Как определить эффективную температуру солнца если известна его светимость

Как определить эффективную температуру солнца если известна его светимость

Определите эффективную температуру Солнца, если известно его светимость (L= 3,85*10 26 Вт)

Ответы и объяснения 1

Формула: * σ * π
σ — постоянная Стефана-Больцмана, которая равна ; R — радиус Солнца, который равен 695700000 м; π — число пи, примерно равное 3,14.
K

Надеюсь, я нигде не напутала. Настоящее значение эффективной температуры Солнца — примерно 5713 K или примерно 6000 градусов Цельсия.

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

• Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
• Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
• Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

• Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
• Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
• Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
• Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Другие предметы.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

В данном разделе публикуются вопросы и ответы на них к непопулярным предметам.

Источник

Как определить эффективную температуру солнца если известна его светимость

Утром солнышко взойдет –
Кто может средство отыскать,
Чтоб задержать его восход,
Остановить его закат?
Н. Рубцов

Цель: Рассмотреть общие сведения о Солнце и его наблюдении. Рассмотреть законы Стефана-Больцмана и Вина, в применении к звездам на примере Солнца.

Задачи:
1. Обучающая: Ввести понятия: спектр Солнца (непрерывный спектр со множеством фраунгоферовых линий), химический состав Солнца, Солнце как раскаленный плазменный шар, вращение Солнца, солнечная постоянная, светимость, размер и масса, применимость законов Стефана-Больцмана и Вина к звездам на примере Солнца, его физические характеристики, их сравнение с другими звездами. Заинтересовать учащихся наблюдениями Солнца (на экране, укрепленном на школьном телескопе) и предупредить о недопустимости непосредственного наблюдения Солнца в телескоп или бинокль..
2. Воспитывающая: Отметить несостоятельность предрассудков и суеверий, связанных с появлением солнечных пятен, что Солнце, издавна считавшееся самым могущественным божеством, представляет собой небесное тело (звезду), природа которого качественно отличается от природы других тел Солнечной системы.
3. Развивающая: Выделить главное в теме урока: в отличие от планет и их спутников, астероидов и комет Солнце представляет собой самосветящееся небесное тело, излучающее свет и тепло (их источник – физические процессы, происходящие в недрах Солнца). Поставив ряд вопросов, касающихся природы Солнца и получивших научное объяснение в относительно недалеком прошлом (размеры и масса Солнца, химический состав и температура, источники энергии и др.), заинтересовать учащихся соответствующими проблемными ситуациями. В астрономическом кружке (если есть) организовать систематические наблюдения (зарисовку пятен на экране с последующим подсчетом относительных чисел пятен и построением графиков.

Знать:
I-й уровень (стандарт) —
II-й уровень — что собой представляет Солнце, его физические характеристики, их сравнение с другими звездами, формулы светимости и законов Стефана-Больцмана и Вина, постоянные.

Уметь:
1-й уровень (стандарт)- производить простые расчеты с использованием формул законов Стефана-Больцмана и Вина, светимости, определения размеров.
II-й уровень — производить расчеты по всем формулам, изученным на уроке: законам Стефана-Больцмана и Вина, светимости, определения размеров. Выводить при решении формулы в общем виде.

Оборудование: плакат «Солнце», видеофильм «Астрономия» часть 2 фр.4 «Свет Солнца», таблица — приложения. CD- «Red Shift 5.1» Лекции- «Солнце», Рассказы о Вселенной — «Солнце». Фотографии и иллюстрации астрономических объектов из мультимедийного диска «Мультимедиа библиотека по астрономии», графика из ЦОР (ниже). что собой представляет Солнце, его физические характеристики, формулы светимости и законов Стефана-Больцмана и Вина.

Межпредметные связи: природоведение и физическая география (элементарные представления о Солнце как источнике света и тепла на Земле), физика (спектральный анализ, понятие о плазме), химия (элементы периодической системы Менделеева – водород и гелий), математика (вычисления, необходимые для решения задач), обществоведение (взаимосвязь явлений природы).

II Новый материал
1. Введение
а) Солнце — колоссальный источник энергии. Играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир Земли (растительность, жизнь) обязаны Солнцу. Солнце не только источник тепла и света, но и первоначальный источник других видов энергии (нефти, угля, воды, ветра и т.д.). Ученые работают над практическим применением неиссякаемой энергии.
б) Солнце — издавна объект поклонения. Самое могущественное божество, культ непобедимости. Гелиос-бог древних греков, Ярило — бог у славян и т.д. Солнцу воздвигали храмы, слагали гимны, приносили жертвы.
в) Солнце — рядовая звезда (возраст 4,8 млрд. лет, сформировалось примерно 4,59 миллиарда лет назад)-желтый карлик, управляет движением всех тел Солнечной системы. Изучая Солнце — мы сумеем узнать многое о явлениях и процессах, происходящих на других звездах, недоступных наблюдению из-за огромной удаленности.

2. Наблюдение за Солнцем – нельзя смотреть без защиты глаз темным светофильтром (закопченное стекло, засвеченная пленка, а лучше затмение наблюдать через стекло масти электросварки).
Нельзя наблюдать через телескоп даже со светофильтром — на окулярном конце ставят белый лист, в обсерваториях наблюдения ведут с помощью специальных солнечных телескопов (Крымской астрофизической обсерватории, Шемахинской астрофизической обсерватории, (Азербайджан), Пулковской обсерватории и других).
Что можно увидеть: пятна, факелы возле пятен на краю диска, протуберанцы, вспышки и так далее.

3. Вращение. Если сравнивать несколько последовательных фотографий Солнца (или наблюдений) то по пятнам можно определить что Солнце вращается. Точный период вращения установил астроном Ричард Кристофер КЭРРИНГТОН (1826-1875, Англия) в 1863г →экватор 24,96 сут, на широте 35 о — 26,83 сут, вблизи полюсов ≈30 сут, т.е. Солнце не твердое тело. Линейная скорость на экваторе ≈2 км /с.
Направление вращения — вокруг своей оси в направлении движения планет. = Открыл вращение в декабре 1610г Г.Галилей в ходе первых телескопических наблюдений. А где еще встречается такое вращение, как у Солнца? (планет гигантов)

4. Размер (Пример N7, стр51)

5. Масса — находим по третьему уточненному закону Кеплера (Солнце-Земля, Земля-Луна).

6. Светимость (L)
В ходе измерений на Земле и с КА в течении нескольких лет установлено количество получаемого Землей тепла от Солнца и получено значение солнечной постоянной. Солнечная постоянная
q=1367 Вт/м 2 =1367 Дж/м 2. с ≈ 1400 Вт/м 2
(получаемая энергия суммарно всех видов излучения: видимого, инфракрасного и ультрафиолетового и т.д., хотя общая светимость Солнца изменяется на 0.1% или на 1.3 Вт/м² в пределах 11-летних циклов активности, что было определено в ходе наблюдений последних трех циклов солнечной активности из космоса).
Тогда на радиусе орбиты Земли (учитывая полностью всю сферу орбиты Земли), можно установить количество энергии, излучаемой Солнцем (т.е. светимость).
L _? =q _? . S _{сферы шара} =q _? . 4 π R _{орб ⊕} 2 =136 7 . 4 . 3,1415 . (149,6 . 10 9 ) 2 =3,876 . 10 26 Вт/c.
По сравнению с другими звездами 1,3 . 10 -5 L _? ? . 10 5 L _?

7. Температура ( T ) -определяют разными способами, основанными на открытых на Земле физических законах.
1. Способ: Из светимости Солнца выясним энергию, излучаемую единицей поверхности Солнца в единицу времени.

Закон установлен экспериментально Йозев Стефан ( 1879г, Австрия) и доказал теоретически Людвиг Больцман ( 1884г, Австрия). В данном случае Солнце считается абсолютно черным телом , т.е. идеальный накопитель излучения и излучатель (реально только ≈ ).

2. Способ: Экспериментально определяют λ_max соответствующую максиму излучаемой энергии.
Закон излучения открыл в 1896г Вильгельм Вин (1864-1928, Германия).

это желтая линия , поэтому и Солнце желтое (т.к max излучения приходится на желтые лучи). Если брать λ в см, то получим формулу

Итог: Как определить вращается ли Солнце?
Каков размер, масса, температура Солнца?
Закон Вина, Стефана-Больцмана?
Из чего состоят звезды?

Это на поверхности , а глубже температура больше. В таком состоянии вещество находится в газообразном состоянии, причем многие атомы ионизированы, т. е Солнце- раскаленный газовый (плазменный) шар.

8. Химический состав Когда-то считали что никогда не узнают из чего состоят звезды.
Еще И.Ньютон (1643-1727,Англия) в 1665г открыл дисперсию (разложил свет в спектр).
= В 1814г Йозеф Фраунгофер (1787-1826, Германия)- один из основателей спектроскопии открыл в спектре Солнца и зарисовал 580 темных линий, определил и описал длины волн 754 линий поглощения к 1817г (т.е спектр Солнца- непрерывный спектр пересечений темными линиями- фраунгоферовыми. В настоящее время в спектре зарегистрировано более 30000 линий, принадлежащих 72 химическим элементам).
= В 1859г Густав Кирхгоф (1824-1887, Германия) и Роберт Бунзен (1811-1899, Германия) открыли спектральный анализ (Кирхгоф создал модель абсолютно черного тела) «Газы поглощают те длины волн, которые излучают в нагретом состоянии»
По спектру обнаружено 72 химических элементов на Солнце, никаких неземных нет . Самые распространенные на Солнце элементы – 73,46 % водорода, и 24,85 % — гелия (“солнечный газ” –открыт сперва на Солнце в 1868г Джозеф Локьер), а на Земле гелий обнаружен лишь в 1895г.
Все звезды в основном состоят из Н и Не (это основные химические элементы Вселенной).

В настоящее время известны несколько «двойников» Солнца, которые являются практически полными аналогами нашей звезды по массе, светимости, температуре (±50 К), металличности (±12 %), возрасту (±1 млрд лет) и т. дАналоги Солнца

III. Закрепление материала (самостоятельное решение, при необходимости совместный разбор).
Задача 1. №5 * , стр. 109. За 27 суток, против 25 сут. (т.е на 2 больше). Это потому, что за данное время и Земля сместится в направлении вращения Солнца , а смещение если рассчитать в градусах (оборота).

Задача 2. Под каким углом на Солнце с Земли можно видеть пятно размером с Землю. Будет ли пятно видно невооруженным глазом.
(Большие пятна можно наблюдать невооруженным глазом когда Солнце близко к горизонту и находится в дымке. Так в марте 1989г наблюдалось пятно невооруженным глазом. В летописях китайских есть записи о пятнах за 800 лет до н.э).

Невооруженным глазом пятно не увидите, так как разрешаемость глаза не менее 1′ =60″.

Задача 3. Как изменится светимость Солнца, если при той же температуре размер Солнца увеличится в 2 раза?

Задача 4. Какую температуру имеет раскаленная вольфрамовая нить электролампочки, если максимум энергии приходится на λ=1,1 . 10 -5 см.

Задача 5. Вычислите температуру, которое имело бы Солнце, если бы его светимость была в 16 раз меньше при тех же размерах.
(Решение аналогично Задаче 3, T _? =3000K)

• CD- «Red Shift 5.1» — дать характеристики Солнцу в данный момент времени

Дома:sect; 18, вопросы стр. 108-109 Третье дневное астрономическое наблюдение (наблюдение Солнца в телескоп)

Урок оформили члены кружка “Интернет технологии”, 2002г: Позняк Виктор (10кл) и Березуцкая Аня (11кл).

Источник