température du soleil
DESCRIPTION
Température du Soleil. Corps solides incandescents. La surface émettrice d’un corps solide très chaud. peut être comparée à une infinité de petits oscillateurs, sources en vibration donnant chacune une radiation. de longueur d’onde l. L’ensemble des radiations forme un. spectre continu. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Température du SoleilTempérature du Soleil
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Corps solides incandescentsCorps solides incandescents
La surface émettrice d’un corps solide très chaud
peut être comparée à une infinité de petits oscillateurs, sources en vibration donnant chacune une radiation
de longueur d’onde
L’ensemble des radiations forme un
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Corps solides incandescentsCorps solides incandescents
La répartition de l’énergie dans ce spectre dépend de
la température de la source
Généralement, on ne peut lier par des lois simples, les propriétés du rayonnement d’un solide à sa température
le corps noir
Les physiciens ont été amené à envisager un corps idéal appelé
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Les mystères du corps noirLes mystères du corps noir
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Un corps noir est une enceinte fermée
contenant des particules et des photonsen équilibre thermique
Un rayonnement existe en son sein,mais c’est un milieu complètement absorbant
le rayonnement reste à l’intérieur du corps
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
En pratique, les lois du rayonnement restent approximativement valables
tant que les pertes d’énergie sont négligeables devant l’énergie emmagasinée dans le corps
Mais comment peut-on l’observer ???
On fait un tout petit trou dans sa paroi et on regarde à l’intérieur
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Les trois lois du rayonnement Les trois lois du rayonnement
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
La puissance totale P rayonnée par un corps noir de surface S, est proportionnelle à
la quatrième puissance de sa température absolue T
P = S . . T4
avec = 5,669 = 5,669 . 10-8 W . m-2 . K-4
Loi de Stefan (1879)Loi de Stefan (1879)
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
La longueur d’onde La longueur d’onde maxmax qui correspond au qui correspond au
maximum de rayonnement émis par un corps noir, maximum de rayonnement émis par un corps noir,
est inversement proportionnelle à sa température absolue est inversement proportionnelle à sa température absolue TT
maxmax... T = 2,888 . 10. T = 2,888 . 10-3-3 m.Km.K-1-1
Loi de Wien (1893)Loi de Wien (1893)
Ce maximum d’intensité pour une longueur d’onde donnéeconfère au corps sa couleur dominante
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Loi de Planck (1900)Loi de Planck (1900)
ou loi du « corps noir »ou loi du « corps noir »
La distribution spectrale de la lumière émise
par un corps noirne dépend que
de sa température.
Inte
nsité
lum
ineu
se
Longueur d’onde
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
h : constante de Plank = 6,626 . 10-34 J . s
k : constante de Boltzmann = 1,380 . 10-23 J . K-1
c : vitesse de la lumière dans le vide = 2,998 . 108 m . s-1
Pour chaque longueur d ’onde un corps noir de température T
donne un rayonnement d ’intensité I
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Cas des étoilesCas des étoiles
Un photon émis au centre de l ’étoile a beaucoup de mal à en sortir :il est absorbé, réémis, réabsorbé, réémis…..des milliards de fois avant de sortir
Le milieu est si opaque, qu’il se comporte un peu comme une boite fermée
Les photons qui s’échappent traversent successivement des milieux de plus en plus froids et la distribution de leurs énergies s’adapte à la
température : il y a localement une sorte d ’équilibre
Le spectre émis par une étoile « ressemble » au spectre du corps noirdont la température est proche de celles des régions superficielles
C’est étrange !!!
On assimile le rayonnement des étoiles rouges, bleues, ou blanches,
au rayonnement du corps noir !
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Soleil
L ’énergie totale rayonnée(aire sous la courbe)
correspond à celle d’un corps noir à 5 800 K
Le rayonnement solaire.Le rayonnement solaire.
max du Soleil(sommet de la courbe)
correspond à celle d’un corps noir à 6 200 K
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Température superficielle du SoleilTempérature superficielle du Soleil
P Soleil = 4 r2 . . T4
r = 6,960 . 108 m
Loi de Stefan appliquée au Soleil :Loi de Stefan appliquée au Soleil :
Puissance totalePuissance totale P P rayonnée par un corps de surface rayonnée par un corps de surface SS à la température à la température TT
P = S . . T4 avec = 5,669 = 5,669 . 10-8 W . m-2 . K-4
Rappel de la Loi de Stefan :Loi de Stefan :
rayon du Soleil :
surface du Soleil : S = 4 r2
Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon
Température de la surface du SoleilTempérature de la surface du Soleil
T
m . c.
t. s
R
rH .A .
2
2
f i4 1. .