V vsakdanjem življenju je težko najti dva predmeta, ki sta tako radikalno različna po obsegu kot naša svetilnost in običajna sto-vatna žarnica z žarilno nitko: tudi povprečni premer obeh se razlikuje za deset vrst velikosti (~ 1.392 × 10 ^ 9 metrov oziroma ~ 0,05 metra) - vendar oba predmeta sta vira svetlobe in v tem vidiku jih je smiselno primerjati.
Spekter in barvna temperatura
Že od otroštva in prvih neodvisnih fizičnih poskusov (na primer vstavljanje nohta v plamen kuhinjske plinske peči ali pihanje premoga iz ognja), že vemo, da če se materialno telo pravilno segreva, začne žareti - in svetlejše, močnejše ko ga dobimo segrevati.
Znanstvenike že dolgo zanima isto vprašanje, toda za strogo kvantitativni in kvalitativni opis pojava so morali najprej vnesti abstraktni koncept - popolnoma črno telo (črno telo). Bistvo je, da je elektromagnetno sevanje segretega telesa (in svetloba je natančno elektromagnetno sevanje, kot so radijski valovi, rentgenski žarki itd.) Načeloma odvisno od tega, kakšne valovne dolžine (dele spektra) takšno telo absorbira.
Načelo je preprosto: če se nekaj zelo dobro absorbira v nekaterih območjih, potem je tudi dobro in seva v istih razponih - zato so takšno abstraktno, idealno absorbirajoče in sevajoče telo imenovali "črno". Na poti opazimo, da nepopolna telesa imenujemo "siva" ali "obarvana" - in z ustreznimi spremembami so spet "vezana" na lastnosti črnega telesa.
Torej, imamo črno telo, da pri vsaki temperaturi absorbira vse sevanje na njem, ne glede na valovno dolžino - kako izgleda zakon, ki opisuje njegov spekter? Konec 19. stoletja se je s tega vprašanja ukvarjal fizik I. Stefan, na teoretičnem L. Boltzmannu pa se ustrezni fizični zakon v učbenikih zdaj imenuje zakon Stefan-Boltzmann.Izkazalo se je, da sta dobljena prostornina gostote ravnotežnega sevanja in skupna emisivnost črnega telesa sorazmerna s četrto stopnjo njegove absolutne temperature (spomnimo se, da se absolutna temperatura meri v Kelvinu in se računa od absolutne ničelne temperature, ki je "hladnejša" po našem običajnem "nič Celzija" za približno 273 stopinj ) - in znana "grbava krivulja" "registrirana" v učbenikih fizike.
Kakšne veze ima to z izvirnim vprašanjem? Zelo preprosto: izkaže se, da ustrezno krivuljo za Sonce odlično opisuje krivulja za črno telo s temperaturo ~ 6000 Kelvinov! Hkrati pa je največji maksimum sevanja v območju približno 450 nanometrov (ultravijoličnih!) - zato še enkrat zahvaljujemo svoji atmosferi Zemlje, da je sevanje absorbirala do tiste varne ravni, na kateri bomo lahko vsi živeli na površju planeta na podnevi in ne sedite v luknjah in lezite na površje samo ponoči.
Kaj pa naša žarnica? Tudi njegova rdeča vroča spirala je enaka istemu zakonu, vendar je temperatura, ki izvira približno za polovico sončne temperature (tališče volframa, iz katerega so navadno izdelane žarnice iz žarnice, je ~ 3422 stopinj Celzija, vendar delovna temperatura ne presega ~ 2800 stopinj Celzija) in znaša približno 3000 Kelvinov . Zato se vrh največjega sevanja žarnice z žarilno nitko "premakne" v infrardeče območje in se nahaja v območju enega mikrometra (1000 nanometrov) - to je, da gospodinjska žarnica z žarilno nitko pogosteje "greje" kot "razsvetljevalna" naprava (izkoristek ~ 6% - in manjša je moč, slabši je izkoristek).
Moč
Primerjava skupnih moči žarnice in Sonca jasno kaže monstruozno ločitev astronomskih vrednosti od gospodinjskih: če žarnica v obliki vidne svetlobe in toplote oddaja 10 ^ 2 vata, potem sonce ~ 4 * 10 ^ 26 vatov - skoraj petindvajset vrstni red razlike! Zdaj poskušajte v prostem času izračunati, koliko sto vatnih žarnic bi bilo potrebnih za zamenjavo Sonca in koliko prostora bi zavzeli v Osončju ...
