Эффекти́вная температу́ра — параметр, характеризующий светимость (полную мощность излучения) небесного тела (или другого объекта), то есть это температура абсолютно чёрного тела с размерами, равными размерам небесного тела и излучающего такое же количество энергии в единицу времени[1].
В соответствии с законом Стефана — Больцмана светимость сферического абсолютно чёрного тела с радиусом , то есть площадью излучающей поверхности :
.
Где — это постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67⋅10-8 Вт/(м2 К4).
Таким образом, эффективная температура объекта равна температуре абсолютно чёрного тела, с единицы поверхности которого в единицу времени излучается энергия .
В случае небесных тел, окружённых атмосферами, эффективная температура определяется температурой внешнего излучающего слоя атмосферы с оптической толщиной: в случае звёзд — фотосферой, в случае планет — верхними слоями атмосфер. И в случае небесных тел с собственными источниками энергии (звёзды), и в случае небесных тел, получающих энергию от центрального светила (внутренние планеты, атмосферы которых содержат парниковые газы), эффективная температура ниже температуры недр звёзд или поверхностей планет.
Эффективная температура Земли
Земля освещена Солнцем с одной стороны, поэтому величина падающего потока излучения равна:
, где — солнечная постоянная. Вследствие того, что Земля отражает часть излучения, с учётом среднего по всему спектру альбедо Земли поток энергии, поглощённой планетой будет равен:
, где — геометрическое альбедо Земли.
В равновесии поток поглощённой энергии равен потоку излучаемой (выражающейся из закона Стефана-Больцмана), поэтому получаем равенство
откуда следует, что
где — постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67⋅10-8 Вт/(м2 К4).
Откуда численное значение эффективной температуры Земли равно 249 К, или −24 °C.
Реальное значение средней температуры земной поверхности выше указанного благодаря парниковому эффекту. Спектральный максимум солнечного излучения, соответствующий 5500 К, лежит в видимой области, для которой земная атмосфера прозрачна. А спектральный максимум теплового излучения земной поверхности лежит в инфракрасной области. Это инфракрасное излучение поглощается парниковыми газами земной атмосферы и переизлучается со спектральным максимумом, соответствующим температуре воздуха на этих высотах. Так что —24° — это эффективная температура земной атмосферы, как она видна из космоса.
Бычков К. В.Эффективная температура//Физическая энциклопедия: [в 5 т.]/Гл. ред. А. М. Прохоров.— М.: Большая российская энциклопедия, 1999.—Т. 5: Стробоскопические приборы — Яркость.— С.645—646.— 692с.— 20 000 экз.— ISBN 5-85270-101-7.
Ссылки
Archie E. Roy, David Clarke.Astronomy.— CRC Press, 2003.— ISBN 978-0-7503-0917-2.
Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.org внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.
2019-2025 WikiSort.org - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии