température du soleil

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Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon Température du Soleil Température du Soleil

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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 Presentation

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Page 1: Température du Soleil

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Température du SoleilTempérature du Soleil

Page 2: Température du Soleil

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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

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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

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Les mystères du corps noirLes mystères du corps noir

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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

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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

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Les trois lois du rayonnement Les trois lois du rayonnement

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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)

Page 9: Température du Soleil

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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

Page 10: Température du Soleil

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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

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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

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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 !

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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

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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

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Température de la surface du SoleilTempérature de la surface du Soleil

T

m . c.

t. s

R

rH .A .

2

2

f i4 1. .