Можно ли нанести на карту «невидимую» хроматическую территорию? [закрыто]

РЕДАКТИРОВАТЬ: Из обсуждения в комментариях я понял, что вы спрашиваете о разделении частей невидимого спектра на эквивалент «цветов». В некотором смысле мы эффективно сделали это. Различные части невидимого спектра имеют разные названия. Самые низкочастотные («самые красные») волны — это радиоволны, затем микроволны, затем инфракрасные лучи, затем видимый свет, затем ультрафиолетовые, затем рентгеновские лучи, а самые высокочастотные («самые синие») волны называются гамма-лучами. У каждого из них есть имя, потому что они по-разному взаимодействуют с окружающей средой (придавая им разные «ощущения»). Гамма-лучи очень разрушительны, разрывая атомы на части, в то время как радиоволны просто мягко перемещают их вверх и вниз. (На самом деле есть часть электромагнитного спектра, которую вы можетенепосредственно чувствовать, даже если вы этого не видите — инфракрасные лучи в определенном диапазоне частот взаимодействуют с водой в вашем теле, и в результате вы чувствуете тепло.)

Если вы хотите разделить различные именованные части спектра на более тонкие категории, то также существуют различные схемы именования, и ни одна схема не является объективно правильной. Например, УФ-лучи можно разделить на УФА, УФВ и УФС (от самых низких до самых высоких частот). Рентгеновские лучи могут быть «мягкими» или «жесткими» (где «жесткие» — это более высокая частота). Инфракрасные лучи могут быть «ближним инфракрасным» (высокочастотным) или «дальним инфракрасным» (низкочастотным). Существует определенная категория микроволн, называемых «миллиметровыми волнами», которые имеют длину волны около миллиметра. Вы также можете идентифицировать «цвета» в разных частотных диапазонах на основе фильтров, применяемых к различным типам телескопов, как показано ниже. Для еще более четкого представления о цвете вы могли бы рассмотреть отдельные атомные переходы (например, переход электрона в атоме водорода из его первого возбужденного состояния в его основное состояние), которые имеют четко определенную частоту и, следовательно, очень специфический «цвет». Эти цвета обычно называются в соответствии с характеристиками породившего их перехода (например, тот, о котором я только что говорил, называется H$\alpha$, или линия Лайман-альфа). Базу данных атомарных линий перехода смотрите здесь: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database . Первоначальный ответ ниже посвящен тому, как заставить машины (обычно телескопы) воспринимать эти цвета и как преобразовать воспринимаемые ими данные в удобочитаемую форму (т. е. цветное изображение).

КОНЕЦ РЕДАКТИРОВАТЬ

Акт картирования электромагнитного спектра за пределами видимого диапазона в основном определяет большую часть области астрономии. Астрономы используют инфракрасные, ультрафиолетовые, радио-, рентгеновские, гамма- и микроволновые телескопы для того, чтобы делать именно то, о чем вы говорите, — отображать небо во всем невидимом диапазоне. Если бы вы направили эти телескопы на обычные, неастрономические объекты, они бы работали так же хорошо (именно так калибруются многие телескопы).

Чтобы выделить определенную часть невидимого спектра, астрономы используют линзы и зеркала разного размера, формы и состава. Таким образом, чувствительность устройства к невидимому спектру сильно зависит от его конструкции. Для УФ или инфракрасного телескопа зеркала будут очень похожи на обычные зеркала видимого диапазона. Для радиотелескопов такие допуски не требуются из-за гораздо большей длины волны радиоволн, поэтому их «зеркала» представляют собой гигантские металлические параболоиды. Между тем, для рентгеновских и гамма-телескопов, поскольку длина волны излучения примерно равна (или меньше) расстоянию между атомами в зеркале, отражение и фокусировка очень затруднены, поэтому «зеркала» обычно плотные пластины размещают так, чтобы рентгеновские и гамма-лучи попадали на них под углами скольжения. Кроме того, конструкция «камеры» влияет на реакцию телескопа на различные участки спектра. Для УФ и инфракрасных телескопов используется ПЗС, как и в камерах видимого диапазона. В радиотелескопах используется радиоантенна (или массив таких антенн). В рентгеновских и гамма-телескопах используется сцинтилляционный кристалл или массив кремниевых полосок, которые используют тот факт, что рентгеновские и гамма-лучи являются ионизирующим излучением, которое разрушило бы обычную ПЗС.

На данный момент у вас есть устройство, чувствительное к определенной части невидимого спектра. Его выход представляет собой черно-белое изображение, представляющее интенсивность излучения, исходящего из определенной точки. Чтобы превратить это черно-белое изображение в цветное, астрономы используют то же самое, что и обычные ПЗС-камеры: фильтры. Фильтры дополнительно ограничивают чувствительность устройства к различным частям спектра. Они бывают как широкополосными, так и узкополосными. Широкополосные фильтры пропускают широкую полосу чувствительного диапазона телескопа, соответствующую «более синим» или «красным» частям этого участка электромагнитного спектра. Таким образом, чтобы получить достаточно точное отображение невидимого спектра в цветное изображение, вы должны взять три широкополосных фильтра в диапазоне чувствительности вашего телескопа. Тот, кто чувствителен к самым длинным длинам волн, будет соответствовать красному цвету; чувствительный к самым коротким длинам волн будет соответствовать синему цвету; а средний соответствует зеленому. Снимая черно-белые изображения с каждым из этих фильтров, раскрашивая их в соответствующие цвета и накладывая их друг на друга, вы можете сопоставить невидимый спектр с видимым спектром.

Узкополосные фильтры настроены только на очень узкий диапазон длин волн. Эти длины волн соответствуют атомным или молекулярным переходам важных атомов и молекул в астрофизике, таких как нейтральный водород, монооксид углерода, натрий или кислород. Большинство узкополосных фильтров работают в УФ-ИК-диапазоне, поскольку большинство атомных и молекулярных переходов находятся в этом диапазоне; единственное известное мне серьезное исключение — это фильтр, выделяющий сверхтонкий переход в холодном диффузном нейтральном водороде, который находится в микроволновом диапазоне с длиной волны 21 см. Обычно эти фильтры используются для выделения определенных объектов, таких как области звездообразования в галактике или туманности. При использовании узкополосных фильтров цвета назначаются несколько произвольно, так как они не ни в каком реальном смысле не соответствуют широкополосным фильтрам RGB в наших глазах и в камерах. Многие из самых поразительных астрономических изображений, которые вы увидите, представляют собой композицию трех узкополосных фильтров.

Подводя итог: можно получить цветное изображение невидимого спектра, используя устройство, чувствительное к этому спектру, и составив комбинацию из трех фильтров, примененных к этому устройству.