איזה מכשיר מודד את טמפרטורת השמש? יובל

ניתן למדוד את טמפרטורת גופים רחוקים על-ידי חקירת הקרינה שהם פולטים, בעיקר קרינת האור הנראה ואור תת (אינפרא)-אדום.
ניתן להבין את העיקרון למדידה באמצעות חימום גוף ברזל.
כאשר מחממים גוף ברזל, ניתן להרגיש את חומו גם לא על-ידי נגיעה ישירה – חום זה הוא קרינה תת-אדומה. ככל שהברזל יתחמם יותר, כך יותר חום יורגש. אם הוא יהא חם דיו, הוא יתחיל לזהור, בהתחלה בגוון אדום עמום, ובשלב מאוחר יותר בלבן בוהק. תהליך זה מתרחש עם כל חומר, ובכלל זה גם עם החומרים בשמש, וניתן להבין מכך כי יש קשר בין טמפרטורת חומרים לקרינה שהם פולטים (בגדול גם פחמים במנגל מתנהגים על-פי אותו עיקרון...).

קרינת גוף שחור - בטמפרטורות שונות שיא הפליטה (עוצמה) הוא באורך גל שונה (תמונה באדיבות ויקיפדיה).

על-פי עיקרון זה ניתן למצוא כי טמפרטורת פני השמש הינה כ-5500 מעלות. לצורך הערכה ניתן להשתמש בחוק ההעתקה של ויין (Wien's Displacement Law ):

כאשר גאמא מקס' הוא אורך הגל (במטרים) בו עוצמת הקרינה היא מקסימלית והוא פונקציה של הטמפרטורה T (במעלות קלווין) ושל קבוע ויין שארכו 0.002898. ניתן לראות כי ככל שטמפרטורת הגוף גבוהה יותר, כך אורך הגל שבו נפלטת מקסימום הקרינה מהגוף קצר יותר (יחס הפוך).

אם נבחן את אור השמש דרך ספקטרו-מטר (מכשיר המשמש למדידת ספקטרום הקרינה של מקורות שונים), נוכל לאמוד את הטמפרטורה שלה על סמך אורך הגל. אנו נראה כי מדובר באורך גל של כ-0.5 מיקרומטר.

דרך אגב, כדי לבצע מדידה מדויקת, רצוי כי נבצע מדידות הקשורות לספקטרום השמש מחוץ לאטמוספרה, כיוון שחלק מאורכי הגל נבלעים, מוחזרים או מפוזרים דרכה.
בעת מדידות מסוג זה יש לשים לב כי הקרינה הנמדדת היא כזו שאכן מקורה בעצם ולא קרינה שמקורה אחר והמוחזרת מהעצם (למשל הצבעים של עצמים על-פני כדור הארץ - זוהי קרינת שמש מוחזרת), וכן כי אנו מפרידים בין קרינה זו לקרינה הנפלטת כתוצאה מתהליכים אחרים כמו תהליכים פלואורוסנטים (קרינה זו היא בדידה ולא רציפה, ועל-כן קל יחסית לבודדה).

מאת: ד"ר לירן שמשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.