دانشمندان چگونه می‌توانند از روی زمین، دمای سطح خورشید را اندازه بگیرند؟

پاسخ اختصاصی به کانوت:

کارشناس ارشد اخترفیزیک٬ پژوهشگر فیزیک خورشید و منجم آماتور باسابقه

اطلاعاتی که از همه‌ی ستاره‌ها به‌ویژه خورشید در مورد دمایشان بدست می‌آید، بر مبنای انرژی (نوری) است که از آن‌ها دریافت می‌شود. برای درک بهتر این موضوع خوب است ابتدا اشاره‌ای به مفهوم جسمِ سیاه داشته باشیم. جسم سیاه (که لزوماً سیاه رنگ نیست!) جسم ایده‌آلی است که همه‌ی انرژی تابشی را که دریافت می‌کند، به‌خود جذب می‌کند. در واقع علت چنین نامگذاری‌ای نیز همین است. اگر همه‌ی نور ورودی به یک جسم جذب و درآشامیده شود و هیچ بخشی از آن بازتاب نشود تا به چشم ناظر برسد، سیاه رنگ دیده می‌شود. همچنین جسم سیاه می‌تواند در همه‌ی طول‌ موج‌ها، از امواج کم انرژی (امواج رادیوئی با طول موج بلند) گرفته تا امواج پرانرژی مثل اشعه‌ی فرابنفش و اشعه‌ی گاما تابش کند. در واقع همه‌ی اجسامی که در اطرافمان هستند دارای نوعی تابش هستند که میزان آن در یک طول موج خاص بیشتر است. هر چه دمای جسمی بالاتر باشد، بیشینه­‌ی انرژی تابشی آن در طول موج‌های کوتاه­تر(یا فرکانس بالاتر) و انرژی بیشتر ساطع می‌شود. اگر دمای تکه‌ی فلزی را بالا ببریم، ابتدا به رنگ قرمز درمی‌آید و در ادامه که دما بالاتر می‌رود، به رنگ سبز یا آبی نیز می‌درخشد. پس هرچه دمای جسم بالاتر باشد تابش بیشتری دارد، یا اگر جسمی دارای انرژی تابشی زیادی باشد به معنای آن است که دمای بالاتری داشته است. همه‌ی اجسام سیاه که تابش می‌کنند دارای طیفی پیوسته هستند. محل قله‌ی نمودار این طیف پیوسته را دمای جسم مشخص می‌کند.

اگر خورشید را به عنوان یک جسمِ تابش‌کننده در نظر بگیریم (که این فرض با تقریب بسیار خوبی درست و منطبق بر واقعیت است) و طیف انرژی آن را به‌دست آوریم و میزان انرژی رسیده از آن (در همه‌ی طول موج‌ها را) جمع کنیم، می‌توانیم با مقایسه‌ی طیف به‌دست آمده با یک جسم سیاه آزمایشگاهی که همان طیف را ایجاد می‌کند، به دمای خورشید پی‌ببریم. دانشمندان این اندازه‌گیری را با ابزارهایی که دارند و معمولاً در ارتفاعات بالای جو انجام می‌دهند (تا از اثر جذب برخی طول موج‌ها با اتمسفر زمین جلوگیری شود) و به این ترتیب دمایی برای سطح (و نه لایه‌های بالاتر) خورشید به‌­دست می‌آورند که دمای مؤثر نامیده می‌شود. البته روش‌های دیگری نیز برای اندازه‌گیری دمای سطح وجود دارد که فقط اندکی در جزئیات تفاوت دارند و اصول اولیه‌ی آن‌ها یکی­‌ است. مثلاً اگر فقط انرژی رسیده از خورشید در یک طول موج (= رنگ) اندازه‌گیری شود، دمایی موسوم به دمای رنگ به­‌دست می‌آید. اعداد حاصل از اندازه‌گیری‌های مختلف کمی تفاوت دارند، اما می‌توان مقدار متوسط ۵۷۰۰ کلوین را به عنوان دمای سطح خورشید در نظر گرفت.

تمام حقوق این سایت برای © 2018 پرسش و پاسخ محفوظ است. خدمتی از کانون نگارش و ترجمه کانوت
قدرت گرفته از وردپرس فارسی