал, орчлон ертөнцийг бүхэлд нь ойлгоход чухал алхам юм. Спектроскопи болон фотометр, поляриметр, астросейсмологи зэрэг янз бүрийн туслах аргууд нь энэхүү шинжилгээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Олж авсан өгөгдлөөр дамжуулан бид оддын нууцыг, тэдгээрийн хувьслын үе шатнаас эхлээд галактикийн нэг хэсэг болох түүх хүртэл нь нээж чадна. Технологи, ажиглалтын аргуудын тасралтгүй дэвшил нь оддын болон тэдгээрийн химийн найрлагын талаарх бидний мэдлэг гүнзгийрч, асар том бөгөөд нарийн төвөгтэй орчлон ертөнцийн талаарх бидний ойлголтод шинэ цонх нээх болно.
