Erinnere dich daran, dass du elektromagnetische Wellen verwendest, wenn du Radio hörst, fernsiehst oder in einem Mikrowellenherd kochst. Radiowellen, Fernsehwellen und Mikrowellen sind alle Arten von elektromagnetischen Wellen. Sie unterscheiden sich nur in ihrer Wellenlänge. Die Wellen im elektromagnetischen Spektrum variieren in ihrer Größe von sehr langen Radiowellen, die so groß wie Gebäude sind, bis hin zu sehr kurzen Gammastrahlen, die kleiner als ein Atomkern sind. Das elektromagnetische Spektrum umfasst auch Röntgenstrahlen.
Wenn die Wellenlängen des Lichts abnehmen, steigt ihre Energie. Röntgenstrahlen haben eine kleinere Wellenlänge und daher eine höhere Energie. Normalerweise spricht man bei Röntgenstrahlen von ihrer Energie und nicht von ihrer Wellenlänge. Das liegt zum Teil daran, dass Röntgenstrahlen sehr kleine Wellenlängen haben!
Röntgenstrahlen wurden erstmals 1895 von Wilhelm Conrad Roentgen entdeckt, einem deutschen Wissenschaftler, der sie eher zufällig entdeckte.
Er machte eine Röntgenaufnahme der Hand seiner Frau, auf der ihr Ehering und ihre Knochen deutlich zu erkennen waren. Das Foto elektrisierte die Öffentlichkeit und weckte großes wissenschaftliches Interesse an der neuen Form der Strahlung. Röntgen nannte sie „X“, um anzuzeigen, dass es sich um eine unbekannte Art von Strahlung handelte.
Die Erdatmosphäre ist so dick, dass praktisch keine Röntgenstrahlen aus dem Weltraum bis zur Erdoberfläche durchdringen können. Das ist gut für uns, aber auch schlecht für die Astronomie – wir müssen Röntgenteleskope und -detektoren auf Satelliten montieren! Vom Boden aus können wir keine Röntgenastronomie betreiben.
Wie können wir mit Röntgenlicht „sehen“?
Wie wäre es, wenn wir Röntgenstrahlen sehen könnten? Nun, wir würden nicht durch die Kleidung von Menschen hindurchsehen können, egal was die Werbung für Röntgenbrillen uns erzählt! Wenn wir Röntgenstrahlen sehen könnten, könnten wir Dinge sehen, die entweder Röntgenstrahlen abgeben oder ihre Übertragung stoppen. Unsere Augen wären wie der Röntgenfilm, der in Krankenhäusern oder Zahnarztpraxen verwendet wird. Röntgenfilme „sehen“ Röntgenstrahlen, wie die, die durch die Haut dringen. Er sieht auch Schatten von Dingen, die die Röntgenstrahlen nicht durchdringen können (wie Knochen oder Metall).
Wenn man in einem Krankenhaus geröntgt wird, wird ein röntgenempfindlicher Film auf eine Seite des Körpers gelegt, und die Röntgenstrahlen werden durch den Körper geschossen. Beim Zahnarzt wird der Film in den Mund gelegt, auf eine Seite der Zähne, und Röntgenstrahlen werden durch den Kiefer geschossen, genau wie auf diesem Bild. Es tut überhaupt nicht weh – du spürst die Röntgenstrahlen nicht.
Weil deine Knochen und Zähne dicht sind und mehr Röntgenstrahlen absorbieren als deine Haut, bleiben auf dem Röntgenfilm Umrisse deiner Knochen oder Zähne zurück, während deine Haut durchsichtig erscheint. Metall absorbiert noch mehr Röntgenstrahlen – können Sie die Füllung im Bild des Zahns sehen
Wenn die Sonne in einem bestimmten Winkel auf uns scheint, wird unser Schatten auf den Boden projiziert. Ähnlich verhält es sich, wenn Röntgenlicht auf uns scheint: Es durchdringt unsere Haut, ermöglicht aber, dass die Schatten unserer Knochen auf den Film projiziert und festgehalten werden.
Dies ist eine Röntgenaufnahme eines einjährigen Mädchens. Kannst du den Schatten von dem sehen, was sie verschluckt hat?
Röntgenbild einer 1-Jährigen, das eine Nadel zeigt, die sie verschluckt hat
Wir verwenden Satelliten mit Röntgendetektoren, um Röntgenastronomie zu betreiben. In der Astronomie sind Dinge, die Röntgenstrahlen abgeben (wie Schwarze Löcher), wie das Röntgengerät des Zahnarztes, und der Detektor auf dem Satelliten ist wie der Röntgenfilm.
Was zeigt uns das Röntgenlicht?
Viele Dinge im Weltraum geben Röntgenstrahlen ab, darunter Schwarze Löcher, Neutronensterne, Doppelsternsysteme, Supernovaüberreste, Sterne, die Sonne und sogar einige Kometen!
Die Erde leuchtet in vielen Arten von Licht, einschließlich des energetischen Röntgenbandes. Eigentlich leuchtet nicht die Erde selbst, sondern nur die Polarlichter, die hoch in der Erdatmosphäre entstehen. Diese Aurora werden durch geladene Teilchen von der Sonne verursacht.
Röntgenbild der Erde (Credit: Polar, PIXIE, NASA)
Links ist das erste Bild der Erde im Röntgenbereich, aufgenommen im März 1996 mit dem Polar-Satelliten in der Umlaufbahn. Der Bereich mit der hellsten Röntgenemission ist rot. Die energiereichen geladenen Teilchen von der Sonne, die Polarlichter verursachen, regen auch Elektronen in der Magnetosphäre der Erde an. Diese Elektronen bewegen sich entlang des Erdmagnetfeldes und treffen schließlich auf die Ionosphäre der Erde, wodurch die Röntgenstrahlung entsteht. Diese Röntgenstrahlen sind nicht gefährlich, da sie von den unteren Teilen der Erdatmosphäre absorbiert werden.
Viele Dinge im tiefen Weltraum geben Röntgenstrahlen ab. Viele Sterne befinden sich in Doppelsternsystemen – das bedeutet, dass zwei Sterne einander umkreisen. Wenn einer dieser Sterne ein schwarzes Loch oder ein Neutronenstern ist, wird dem normalen Stern Material entzogen. Dieses Material fließt spiralförmig in das Schwarze Loch oder den Neutronenstern und erhitzt sich dabei auf sehr hohe Temperaturen. Wenn etwas auf über eine Million Grad erhitzt wird, sendet es Röntgenstrahlen aus
Erfahren Sie mehr über Röntgenstrahlen!