Насколько мне известно, абсолютно черное тело является идеальным излучателем. Так как же может быть, что неидеальный излучатель испускает больше излучения, чем черное тело?
Это происходит только в очень ограниченной области около 500 нм , но все же происходит: похоже, что в максимуме он примерно на 15% выше черного тела.
Это кажется невозможным для моего понимания черного тела. Тем более, что как раз для этого и существует значение коэффициента излучения ε , а лучше ε(λ)
Википедия Коэффициент излучения: Количественно коэффициент излучения представляет собой отношение теплового излучения от поверхности к излучению от идеально черной поверхности при той же температуре. Отношение варьируется от 0 до 1
Означает 0 ≤ ε(λ) ≤ 1
Какова правильная интерпретация? Что там делает солнце, кажется, ε(500нм)=1,15?
Полная мощность излучения, излучаемая Солнцем, эквивалентна полной мощности излучения, излучаемого идеальным черным телом с температурой 5778 К и площадью поверхности, равной площади Солнца. Эти 5778 К — эффективная температура Солнца. Спектр Солнца очень близок к спектру черного тела с температурой 5778 К, но есть отклонения. Некоторые из них связаны с поглощением и излучением, но другие являются результатом трех ключевых моментов:
Нет такой вещи, как черное тело. Концепция черного тела — это идеализация, основанная на некоторых упрощающих предположениях. Солнце не совсем удовлетворяет этим упрощающим предположениям.
Эта эффективная температура 5778 К основана на полной мощности излучения, площади под кривой распределения Планка. Если спектр солнечного света не соответствует спектру черного тела 5778 К на некоторых длинах волн, он обязательно должен подняться выше спектра черного тела 5778 К на других.
Основная причина, по которой Солнце не удовлетворяет предположениям, лежащим в основе распределения Планка, заключается в том, что мы видим свет от нескольких источников температуры. Остальная часть этого ответа подробно описывает это
Солнце не твердое тело. У него нет поверхности, от которой исходит излучение. Излучение, которое мы видим от Солнца, исходит главным образом от фотосферы Солнца, слоя толщиной примерно 500 километров вблизи верхней части Солнца. Хромосфера, переходная область и корона находятся над фотосферой. Хотя эти более высокие слои заставляют солнечное излучение отклоняться от кривой идеального черного тела, основным источником является сама фотосфера.
Количество света, прошедшего в пустое пространство, является резко возрастающей функцией расстояния от центра. Однако это не дельта-распределение. Свет, проникающий из этих более глубоких слоев, имеет более высокую температуру, чем слои над ним. Основная часть излучения, которое мы видим от Солнца, исходит из слоя толщиной ~ 500 км, называемого фотосферой. Верхняя часть фотосферы имеет температуру около 4400 К и давление около 86,8 паскалей. Нижняя имеет температуру около 6000 К и давление около 12500 паскалей.
То, что мы видим, представляет собой смесь излучения всей фотосферы. Часть света исходит из верхней части фотосферы, часть из середины, часть из нижней части, примерно утяжеленная давлением. Общий спектр выглядит близким к спектру черного тела с температурой 5778 К, но вклад самой нижней части фотосферы немного отклоняет спектр от идеального, делая его чуть более тяжелым для более коротковолнового излучения.
Функция Планка, описывающая излучение черного тела, является функцией температуры и длины волны:
Спектральный класс Солнца G2V. G2 означает, что температура поверхности Солнца составляет около 5800 К, а не 5250 С (около 5520 К) на вашей диаграмме. Таким образом, излучение, наблюдаемое от солнца , должно быть больше, чем излучение смоделированного черного тела, которое вы показываете.
Ниже представлена функция Планка для эмиттера 5520 К, эмиттера 5777 К и эмиттера 5800 К. И черное тело 5777 K, и 5800 K имеют пик, который примерно на 30% больше, чем у черного тела 5520 K (левая ось — Вт/ср/м). , нижняя ось м).
От Джима в комментариях
Не забывайте о разнице температур на поверхности, свете из более горячих глубин, который в конечном итоге выходит наружу, других явлениях, вызывающих свет (спектральное излучение возбужденных электронов, рекомбинирующих с атомами, а затем снова ионизирующихся, фотонов, образующихся в процессах рассеяния, распада, аннигиляции и т. д.). ) и т. д. Звезда — это сложная система, в которой постоянно происходит множество событий. Можно с уверенностью предположить, что излучение черного тела (хотя и первичный источник) не является единственным источником излучения.
Похоже, что ваше изображение хочет подогнать кривую к большим длинам волн, а не к пику — вот где ваша путаница. Если тебе подходят пики , то уж точно удовлетворен (если вы обратите внимание на приведенный выше комментарий Джима о том, что солнце на самом деле не является чисто черным телом).
Излучение черного тела — это излучение горячего тела. Это излучение происходит от его температуры. Солнце производит энергию, и эта энергия излучается. Часть его излучает из-за чистой температуры поверхности, но есть и другие процессы, которые преобразуют энергию.
Дэйв Коффман
Любош Мотл
Дэвид Хаммен
ПрофРоб