כיצד היה נראה אור הנפלט מכוכב חם מאוד? לו ניתן היה להתבונן באור זה ללא הפרעה, ללא אבק וגז בינינו לבין הכוכב, ניתן היה לראות קרינת גוף שחור מושלמת –ספקטרום של אור המתואר על ידי חוק ויין, כאשר השיא באורך גל מסוים, התואם את טמפרטורת הכוכב. עוצמת הקרינה דועכת הן לכיוון האדום והן לכיוון כחול בעיקול אופייני. התפלגות צבעים זו נקראת ספקטרום רציף. נדיר להתבונן בספקטרום רציף שכזה. הדבר מתרחש רק כאשר אין התערבות של חומר נוסף הבולע או פולט אור בצבעים שונים.
בדרך כלל, אור הכוכבים שאנו קולטים נקטע בשל התערבות גז (או אפילו על ידי האטמוספירה של הכוכב עצמו!). כאשר אור הכוכבים עובר דרך חומר זה חלק מן האור עשוי להיבלע, אבל רק באורכי גל ספציפיים. לכל סוג של אטום ומולקולה יש אנרגיות מותרות משלהם; אלה נקבעות ע"י מסלול אלקטרונים סביב גרעיני האטום, או היכולת של מולקולות לרטוט או להסתובב בדרכים אופייניות. אם פוטון מהכוכב החם שלנו יוצר אינטראקציה עם מולקולה שני דברים יכולים לקרות; אם האור הוא בעל צבע שאינו מתאים למולקולה הוא ימשיך בחלל ללא הפרעה. אבל, אם לפוטון זה יש אנרגיה מדויקת הדרושה כדי להעלות את האלקטרון לרמת אנרגיה גבוהה יותר או להגביר את תנועה אופיינית של המולקולה, הפוטון יבלע.
באדיבות וויקיפדיה
תהליך זה של הסרת אנרגיה מקרן אור נקרא בליעה. רק האנרגיות הספציפיות המתאימות למעברים ספציפיים של אטום או של מולקולות מסוימות יכולות להיבלע מאלומת האור. קרן אור העוברת דרך ענן של אטומים מסוג מסוים תחסר את הפוטונים האלה, וכך ייווצר קו אפל כהה של בליעה בספקטרום של הכוכב. מכיוון שקיימים באטומים מעברי אנרגיה רבים כלפי מעלה – לדוגמה, רמה 2 עד 3, 2 עד 4, או 1 עד 2, 1 עד 3, וכן הלאה, אטום מסוים אחד לגרום שסדרת צבעים תחסר בספקטרום.
מסיבות שונות, אטום או מולקולה מעוררים לא נשארים מעוררים לנצח. כאשר האלקטרונים מרוויחים אנרגיה על ידי בליעת פוטון הם יחזרו מאוחר יותר לאנרגיה נמוכה יותר על ידי פליטה של פוטון בכיוון אקראי לחלוטין. משמעות הדבר היא שעבור כל פוטון שנבלע פוטון אחר נפלט, בסופו של דבר. מדוע הפליטה איננה ממלאה את קווי הבליעה, והם נותרים בספקטרום? הסיבה לכך שהפוטונים הנפלטים מאוחר יותר בכיוונים חדשים לגמרי. הם נפלטים בכיוונים שונים לחלוטין מהכיוון שבו נע הפוטון המקורי. בעוד שרק חלק זעיר מהפוטונים הנפלטים ממלאים במעט את קווי הבליעה, מרביתם פונים לצדדים, כך שצופים בכיוונים אחרים עשויים לראות אותם, כקווי פליטה על הרקע השחור של החלל.
באדיבות וויקיפדיה
בערפילית פלנטרית קיימים קווי פליטה שכאלה. האור מהכוכב המרכזי קורן לכל הכיוונים, וכאן על פני האדמה, אנו רואים מעגל של גז סביב הכוכב, הבוהק בצבעי ירוק ואדום. אם נבחן את הערפילית באמצעות ספקטרוגרף, במקום בעינינו, נמצא שצבעים אלו מתקבלים מקווים בהירים בודדים – קווי פליטה בהירים – התואמים את החתימות הכימיות של מימן, חמצן ויסודות אחרים. מבחינה גיאומטרית, האור מהכוכב המרכזי הנע בניצב לקו הראייה שלנו נספג בגז שמסביבו ומוקרן ישירות לעברנו. שינוי כיוון קיצוני המתרחש פעמים הודות לקרינה מחדש של הפוטונים על ידי אטום מעורר (ולאחר מכן ע"י אטום שאינו מעורר).
מאחר שהרווחים בין רמות האנרגיה באטום נתון זהים עבור בליעה או פליטה, דפוס קווי הפליטה והבליעה עבור יסוד מסוים זהה. יסוד יכול להיות מזוהה הן ע"י קווי הפליטה והן ע"י קווי הבליעה. רוב הדיון על תהליכי בליעה פליטה של אור חל גם על מולקולות. כאשר האור חודר דרך ענן של מולקולות גז, המעברים של אלקטרונים יוצרים רמות אנרגיה סמוכות יוצרים פסי בליעה. ניתן לזהות את המולקולות בגז ע"י פסי הבליעה. פסי הבליעה של חומר הם בעלי אותו אורך גל כמו פסי פליטה שלו.
חשוב לציין שלפעמים קווי הפליטה אינם תואמים בדיוק את קווי הבליעה בענן גז מסוים. במקרים מסוימים, אלקטרון מעורר עלול לדלג על פני רמות אנרגיה רבות בבת אחת, ובמקרים אחרים לנוע לדרגות אנרגיה נמוכות בסדרה של מעברים שונים, שבכל אחד מהם הוא פולט פוטון.
באדיבות astropedia
קווים ספקטרליים שימושיים במיוחד באסטרונומיה. הודות לטביעת האצבע הייחודית של כל אטום ומולקולה, ניתן להשתמש בקווים ספקטרליים כדי לזהות את הרכב העננים, הכוכבים ואפילו כוכבי הלכת השונים. אם יש יותר מיסוד אחד, הדפוס מורכב יותר, כי יש יותר קווי בליעה או פליטה, אבל העיקרון זהה. ניתן להסיק את הרכב הגוף, גם ללא מגע! לעומת זאת, הספקטרום החלק של קרינת חום, כמו שאנו רואים בכוכבים חמים, כאשר האטומים מיוננים וכל הקווים הספקטראליים נמצאים, מספק מידע רק על טמפרטורת הגוף. הקווים ספקטרליים הם הרבה יותר שימושיים כאשר רוצים לקבוע את ההרכב הכימי של גוף מרוחק.
Author: Chris Impey