Чорне тіло
§ 6. Методи астрофізичних досліджень
2. Чорне тіло
Як відомо з курсу фізики, атоми можуть випромінювати або поглинати енергію електромагнітних хвиль різної частоти – від цього залежать яскравість і колір того чи іншого тіла. Для розрахунків інтенсивності випромінювання вводиться поняття так званого чорного тіла, яке може ідеально поглинати й випромінювати електромагнітні коливання в діапазоні всіх довжин хвиль (неперервний спектр).
Зорі випромінюють електромагнітні хвилі різної довжини X, але в залежності від температури поверхні
Чорне тіло поглинає всю енергію, яка падає на його поверхню, і всю енергію перевипромінює
Рис. 6.1. Спектр випромінювання зорі з температурою Т=5800 К. Западини на графіку відповідають темним лініям поглинання, які утворюють окремі хімічні елементи
У природі абсолютно чорних тіл не існує, навіть чорна сажа поглинає не більше ніж 99% електромагнітних хвиль. З іншого боку, якби абсолютно чорне тіло тільки поглинало електромагнітні хвилі, то з часом температура такого тіла стала б нескінченно великою. Тому чорне тіло випромінює енергію, причому поглинання і випромінювання можуть відбуватися в різних частотах. Однак при деякій температурі встановлюється рівновага між випромінюваною та поглиненою енергіями. Залежно від рівноважної температури колір абсолютно чорного тіла не обов’язково буде чорним – наприклад, сажа в печі при високій температурі має червоний або навіть білий колір.
Рис. 6.2. Розподіл енергії у спектрі випромінювання зір. Колір зір визначає температуру поверхні Т: сині зорі мають температуру 12000 К, а червоні – 3000 К. При збільшенні температури на поверхні зорі зменшується довжина хвилі λmax яка відповідає максимуму енергії випромінювання
