Een vraag over radio astronomie en elementen.

[Eduard2]

Het blijkt dat waterstof een radio signaal van ong. 1,4 GHz uitzendt. En wat ik me afvroeg is of er een lijst van andere chemische elementen is waar de andere frequenties te zien zijn ? Hoe is een element in staat om dit op te wekken terwijl er geen relatie is met die golflengte ? Bij radium en de gammastraling is die er wel volgens mij. En dan heb ik nog de vraag wat er gebeurt als de radiotelescoop op de waterstof zon gericht wordt. Ontstaat er dan een overload in de ontvangst ?

[Xilvo]

Het blijkt dat waterstof een radio signaal van ong. 1,4 GHz uitzendt. En wat ik me afvroeg is of er een lijst van andere chemische elementen is waar de andere frequenties te zien zijn ? 

 
Dat lijkt me waarschijnlijk maar dat weet ik niet zeker.
 

Hoe is een element in staat om dit op te wekken terwijl er geen relatie is met die golflengte ? 

 
Als de spin van kern (proton) en elektron parallel staan dan heeft het atoom een iets hogere energie dan wanneer die antiparallel staan.
Bij over gang van de eerst naar de tweede situatie komt het energieverschil vrij in de vorm van een foton.
 
Ik begrijp niet wat je bedoelt met jouw opmerking over die relatie met de golflengte.
 

En dan heb ik nog de vraag wat er gebeurt als de radiotelescoop op de waterstof zon gericht wordt. Ontstaat er dan een overload in de ontvangst ?

 
Blijkbaar niet. Toen het signaal voor het eerst werd waargenomen dacht men dat het mogelijk van de zon afkomstig was maar het bleek het sterkst te zijn in de richting van het centrum van de Melkweg.

[Bladerunner]

"En wat ik me afvroeg is of er een lijst van andere chemische elementen is waar de andere frequenties te zien zijn ?"
 
Ik heb nog geen tabel gevonden waar alle frequenties bij staan, maar als je op deze site op het element klikt dan zie je het emissie spectrum. Dat is de 'vingerafdruk' van een element en sommige elementen hebben een complex spectrum. (Een element zendt dus op verschillende frequenties straling uit met verschillende intensiteiten.) In dit geval lopen de frequenties in de afbeeldingen op van rechts naar links. (Ruwweg van diep infrarood naar het verre UV.)
 
 
"En dan heb ik nog de vraag wat er gebeurt als de radiotelescoop op de waterstof zon gericht wordt. Ontstaat er dan een overload in de ontvangst ?"
 
De bekende 21 cm straling (1,4 GHz dus) wordt uitgezonden door H-I waterstof en dan voornamelijk door relatief koele gasnevels. Maar omdat de corona van de zon 200 maal heter is (ruim 1 miljoen K) dan het oppervlak van haast 6000 K is de waterstof door de corona geïoniseerd tot H-II en dat geeft een andere (hogere) frequentie af. M.a.w: De zon (en ook andere sterren met een hete corona) stralen dus niets of extreem weinig H-I straling uit afhankelijk van de temperatuur. Rode dwergen met een koelere omgeving stralen dus juist weer meer H-I straling uit.

[Eduard2]

Terwijl onze atmosfeer vol zit (hogere dichtheid) met waterstof verbindingen dan blijkt een signaal uit de ruimte toch sterker te zijn ?

 En omdat bij licht-atoomspectroscopie ook een chemische vingerafdruk te zien is dan begrijp ik dat die vingerafdruk ook nog een signaal afgeeft in het veel lagere GHz spectrum ? Als ik een glazen  
 vat met vloeibaar waterstof heb (hoge dichtheid) dan straalt dit dus sterker in het GHz spectrum ?
 
 Xilvo vroeg:
 "Ik begrijp niet wat je bedoelt met jouw opmerking over die relatie met de golflengte."
 
 Omdat ik denk dat een object een toon of frequentie afgeeft in relatie tot zijn afmetingen. Dus een klap op een stalen buis geeft een toon af in het hoorbereik. En een radium atoom een signaal in het gamma bereik dus ver boven de licht golflengte. Vandaar die gedachte.
 
  En mijn belangrijkste vraag:
  Is het 'chemisch-natuurkundig' aannemelijk dat elk element een signaal afgeeft in het GHz gebied ? Als dit onontgonnen gebied is dan verbaas ik mij hier over.

[Bladerunner]

"Terwijl onze atmosfeer vol zit (hogere dichtheid) met waterstof verbindingen dan blijkt een signaal uit de ruimte toch sterker te zijn ?"
 
Hangt er helemaal vanaf op welke golflengte je zoekt. Het 1,4 GHz signaal b.v. van waterstof wordt uitgestraald door neutraal waterstof. Maar de atmosfeer van de Aarde bevat maar 0,000055% vrije waterstof atomen dus zul je zo goed als niets meten als je in de aardse atmosfeer dat 1,4 GHz signaal verwacht, en de waterstof van de zon is door de hete corona geïoniseerd en straalt daardoor op een andere frequentie.
In de ruimte echter heb je gigantische gaswolken van pure waterstof dus dat is een hogere intensiteit.
 
 
"Is het 'chemisch-natuurkundig' aannemelijk dat elk element een signaal afgeeft in het GHz gebied ?"
 
Ben je naar die site gegaan waar ik hierboven naar verwijst?
Elke lijn die je in het (atoom) spectrum ziet is een signaal afkomstig van het atoom. En klik je op waterstof dan is één van die lijnen het 1,4 GHz signaal. Zo vertegenwoordigd elke lijn een signaal met een bepaalde frequentie. Er zijn dus tal van atomen (of verbindingen) die over een groot gebied uitstralen afhankelijk van de omstandigheden (d.w.z: temperatuur) en daar kan/zit dus ook het GHz gebied bij.

[Xilvo]

 Xilvo vroeg:
 "Ik begrijp niet wat je bedoelt met jouw opmerking over die relatie met de golflengte."
 
 Omdat ik denk dat een object een toon of frequentie afgeeft in relatie tot zijn afmetingen. Dus een klap op een stalen buis geeft een toon af in het hoorbereik. En een radium atoom een signaal in het gamma bereik dus ver boven de licht golflengte. Vandaar die gedachte.

 
Deze frequentie heeft niets met de afmeting te maken. Het is geen trilling van het atoom; het uitgezonden foto draagt de energie met zich mee die het atoom kwijtraakt als het in een lagere energietoestand komt.
 
Al gaat de analogie behoorlijk mank, een muziekinstrument is ook in staat, zonder van grootte te veranderen, een hele reeks verschillende frequenties te produceren.
 

  En mijn belangrijkste vraag:
  Is het 'chemisch-natuurkundig' aannemelijk dat elk element een signaal afgeeft in het GHz gebied ? Als dit onontgonnen gebied is dan verbaas ik mij hier over.

 
Dit is absoluut geen onontgonnen gebied; de frequenties zijn goed uit te rekenen.

[Eduard2]

 
Ben je naar die site gegaan waar ik hierboven naar verwijst?
Elke lijn die je in het (atoom) spectrum ziet is een signaal afkomstig van het atoom. En klik je op waterstof dan is één van die lijnen het 1,4 GHz signaal. Zo vertegenwoordigd elke lijn een signaal met een bepaalde frequentie. Er zijn dus tal van atomen (of verbindingen) die over een groot gebied uitstralen afhankelijk van de omstandigheden (d.w.z: temperatuur) en daar kan/zit dus ook het GHz gebied bij."

Bladerunner schreef eerder: In dit geval lopen de frequenties in de afbeeldingen op van rechts naar links. (Ruwweg van diep infrarood naar het verre UV.)"
Maar die 1,4 GHz zit dus ver onder het diepe infrarood. Licht zit ver in de THz'en dus 10^14  Hz.
Dus die GHz frequentie is niet terug te zien in die spectrale lijnen. Of mijn p.c. moet een afwijking hebben maar die kans is klein.

[Xilvo]

Deze overgang is de overgang tussen spin van kern en elektron parallel naar anti-parallel.
Dat energieverschil is vele malen kleiner dan de overgang van elektronen naar een lagere baan, waar die andere lijnen door ontstaan.

[Marko]

Er zijn verschillende fenomenen die ten grondslag liggen aan het kunnen uitzenden of absorberen van elektromagnetische straling. 
Sommige van die fenomenen treden (alleen) op bij losse atomen, sommige alleen bij moleculen, sommige alleen als de atomen of moleculen geioniseerd zijn, enzovoort enzovoort. 
 
Het ene fenomeen hangt typisch samen met golflengtes in het infrarood, het andere met golflengtes in UV of zichtbaar licht, en zo is er dus ook een oorzaak voor emissie in het GHz-bereik. 
 
Dit hangt niet samen met de grootte van het deeltjes maar met de energie van fenomen die al dan niet optreden.

[Benm]

Ik heb nog geen tabel gevonden waar alle frequenties bij staan, maar als je op deze site op het element klikt dan zie je het emissie spectrum. Dat is de 'vingerafdruk' van een element en sommige elementen hebben een complex spectrum. (Een element zendt dus op verschillende frequenties straling uit met verschillende intensiteiten.) In dit geval lopen de frequenties in de afbeeldingen op van rechts naar links. (Ruwweg van diep infrarood naar het verre UV.)

Is dat zo? Ik zie geen documentatie bij deze tabel over de golflengtes, maar het lijken gewoon visuele emissiespectra (met daadwerkelijke kleuren) te zijn. Zeker weten doe ik het niet, maar als ik kijk naar helium en neon zijn dat wel de typische visuele spectra, en bij natrium zie ik ook de oranje spectraallijn terug (bekend van de straatverlichting). 
 
Radiofrequenties als 1.4 GHz noem je normaliter geen IR licht meer, het zijn golflengtes van centimeters, niet van nanometers of micrometers. 

[Eduard2]

Dus als het elektron over de H kern draait dan wekt dit een GHz veld op. Echter is het een vereiste bij gestackte antennes dat alle velden in fase staan. Anders heffen de velden elkaar op. Dan is de logische vraag, wat zet al die H moleculen in fase ? Is dat de 'dark matter' ? En is het aannemelijk dat alle atomen rond die 1,4 GHz zitten en de grotere atomen wat lager ? Of is dat een vraag voor de afdeling kernfysica ?

 

[Xilvo]

Dus als het elektron over de H kern draait dan wekt dit een GHz veld op.

 

 
Nee. Ik heb hierboven verteld wat er wèl gebeurt.
 

Echter is het een vereiste bij gestackte antennes dat alle velden in fase staan. Anders heffen de velden elkaar op. 

 
Licht wordt ook niet 'in fase' uitgezonden - uitgezonderd bij lasers. Dat dooft ook niet uit.
Als mensen door elkaar heen praten is dat ook niet in fase. Dan wordt het evenmin stil.
 

En is het aannemelijk dat alle atomen rond die 1,4 GHz zitten en de grotere atomen wat lager ? Of is dat een vraag voor de afdeling kernfysica ?

 
Probeer eerst eens goed te begrijpen wat er bij waterstof gebeurt. Dan zie je vanzelf in dat deze vraag niet klopt.

[Marko]

 
Nee. Ik heb hierboven verteld wat er wèl gebeurt.
 
 

 
Ik kan me wel voorstellen dat de topicstarter bij "spin" aan draaien denkt.
 
@Eduard: vergeet het beeld van een om de kern draaiend elektron even. Je kunt/moet, om de oorzaak van deze GHz-straling te begrijpen, de kern van het H-atoom (een proton) beschouwen als een klein magneetje, en het elektron ook. In het H-atoom zitten dus 2 magneten. Als die met noord- en zuidpool parallel staan vertegenwoordigt dat een andere energie dan wanneer ze antiparallel staan. Het energieverschil tussen beide toestanden komt overeen met straling van 1.4 GHz. 
 
Dat is alleen bij waterstof zo. Bij andere elementen is het magneetje van de kern zwakker. Die zullen een andere karakteristieke frequentie hebben. Voor andere elementen gedraagt de kern zich helemaal niet als een magneet. Daar zal dit specifieke mechanisme dus niet optreden. 

[Eduard2]

Marko ik ben al lange tijd van school af en wist in het geheel niet dat een elektron als een magneetje gezien kon worden. Nu is me dat duidelijk. @ Xilvo en wat die pratende mensen betreft is dat geen goede vergelijking hoor. Die mensen dienen exact dezelfde toon uit te slaan. Want het is wel degelijk mogelijk om een auto stiller te maken met tegenfase-geluid. (dus geen random geluid!)
 
Mijn fase idee kwam voort uit het volgende.
Net als bij een balk ijzer. Alle weiss gebiedjes staan daar random dus (maar) geen magnetisme. Die dienen eerst gesommeerd te worden en dan pas ontstaat er een enorm magneetveld om die ijzeren balk. Wat op afstand gedetecteerd kan worden. Iets moet die random gebiedjes eerst gesommeerd te hebben.

 

[Xilvo]

 @ Xilvo en wat die pratende mensen betreft is dat geen goede vergelijking hoor. Die mensen dienen exact dezelfde toon uit te slaan. Want het is wel degelijk mogelijk om een auto stiller te maken met tegenfase-geluid. (dus geen random geluid!)

 
Neem dan duizend violen die dezelfde toon spelen. Ook dan wordt het niet stil.
En nee, die zullen ook niet allemaal exact dezelfde frequentie produceren.
Maar dat doen die waterstofatomen evenmin, omdat ze allemaal een net iets andere snelheid ten opzichte van ons hebben (Doppler-effect).
 
Ieder atoom of molecuul in een gas beweegt nu eenmaal.
 
Verder kun je een auto stiller maken met anti-geluid, maar dat geldt voor één plaats. Op een andere plaats zal het geluid dan juist luider worden - tenzij je het beperkt tot een heel klein gebied, b.v. in een koptelefoon.