Ποιες πληροφορίες μπορείτε να μάθετε για ένα ουράνιο αντικείμενο μόνο μετρώντας την κορυφή του φάσματος του μαύρου σώματος;

Με τη μέτρηση της κορυφής ενός φάσματος μαύρου σώματος του ουρανού αντικειμένου, μπορείτε να καθορίσετε τη θερμοκρασία επιφάνειας του . Αυτό οφείλεται στον νόμο περί μετατόπισης του Wien, ο οποίος δηλώνει ότι το μήκος κύματος στο οποίο ένα μαύρο σώμα ακτινοβολεί πιο έντονα (δηλ. Η κορυφή του φάσματος) είναι αντιστρόφως ανάλογη προς τη θερμοκρασία του.

Ακολουθεί μια ανάλυση του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί:

* ακτινοβολία μαύρου σώματος: Ένα τέλειο μαύρο σώμα απορροφά όλα τα περιστατικά ακτινοβολίας πάνω σε αυτό και εκπέμπει ακτινοβολία βασισμένη αποκλειστικά στη θερμοκρασία του. Τα πραγματικά ουράνια αντικείμενα δεν είναι τέλεια μαύρα, αλλά συχνά προσεγγίζουν αυτή τη συμπεριφορά.

* Νόμος περί μετατόπισης του Wien: Το μέγιστο μήκος κύματος (λ max ) Η ακτινοβολία ενός μαύρου σώματος σχετίζεται με τη θερμοκρασία του (t) με την ακόλουθη εξίσωση:

λ max =b/t

όπου Β είναι η σταθερά μετατόπισης του Wien (περίπου 2,898 × ​​10 -3 Μ · Κ).

* Προσδιορισμός της θερμοκρασίας: Με τη μέτρηση λ max , μπορείτε να λύσετε για T:

T =b/λ max

Επομένως, μετρώντας την κορυφή του φάσματος του μαύρου σώματος, μπορείτε να συμπεράνετε τη θερμοκρασία της επιφάνειας του ουρανού αντικειμένου.

Παράδειγμα: Εάν παρατηρήσετε ένα αστέρι με μέγιστο μήκος κύματος 500 nm (5 × 10 -7 m), μπορείτε να υπολογίσετε τη θερμοκρασία της επιφάνειας:

T =(2.898 × ​​10 -3 m · k) / (5 × 10 -7 m) =5796 k

Σημαντική σημείωση: Αυτή η μέθοδος υποθέτει ότι το ουράνιο αντικείμενο ακτινοβολεί σαν μαύρο σώμα. Αυτή είναι μια απλούστευση και τα πραγματικά αντικείμενα μπορούν να έχουν αποκλίσεις από αυτή την ιδανική συμπεριφορά. Ωστόσο, παρέχει μια καλή εκτίμηση των επιφανειακών θερμοκρασιών τους.