Як виміряти температуру Сонця та зірок?

Захоплююче завдання і залізна кухня

Будь-хто може зрозуміти, скільки тепла випромінює сонце

Усі вже переживали, що якщо ми піддаємо надлишок води Сонцю влітку, вода нагрівається. Якщо ми поставимо каструлю з водою поруч з кухнею, вона також нагріється.
Як швидко літнє сонце нагріває воду? Це дуже важлива цифра для науки і постійно вимірює інтенсивність сонячного випромінювання.
Припустимо, ми піддаємо воду найяскравішим променям літнього сонця в ємності з чорної олова (наступний малюнок). Передбачається, що повітря нічого не поглинає від сонячного тепла, і це тепло повністю використовується для нагрівання води. В цьому випадку

Сонце випромінює стільки тепла, перпендикулярно до 1 м 2 земної поверхні, скільки 1 літр води підвищує температуру на 20 ° С в хвилину, коротше: 20 кг калорій в хвилину на 1 м 2.

виміряти

Тож виміряйте, скільки тепла випромінює сонце

Що сталося б, якби ми наблизили цю поверхню площею 1 м2 ближче і ближче до Сонця?
Чим ближче ми підійдемо до Сонця, тим тепліше буде дощ на цій поверхні 1 м 2, - Найтеплішим було б, якби ми змогли покласти цю поверхню 1 м 2 на поверхню Сонця.!

Зірочками розраховано на сферу, намальовану радіусом землі. його поверхня в 50 000 разів більша за поверхню Сонця. Оскільки багато гарячих корів тут, на Землі, займають площу 50 000 м 2, вона випромінюється площею 1 м 2 на Сонці. Зрештою, 1 м 2 поверхні Сонця випромінює в 50 000 разів більше тепла, ніж кількість тепла на Землі, перпендикулярно 1 м 2.
Отже, 1 м 2 поверхні Сонця становить 50 000 на хвилину. 20 кілограмів калорій = 1 мільйон кілограмів калорій (ббра).

Кожен м 2 площі поверхні Сонця становить приблизно Він випромінює робочу потужність 100 000 жалюзі. - Це можна було б розрахувати за спостереженням за потеплінням води, що знаходиться на сонці

Це був приємний розрахунок! Все, що нам потрібно було виміряти прогрівання води на сонці. тоді потрібно було запитати у зірочок, у скільки разів поверхня Сонця менша від поверхні сфери, намальованої навколо Сонця, на якій проводилося вимірювання.
Сонячна корова - це кабінка, яка випромінює 1 мільйон кілограмів води з поверхні, випроміненої з 1 м 2 площі поверхні на 1 ° C за 1 хвилину.

Коли наша залізна пластина випромінювала б тепло, як сонце?

Збирати в хатині. Іноді вимірюйте, на скільки градусів прогрілася поверхня. Але в той же час також виміряйте, скільки тепла випромінює кухня.
Виміряти променисте тепло дуже просто: помістіть воду у відповідну ємність неподалік від кухні та відміряйте її термометром, залишивши кілька градусів води нагріватися за 1 хвилину.
Припустимо, поверхня залізної печі настільки гаряча, як варильна поверхня, коли ми готуємо на ній. У цьому випадку варильна поверхня не світиться червоним, а лише гарячим. Якщо виміряти температуру за допомогою відповідного термометра, ми виявимо, що вона становить близько 300 ° C.
Висловіть 300 ° C в абсолютних градусах. Це робиться шляхом додавання 273 градусів. 300 ° C + 273 ° = 573 °. Щоб полегшити підрахунок, давайте мати приблизно 600 абсолютних градусів.

Давайте зробимо a 600 абсолютних градусів температури поруч із водою та помітьте, що вода нагрівається на кілька градусів за 1 хвилину.
Ми побачили б, що кожен квадратний метр цієї 600-градусної, але розжареної кубічної стінки випромінює достатньо тепла, щоб нагріти 1 літр води зі швидкістю 100 градусів на хвилину або 100 кілограмів калібру (ббра).

За нагріванням води, яка тримається близько до поверхні плити, ми можемо дізнатися, скільки тепла випромінює концентратор. - Таким же чином ми можемо виміряти, у скільки разів він випромінює більше, якщо площа його поверхні вдвічі більша.

Йs скільки випромінює та сама поверхня Сонця?
Мільйон кілограмів калорій. Мільйон із 100 - це у 10 000 разів більше.
Тут, під час наших вимірювань, ми дізналися, що 1 м 2 поверхні Сонця випромінює в 10 000 разів більше тепла, ніж 1 м 2 кухні на 600 градусів. .
Хатину слід додатково нагрівати, поки поверхня 1 м 2 не випромінює стільки тепла, скільки Сонце. Якщо цього вдасться досягти, температура кухні буде такою ж високою, як і Сонце.

Вдвічі більше радіаторів випромінює тепло, втричі гарячіше?

Правильно, давайте на кухні горіти енергійніше, нехай температура піднімається. Температура показує підвищення температури: 700. 800. ... 1000 абсолютних градусів. Зараз кухня починає світитись темно.
Продовжуємо стріляти. 1200 абсолютних градусів. просто вдвічі більше 600 градусів.
При 1200 абсолютних градусах плита вже світиться яскраво-червоним, але праска все ще розширює цю температуру.
А тепер давайте поставимо воду поруч із нею і виміряємо, скільки тепла опромінювач удвічі вищий за температуру?

Те саме зробили дослідники, вимірюючи радіаційне тепло. Результатом стало те, що плита з вищою температурою в 2 рази випромінювала не вдвічі більше тепла, а 2 . 2 . 2 . 2 = в 16 разів більше!
Отже, поки 600-градусна кухня випромінює 100 кілограмів калорій на хвилину та на квадратний метр, 1200-градусна кухня випромінює 100 . 16 = 1600 кг калорій випромінює тепло (ббра).
Пропускна труба з вищою температурою в 3 рази (або інше тіло) становить 3 . 3 . 3 . 3 = випромінював би в 81 раз більше тепла!
Якби температура нашої 600-градусної кухні була втричі вищою, ця 1800-градусна кухня випромінювала б у 81 раз більше тепла. Цей випадок не вдалося реалізувати із залізною пластиною, оскільки залізо спочатку розплавилося.
Себадж! У цьому немає необхідності, оскільки ми знайшли правило, закон, на основі якого ми можемо розрахувати, як випромінює кухня при більш високих температурах.

Ми розуміємо мету!

Згідно з нашими вимірами, поверхня Сонця випромінює у 10 000 разів більше, ніж 600-градусна температурна пластина. У скільки разів потрібно обігрівач нагрівати до більш високої температури, щоб випромінювати у 10 000 разів більше?
Виходячи з раніше відомого правила, неважко здогадатися, що температура повинна бути в 10 разів вищою, оскільки тоді 10 . 10 . 10 . 10 = в 10 000 разів більше випромінювання.
Давайте нагріти свою кухню на 600 градусів до температури в 10 разів вище, тоді температура кухні становить 6000 абсолютних градусів.
Скільки випромінює кухня? У 10000 разів більше 600 градусів. Але 600-градусна кухня випромінювала 100 калорій. Тому температура становить 6000 абсолютних градусів 10000 . 100 = 1 мільйон кілограмів калорій на хвилину та на квадратний метр. Так само, як Сонце.!
Оскільки температура нашої поверхні становить 6000 абсолютних градусів, температура поверхні не менш сяючого Сонця становить 6000 абсолютних градусів.
Тут ми з’ясували температуру поверхні Сонця на основі вимірювань, які можна легко виконати на Землі. Крім того, не потрібно було нагрівати кабіну до 6000 градусів, потрібно було лише стверджувати, що тіло, яке вдвічі більше, ніж у три рази сильніше, випромінює в кілька разів більше тепла.
І, звичайно, ми припустили, що поверхня Сонця випромінює, як поверхня залізної печі.

Якої температури є інші зоряні дні?

За допомогою попереднього методу ми можемо обчислити лише температуру поверхні зірок, кількість яких у вхідному випромінюванні може бути виміряна, отже, і величина поверхні, яку можна виміряти. Температура інших зірок визначається на основі іншого виду закону, кольорового зображення зірки.
Результати вимірювань показують, що є зірки, більші за наше Сонце, але є і менші зірки з поверхневою температурою. Відмінності не надто великі.
Температура поверхні зірок, виміряних до цього часу, становить від 3000 до 25000 градусів.
Ми наголошуємо, що за допомогою вимірювань ми завжди можемо виміряти лише температуру поверхні зірки. Ми робимо висновок з теоретичних розрахунків багатомільйонної температури всередині зірок. Наприклад, передбачається підвищення температури на 15-20 мільйонів градусів Цельсія в центральній частині Сонця, яке може становити лише 6000 градусів Цельсія.