Uzupełnienie do postów o promieniowaniu reliktowym

   Posty o promieniowaniu reliktowym, nie dla wszystkich były w pełni zrozumiałe. Śpieszę więc z wyjaśnieniami. Każde ciało jest źródłem promieniowania. Nawet w temperaturze tylko nieco wyższej od zera bezwzględnego (0K = – 273^oC). Przyczyną są ruchy cieplne atomów i cząsteczek ciała. Chodzi o to, że cząstki posiadające ładunek (elektrony, protony), poruszają się ruchem przyśpieszonym (w szczególności gdy dochodzi do zderzeń). Cząstka naładowana, w ruchu przyśpieszonym, jest źródłem promieniowania elektromagnetycznego. Siłą rzeczy, im niższa temperatura, tym energia fotonów promieniowania jest mniejsza – mniejsza częstotliwość (dłuższa fala).   

   Podgrzewając ciało powodujemy wzrost średniej energii kinetycznej cząstek – powodujemy skracanie się fali emitowanego promieniowania. Co ważne, chodzi o średnią energię kinetyczną. [Prędkości chwilowe cząstek tworzących ciało, nie są jednakowe]. Ciało emituje więc różne fotony. Promieniowanie cieplne posiada więc określone widmo, czyli w promieniowaniu tym występują wszelkie częstotliwości (nie jest monochromatyczne). Jeśli temperatura ciała jest wyższa, fotonów o większej energii jest więcej. Pewnej długości fali odpowiada maksimum natężenia (fotony najbardziej reprezentatywne). W promieniowaniu ciała o wyższej temperaturze więcej jest fotonów o dużej energii. W miarę wzrostu temperatury maksimum natężenia przesuwa się ku falom coraz krótszym (na poniższym wykresie – w lewo). Na nim E oznacza natężenie promieniowania. Okazuje się, że długość fali o maksymalnym natężeniu jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury (w Kelwinach). Wyraża to prawo Wiena.

Oto wzór wyrażający to prawo:

                                                                 

                (3)

Tutaj: C – stała,   C = 2,898·10^-3m·K; T – temperatura w skali bezwzględnej, którą nazwać można „temperaturą promieniowania”. Na przykład temperatura promieniowania reliktowego (mikrofalowego) równa jest ok. 2,7 K.

    Rzecz można przedstawić też inaczej. Podgrzewamy ciało. Jeśli robimy to w ciemności, zauważamy, że w pewnej temperaturze (ok. 500^oC) zaczyna świecić. Najpierw świeci na czerwono. W miarę wzrostu temperatury czerwień przechodzi w kolor żółty, i tak dalej, aż do białego żaru. Oznacza to, że reprezentatywne stają się coraz krótsze fale. Gwiazdy o niskich temperaturach powierzchniowych mają barwę czerwoną. Nasze Słońce jest żółte, a jego temperatura powierzchniowa wynosi prawie 6000K. Temperatura gwiazd najgorętszych dochodzi do 30.000K. Tu warto poszukać hasła: Klasyfikacja gwiazd – typy widmowe. https://pl.wikipedia.org/wiki/Typ_widmowy

    Promieniowanie reliktowe jest promieniowaniem cieplnym, którego maksimum odpowiada temperaturze 2,7K. W ciągu kilkunastu miliardów lat, temperatura promieniowania obniżyła się już do tego stopnia.