Güneşin yüzey sıcaklığı nasıl ölçülür?
Güneşin sıcaklığı çok yüksek ve yüzey sıcaklığı 5500 santigrat dereceye ulaşabiliyor İnsanların şu anda üretebildiği ısıya en dayanıklı malzemeler de bu sıcaklıkta eriyecek. Üstelik güneş dünyadan çok uzaktadır ve güneşin ısısını aletlerle doğrudan ölçmemiz imkansızdır. Bununla birlikte, güneşin yüzeyinin sıcaklığı, güneş spektrumunun analiz edilmesiyle öğrenilebilir.
0 K'den yüksek sıcaklığa sahip herhangi bir nesne için (bu, bilinen herhangi bir nesne için geçerlidir), belirli elektromanyetik dalgalar yayarlar ve elektromanyetik spektrumun şekli sıcaklığa bağlıdır. Örneğin, bir demir parçası ısıtıldığında, sıcaklığı artmaya devam eder ve elektromanyetik spektrum özellikleri de değişmeye devam edecek ve buna karşılık gelen renk de buna göre değişecektir. Demir, sıcaklık düşük olduğunda kırmızı, sıcaklık yüksek olduğunda beyaz görünür.
Siyah bir cisim için (elektromanyetik dalgaları tamamen emen ideal bir nesne), herhangi bir sıcaklıkta, elektromanyetik dalganın yayma gücü ve dalga boyu arasındaki ilişki, Planck'ın kara cisim radyasyon yasası ile tanımlanabilir:
Planck'ın kara cisim radyasyonu yasası
Yukarıdaki formülde, I (, T) emisivite, h Planck sabiti, c vakumdaki ışığın hızı, dalga boyu, k Boltzmann sabiti ve T sıcaklıktır.
Siyah cisim sadece ideal bir nesne olmasına rağmen, yıldızlar ve siyah cisimler arasındaki benzerlik% 99,9'a kadar çıkmaktadır, bu nedenle yıldızlar kara cisimler olarak kabul edilebilir ve Planck yasasına da uyacaklardır. Planck yasasına göre, elektromanyetik dalgaların emisyonu ve dalga boyu arasındaki ilişki belirli bir sıcaklıkta çizilebilir:
Planck'ın kara cisim radyasyonu yasası
Güneş tarafından yayılan elektromanyetik dalga yoğunluğu farklı bantlarda ölçülerek, güneşin elektromanyetik spektrum eğrisi çizilebilir ve ardından eğri, Güneş yüzeyinin sıcaklığının belirlenebilmesi için Planck'ın kara cisim radyasyon yasası tarafından verilen teorik eğri ile uydurulabilir. Sonuçlar, 5499 olan 5772 K'de uyum derecesinin çok yüksek olduğunu, dolayısıyla bu sıcaklığın güneş yüzeyinin sıcaklığı olduğunu göstermektedir.
Güneş radyasyonu spektrumu
Öte yandan siyah cisim radyasyonu ilkesine göre aşağıdaki Stefan-Boltzmann yasası elde edilebilir:
Stefan-Boltzmann yasası
veya
Yukarıdaki formülde, L yıldızın parlaklığını (radyasyon gücü), r yıldızın yarıçapını, ise Stefan-Boltzmann sabitini (5.67 × 10 ^ -8 W / m ^ 2 / K ^ 4), T Yıldızın yüzey sıcaklığını gösterir.
Güneşin parlaklığı ve yarıçapı bilindiği sürece güneşin yüzey sıcaklığının hesaplanabileceği görülebilmektedir.
Uzayda yörüngede dolanan yapay uydular aracılığıyla, dünyanın yörüngesindeki güneş tarafından ışınlanan ışıma gücü S (güneş sabiti olarak da adlandırılır) 1361 W / m ^ 2, yani dünyanın yörüngesinde metrekare başına alan olarak ölçülebilir. Saniyede alınan güneş enerjisi miktarı 1361 J'dir.
Güneş tarafından her yöne birim zamanda yayılan enerji temelde tekdüze olduğundan, güneş parlaklığı ve güneş sabiti aşağıdaki formüle göre bağlanabilir:
L = 4d ^ 2 · S
D, güneş ve dünya arasındaki mesafeyi temsil eder ve boyut yaklaşık 150 milyon kilometredir. Bu nedenle güneş parlaklığı yukarıdaki formülden 3.828 × 10 ^ 26 W olarak hesaplanabilir.
Güneş ile yeryüzü arasındaki uzaklık ve güneşin görünen çapına göre, güneşin yarıçapının yaklaşık 6.957 × 10 ^ 8 m olduğu bilinebilir.
Özetle, Stefan-Boltzmann yasasına güneş parlaklığı ve yarıçap parametrelerini ikame ederek, güneşin yüzey sıcaklığı T5772 K hesaplanabilir.
