Как возникает излучение?

XIX в. — это время становления и быстрого развития еще одной важной науки — астрофизики, которая объединяет астрономию и физику и изучает физические процессы в астрономических объектах, таких как звезды, галактики и др. От физики новая наука взяла методы изучения, а от астрономии — необъятное поле ее объектов.

Сейчас мы совершим небольшую «экскурсию» в физику, так как понять без этой науки что-либо в астрономии XIX и последующих веков будет весьма нелегко.

Материя, то есть вещество (твердое, жидкое, газообразное), состоит из ничтожно малых частиц — атомов. Их размер — около стомиллионной части сантиметра. В атоме есть компактное ядро и электроны. Ядро состоит из протонов и нейтронов, а электроны находятся вокруг него в квантовых состояниях. Сравнение атома с миниатюрной Солнечной системой удобно лишь как очень грубая наглядная модель.

Различные чистые вещества (химические элементы) отличаются тем, что состоят из атомов с разным количеством электронов. Так, водород (газ) имеет атомы с одним электроном, а железо (металл) — с 26-ю.

Электроны могут находиться только в определённых разрешённых энергетических состояниях. При переходе между ними атом излучает или поглощает порции (кванты) энергии. Это явление называется квантовым скачком. Если электрон переходит на более низкий энергетический уровень, он теряет квант энергии и излучает квант света — фотон, который имеет строго определенную длину волны.

Такие переходы создают характерные спектральные линии атомов: каждому переходу соответствует определённая энергия и длина волны фотона. А чтобы перейти на более высокий энергетический уровень, электрону, наоборот, требуется дополнительная энергия, которую он поглощает также в виде фотонов с определенной длиной волны.