一、什么是射电

# 什么是射电？

射电是电磁波谱上的一部分，在可见光之后，一般也叫做无线电，如下图中的 “广播与无线” 那一段频谱。

# 电磁波谱

无论什么时候，只要电荷改变运动速度或者运动方向，它就会辐射出电磁波。波 “摆动”（或者说电荷摆动的速度）的速度决定了产生什么样的电磁辐射。电磁波可按能量从低到高的顺序排列如下：无线电、微波、太赫兹、红外、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线。下面的图表也显示了频率和波长以及能量（单位可用电子伏特表示）。这三者通过两个等式联系起来：

$$f=c/\lambda$$

$$E=hf$$

$f=频率; c=光速(\sim 300000km/s)$; $\lambda=波长; E=能量$；$h=普朗克常数(\sim 6.626\times 10^{-34} J\cdot s)$

这些等式展示了当能量增加时，波长减少而频率升高。

# 电磁波 vs. 声波

两者有什么不同？

声波是纵波（波振动方向和传播方向相同），但是电磁波是横波（波振动方向和传播方向垂直）
声波的传播速度是$340m/s$，而电磁波的传播速度是$300000000m/s$
声波只能在介质中传播，而电磁波可以在真空中传播
声波由振动的物体（例如振动的音叉）产生，电磁波是由振动的电子产生

# 电磁波谱和你能通过它看到的物体

如下图所示，很多物体在不同类型的电磁波辐射下看起来更棒。请注意，越向这张图片的上边看，物体的能量就越大。因此，越冷的物体越接近图片的底部，越热的物体越接近顶部。另外，所有不是可见光的图片是用伪色彩表示的（因为这些电磁波本身是不可见的，我们目前用肉眼可见的色彩表示出来了，所以称之为伪色彩，有兴趣的读者可以百度 “伪色彩”）。

下面的一些图片是银河系，即我们所在的星系。会以全天 360° 投影的形式展示出来，就像在教室的地球挂图中经常做的那样，把地球展开成一个椭圆形。关于把球形的地球投影成地图上的椭圆形，即是所谓的墨卡托投影，可以参考一个小游戏让你彻底弄懂墨卡托投影

# 电磁波谱 —— 无线电

无线电信号能够到达地球，因此如此多的大型射电观测站被建立，通过电磁波谱中的射电频段来观测天体。下图展示了在可见光（左）和无线电波段（右 - 408MHz）下的银河系的 360° 全天投影。注意，无线电波段可以使我们我们看到那些辐射能量较少的天体，例如在星系和太阳系中的尘埃和气体。

# 电磁波谱 —— 红外

就能量和频率而言，红外是无线电波段的下一个波段。红外就是我们所联想到的热量（快餐店用来保持食品温度的灯泡）。下面两张图片是可见光（左）和红外波段（右）下的银河系。红外波段被用来观察中等温度的物体。你可以在这两张图片中清楚地看到星系，但使用红外波段的图像，我们可以看到太阳系中的尘埃（即右图中的粉红色的 S 形曲线）。这使得天文学家可以 “看到” 肉眼和光学望远镜看不到的尘埃和气体。

# 电磁波谱 —— 紫外

注意，就能量而言，可见光排在红外之后，紫外排在可见光之后。下图在可见光（左）和紫外波段（右）显示了木星的特征。木星上的极光只能用紫外波段的照片看到，因为它们是由木星的磁场（或者任何有磁场的行星，包括地球）吸引到两极的高能粒子产生。

图片来源：Jupiter Looks Serene in Ultraviolet and Absolutely Terrifying in Infrared (gizmodo.com)

紫外波段可以看到相当高能的天体。在下图的 M74 星云中，我们能看到高能粒子和气体的分布，而这些东西是我们在可见光波段不能看到的。

# 电磁波谱 ——X 射线

下面两张图展示了在可见光（左）和 X 射电波段（右）下的银河系图像。X 射线波段用来观测非常热的天线。在两张图中，你都可以清楚的看到银河，但是在 X 射线波段的图片，我们能看到非常高能的天体，这些天体在可见光波段是看不到的。注意，不是所有的高能的天体都是在星系盘上的（星系盘即是在右图中，物体集中的那个水平方向的 “一” 字形）

# 电磁波谱 —— 伽马射线

下面两张图在可见光（左）和伽马射线波段（右）下展示了银河系。伽马射电用来观测最高能的天体。在两张图中，你都可以清楚地看到银河系，但是通过伽马射线波段的图片，我们可以看到宇宙中能量最大的天体，这些天体用肉眼和光学望远镜是看不到的。注意，这些最高能的天体也不都集中在星系的星系盘上。

# 不同波段下的银河系

该图的原文件见于各波段银河图高清海报.pdf