interaktívne zoznámenie s kozmom

Žiarenie čierneho telesa

Každé teleso s teplotou vyššou ako je absolútna nula vyžaruje do okolitého priestoru elektromagnetické žiarenie. Absolútna nula je teplota 0 K, alebo -273,15 °C. Je to teplota, pri ktorej úplne ustáva pohyb častíc látky. Je to prakticky nedosiahnuteľná teplota, súčasnými technológiami však sme schopní vytvoriť teploty len nepatrný zlomok stupňa nad absolútnou nulou.

Vlnová dĺžka, na ktorej toto teleso najviac vyžaruje, závisí od jeho teploty. Čím väčšia je teplota telesa, tým kratšiu vlnovú dĺžku má žiarenie, ktoré vysiela do priestoru. Táto vlnová dĺžka sa dá jednoducho vypočítať podľa vzťahu λ_max=b/T kde b je konštanta b=2,898.10^-3 m.K a T je teplota povrchu telesa v Kelvinoch.

Železný kutáč v tme pri izbovej teplote okolo 20 °C (273 K) neuvidíme. Do okolia vyžaruje elelektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou okolo 10 μm, čo je vlnová dĺžka neviditeľného, infračerveného žiarenia. Keď ho však začneme zahrievať, začne sa jeho teplota zvyšovať a s ňou sa bude skracovať vlnová dĺžka žiarenia, ktorá pri určitej teplote začne patriť do viditeľnej časti spektra, na ktorú sú citlivé naše oči. Rozžeravený kutáč začne byť vidno, nadobudne červenú farbu. Keby sme ho boli schopní zohriať na stále vyššie teploty (a predpokladali, že sa kutáč ani pri vysokých teplotách neroztaví), sledovali by sme, ako sa jeho farba mení od červenej cez oranžovú a žltú a postupne by nadobudol modravú farbu. Pri ďalšom zohrievaní by bol už tak horúci, že vlnová dĺžka, na ktorej vyžaruje, by bola za viditeľným úsekom spektra a kutáč by vysielal neviditeľné ultrafialové žiarenie a opäť by ho prestalo byť vidno. To je však idealizovaný prípad, v skutočnosti by sa kutáč pri takých vysokých teplotách už dávno roztavil.

Aby bolo možné jednoducho pracovať so žiarením telies, bol zavedený fyzikálny model: absolútne čierne teleso. Je to idealizované teleso, ktoré dokonale pohltí všetku energiu svetla, ktoré naň dopadá a tú vyšle v podobe tepelného žiarenia. V praxi sa ako čierne teleso správa napríklad dutina so začiernenými vnútornými stenami a malým otvorom, z ktorého žiarenie vystupuje.

Planckova krivka popisuje spektrálne rozdelenie intenzity žiarenia čierneho telesa pri vyznačených teplotách. Túto závislosť popísal v roku 1900 Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 - 1947), za čo dostal v roku 1918 Nobelovu cenu za fyziku. Z grafu je vidno, že s rastúcou teplotou sa vlnová dĺžka maximálneho vyžarovania skracuje a tiež sa zväčšuje množstvo vyžarovanej energie.

To znamená, že ak sa povie, že nejaké žiarenie zodpovedá žiareniu čierneho telesa s teplotou x Kelvinov, tak spektrálna krivka tohto žiarenia bude Planckova krivka príslušnej vlnovej dĺžky.

Žiarenie väčšiny hviezd možno vo väčšine prípadov s dostatočnou presnosťou považovať za žiarenie čierneho telesa. Z toho vyplýva, že ak dve hviezdy majú rôzne teploty, vyžarujú na rôznych vlnových dĺžkach a teda majú aj rôzne farby. Skutočne, ak sa pozrieme napríklad na hviezdu Rigel v súhvezdí Orión, ktorá má takmer 11 000 K, javí sa nám namodralá. Naopak, hviezda Betelguese v rovnakom súhvezdí má povrchovú teplotu necelých 4 000 K a javí sa ako silne načervenalá. Slnko s povrchovou teplotou okolo 6 000 K žiari na vlnovej dĺžke prislúchajúcej žltej farbe.

Pozri tiež...

• Pozorovacie okná
• Spektrá hviezd

Posledná zmena:
Text podľa Sky and Telescope
© 2000 Štefánikova nadácia na podporu astronómie na Slovensku (napíšte nám)