Come facciamo a sapere cosa c'è oltre l'atmosfera terrestre? Che informazioni ci arrivano dallo spazio? 

Dal nostro punto di vista, estremamente lontano da ogni oggetto che possiamo vedere dallo spazio, non possiamo avere tante informazioni che provengano da un'esperienza diretta. Come umani siamo arrivati di persona sulla Luna (non si ammettono dubbi XD), con le sonde, la Voyager2 è appena fuori dell'eliosfera, abbiamo fatto un salto tra gli anelli di Saturno, uno scatto ad Arrokoth (conosciuto come Ultima Thule), siamo atterrati su una cometa con il lander della sonda Rosetta e per ora sogniamo di arrivare su Marte come umani..  Queste missioni sono equipaggiate di apparecchiature scientifiche che analizzano cari dati e qualche campione di materiale ci vien portato da sonde robotizzate, ed è l'unico modo di ricavare altre informazioni ma da corpi relativamente vicini. Se siete interessati a un canale Youtube sull'esplorazione spaziale consiglio Link4Universe.

Le particelle che ci arrivano dal vento solare e dal cosmo, catturate da strumenti a terra o in orbita, ci danno delle altre informazioni.

I movimenti dei corpi celesti, grazie alla scoperta delle leggi che regolano la gravità, ci danno informazioni sulle rispettive interazioni gravitazionali, quindi massa e distanza.

La maggior parte delle informazioni ci arriva invece dalla radiazione elettromagnetica, ovvero la luce, che ci arriva fin dagli angoli più reconditi del cosmo. Dalla luce possiamo ricavare molte informazioni, scopriamo come.

Cosa è la radiazione elettromagnetica? é una forma di trasmissione dell'energia attraverso un mezzo o attraverso il vuoto, in cui un campo elettrico e un campo magnetico si propagano su piani perpendicolari tra loro. La propagazione avviene sotto forma di onda, ovvero una perturbazione che trasmette energia. La radiazione elettromagnetica ha una duplice natura, sia ondulatoria che corpuscolare, che approfondiremo qui.

Le onde elettromagnetiche emesse da sorgenti come le stelle e i corpi celesti, si propagano in tutte le direzioni nel vuoto, non necessitando di un mezzo materiale che le conduca. La velocità di propagazione nel vuoto è uguale per tutte le frequenze elettromagnetiche della radiazione elettromagnetica e corrisponde a 299.792 km/s. La radiazione elettromagnetica è cio che che chiamamo luce e così, per semplificazione, la chiameremo da ora in poi.

Un'onda è formata da creste e valli, che rappresentano rispettivamente i punti più alti e più bassi dell'onda, rispetto a una linea mediana immaginaria. 

La distanza tra il valore superiore di una cresta e la linea mediana  (o tra il valore inferiore e la linea mediana) è definita ampiezza dell'onda.  (La semidistanza tra una cresta e una valle di un'onda elettromagnetica è definita ampiezza d'onda). All'ampiezza è legata l'intensità dell'onda. 

La distanza tra due frequenze successive è definita lunghezza dell'onda e da essa deriva l'energia che vien trasportata dall'onda stessa. La lunghezza d'onda (λ), si misura in multipli e sottomultipli del metro.

La frequenza è invece data dal numero di oscillazioni al secondo. Si rappresenta con la lettera greca (Ni) v ed è misurata in Hertz.

Il prodotto della lunghezza d'onda per la sua frequenza rappresenta la velocità d'onda. Lunghezza d'onda e frequenza sono due grandezze inversamente proporzionali.

Le onde vengono ordinate per frequenza, vanno da quelle da minore ampiezza d'onda e quindi a più alta frequenza a quelle da maggiore ampiezza e quindi a più bassa frequenza. Conoscere la lunghezza d'onda e di conseguenza la frequenza serve per determinare potere di riscaldamento, visibilità, capacità di penetrazione e altre caratteristiche. Le varie frequenze d'onda costituiscono lo spettro elettromagnetico.

spettro elettromagnetico

Noi umani, con i nostri sensi, abbiamo percezione di circa l'1% della radiazione elettromagnetica e siamo in grado di percepire con la vista la luce visibile e attraverso la pelle, il calore dei raggi infrarossi.

Lo spettro elettromagnetico, pur essendo continuo, si divide convenzionalmente in intervalli, o bande di frequenze, a partire dalla luce visibile. 

spettro visibileLa luce visibile opera nella banda tra i 700 e i 390nm, mentre vanno dai  430 ai 770 THz in termini di frequenze.

I primi studi sullo spettro visibile furono effettuati da Roger Bacon nel XIII secolo, che riconobbe per primo nei tempi moderni la scissione della luce che attraversava un bicchiere d'acqua dai tempi degli studi ellenistici.

Solo 4 secoli dopo furono effettuati da Newton studi più approfonditi, i cui risultati furono pubblicati nel trattato intitolato Optiks. Esso osservò che un raggio di luce che colpisce un prisma di vetro con una certa angolazione viene in parte riflesso e in parte lo attraversa, uscendone scomposto in differenti colori: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violetto. 

Il rosso ha la maggiore lunghezza d'onda (625-740 nm) e la minore frequenza (400-484 THz), mentre il violetto ha la minore lunghezza d'onda (380-435 nm) e la maggiore frequenza (668-789 THz).

Le lunghezze d'onda inferiori al rosso sono definite infrarosso, quelle superiori al viola sono definite ultravioletto. Partiamo dall'infrarosso.

La radiazione infrarossa è quella banda dello spettro elettromagnetico che da dai 700 nm ad 1 mm. L'infrarosso è associato al concetto di calore in quanto ogni oggetto con temperatura superiore allo zero assoluto emette energia in questa banda. 

Le microonde, posizionate nello spettro elettromagnetico tra infrarossi e onde radio, sono  comprese tra le lunghezze d'onda tra 10 cm e 1 mm. Vengono utilizzate in svariate applicazioni umane, tra cui forni a microonde, ponti radio per trasmettere il segnale televisivo, telefonia mobile, comunicazioni satellitari, wi-fi e bluetooth, radar e numerose altre applicazioni in ambito civile e militare.

Le onde radio occupano la fascia dello spettro delle lunghezze d'onda maggiori di 10 cm. Sono divide in numerose bande e vengono utilizzate prevalentemente per le trasmissioni radio-televisive.

Al di sopra della colore violetto dello spettro del visibile abbiamo la radiazione ultravioletta.

La radiazione ultravioletta è quella banda dello spettro elettromagnetico che va dai 400 nm ai 10 nm. L'energia elevata dei raggi UV è capace di spezzare legami molecolari, ionizzare parzialmente gli atomied è dannosa per il corpo umano, oltre a provocare ustioni e danni irreversibili al corpo. Il sole emette principalmente emissioni nello spettro del visibile ma anche una certa quantità di UV, che vengono assorbiti dall'ozono.