Введение
Температура черного тела, излучающего такое же общее количество электромагнитного излучения. Эффективная температура тела, такого как звезда или планета, – это температура черного тела, которое излучает такое же общее количество электромагнитного излучения. Эффективная температура часто используется для оценки температуры поверхности тела, когда кривая излучательной способности тела (как функция длины волны) неизвестна. Если суммарная излучательная способность звезды или планеты в соответствующем диапазоне длин волн меньше единицы (меньше, чем у черного тела), то фактическая температура тела будет выше эффективной температуры. Низкая суммарная излучательная способность может быть обусловлена свойствами поверхности или атмосферы, например, парниковым эффектом.
The effective temperature of a body such as a star or planet is the temperature of a black body that would emit the same total amount of electromagnetic radiation. Effective temperature is often used as an estimate of a body's surface temperature when the body's emissivity curve (as a function of wavelength) is not known. When the star's or planet's net emissivity in the relevant wavelength band is less than unity (less than that of a black body), the actual temperature of the body will be higher than the effective temperature. The net emissivity may be low due to surface or atmospheric properties, such as the greenhouse effect.
Звезда
Эффективная температура звезды — это температура черного тела с такой же светимостью на единицу площади поверхности, как у звезды, и определяется в соответствии с законом Стефана — Больцмана. Обратите внимание, что общая (болометрическая) светимость звезды равна , где R — звездный радиус. Определение звездного радиуса, очевидно, не является простым. Более точно эффективная температура соответствует температуре на радиусе, который определяется определенным значением оптической глубины Россленда (обычно 1) в звездной атмосфере. Эффективная температура и болометрическая светимость — два фундаментальных физических параметра, необходимых для размещения звезды на диаграмме Герцпрунга — Расселла. И эффективная температура, и болометрическая светимость зависят от химического состава звезды. Эффективная температура Солнца составляет около fmt= запятой. Номинальное значение, определенное Международным астрономическим союзом для использования в качестве единицы измерения температуры, равно fmt= запятой. У звезд наблюдается уменьшающийся температурный градиент, от центрального ядра к атмосфере. «Температура ядра» Солнца — температура в центре Солнца, где происходят ядерные реакции, — оценивается в 15 000 000 К.
Цветовой индекс звезды указывает на ее температуру, от очень холодных — по звездным стандартам — красных M-звезд, которые сильно излучают в инфракрасном диапазоне, до очень горячих синих O-звезд, которые излучают в основном в ультрафиолетовом диапазоне. В литературе существует множество соотношений между цветовым индексом и эффективной температурой. Эти соотношения также в меньшей степени зависят от других звездных параметров, таких как звездная металличность и поверхностная гравитация. Эффективная температура звезды указывает на количество тепла, которое звезда излучает на единицу площади поверхности. Последовательность звездных классификаций от самых горячих поверхностей до самых холодных известна как O, B, A, F, G, K, M.
Красной звездой может быть крошечный красный карлик — звезда со слабой выработкой энергии и небольшой поверхностью, или раздутая гигантская или даже сверхгигантская звезда, такая как Антарес или Бетельгейзе, каждая из которых генерирует гораздо больше энергии, но излучает ее через настолько большую поверхность, что светимость на единицу площади поверхности невелика. Звезда, расположенная в середине спектра, например, скромное Солнце или гигант Капелла, излучает больше энергии на единицу площади поверхности, чем слабые красные карлики или раздутые сверхгиганты, но гораздо меньше, чем такие белые или синие звезды, как Вега или Ригель.
Земля эффективная температура
Альбедо Земли составляет около 0,306, а солнечная освещенность (L / 4 π D2) на среднем радиусе орбиты 1,5 × 108 км. Планета вращается довольно быстро, поэтому отношение площади можно оценить как. Расчет при ε=1 и с использованием остальных физических констант дает эффективную температуру Земли. Фактическая температура поверхности Земли составляет в среднем по состоянию на 2020 год. Разница между этими двумя значениями называется парниковым эффектом. Парниковый эффект обусловлен поглощением теплового излучения материалами в атмосфере (парниковыми газами и облаками) и уменьшением излучения в космос, то есть снижением излучательной способности планеты в отношении теплового излучения с ее поверхности в космос. Подстановка температуры поверхности в уравнение и решение относительно ε дает эффективную излучательную способность около 0,61 для Земли с температурой 288 К. Кроме того, на основе этих значений рассчитывается исходящий поток теплового излучения (при ε=0,61, наблюдаемый из космоса) по сравнению с потоком теплового излучения с поверхности (при ε≈1 на поверхности). Оба потока близки к интервалам достоверности, представленным в докладах МГЭИК.
The actual temperature of Earth's surface is an average as of 2020. The difference between the two values is called the greenhouse effect. The greenhouse effect results from materials in the atmosphere (greenhouse gases and clouds) absorbing thermal radiation and reducing emissions to space, i. e., reducing the planet's emissivity of thermal radiation from its surface into space. Substituting the surface temperature into the equation and solving for ε gives an effective emissivity of about 0.61 for a 288 K Earth. Furthermore, these values calculate an outgoing thermal radiation flux of (with ε=0.61 as viewed from space) versus a surface thermal radiation flux of (with ε≈1 at the surface). Both fluxes are near the confidence ranges reported by the IPCC.