Température du Soleil

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

2. 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 Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

3. Corps solides incandescents La répartition de l’énergie dans ce spectre dépend de latempératurede la source Généralement, on ne peut lier par deslois simples, les propriétés du rayonnement d’un solide à sa température Les physiciens ont été amené à envisager un corps idéal appelé le corps noir Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

4. Les mystères du corps noir Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

5. Un corps noir est uneenceinte fermée contenant des particules et des photons en 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

6. Mais comment peut-on l’observer ??? En pratique, les lois du rayonnement restent approximativement valables tant que les pertes d’énergie sont négligeables devant l’énergie emmagasinée dans le corps  On fait un tout petit trou dans sa paroi et on regarde à l’intérieur Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

7. Les trois lois du rayonnement Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

8. Loi de Stefan (1879) La puissance totaleP 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 . 10-8 W . m-2 . K-4 Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

9. Loi de Wien (1893) La longueur d’onde max qui correspond au maximum de rayonnement émis par un corps noir, est inversement proportionnelle à sa température absolue T max.. T = 2,888 . 10-3m.K-1 Ce maximum d’intensité pour une longueur d’onde donnée confère au corps sa couleur dominante Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

10. Intensité lumineuse Longueur d’onde Loi de Planck (1900) ou loi du « corps noir » La distribution spectrale de la lumière émise par un corps noir ne dépend que de sa température. Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

11. Pour chaque longueur d ’onde l un corps noir de température T donne un rayonnement d ’intensité Il 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 Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

12. C’est étrange !!! Cas 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 noir dont la température est proche de celles des régions superficielles On assimile le rayonnement des étoiles rouges, bleues, ou blanches, au rayonnement du corps noir ! Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

13. Soleil lmax du Soleil (sommet de la courbe) correspond à celled’un corps noir à 6 200 K L ’énergie totale rayonnée (aire sous la courbe) correspond à celle d’un corps noir à 5 800 K Le rayonnement solaire. Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

14. Puissance totale P rayonnée par un corps de surface S à la température T P = S . . T4 avec  = 5,669 . 10-8 W . m-2 . K-4 Température superficielle du Soleil Rappel de la Loi de Stefan : Loi de Stefan appliquée au Soleil : rayon du Soleil : r = 6,960 . 108 m S = 4 r2 surface du Soleil : P Soleil = 4 r2 .  . T4 Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon

15. Température de la surface du Soleil Club d'Astronomie Lycée Saint Exupéry Lyon