Photons & Soleil

[Sethrius]

Bonsoir,

je crois avoir entendu dire que la lumière qui nous provient du soleil met un temps non négligeable à nous parvenir. De l'ordre de 100 millions d'années. Quel est la raison de se fort retard ?

Serait-ce la gigantesque pression des couches externes qui s'exerce sur le cœur extrêmement dense et ralenti le flux de lumière ? Ou les photons qui interagissent grandement avec la matière ?

Quant aux neutrinos, sont-ils aussi ralentis que les photons ? En théorie je ne pense pas puisqu'ils n'interagissent que très peu avec la matière baryonique.

Merci de vos réponses.
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[Coincoin]

Salut,
C'est tout à fait ça à un gros détail près : c'est la densité qui compte, pas la pression.
Du coup les photons sont très souvent absorbés et réémis par un atome qui traînait par là.
Quant aux neutrinos, ils interagissent tellement peu avec la matière qu'ils filent tout droit sans problème.

[invité576543]

je crois avoir entendu dire que la lumière qui nous provient du soleil met un temps non négligeable à nous parvenir. De l'ordre de 100 millions d'années. Quel est la raison de se fort retard ?

Ce n'est pas vraiment la lumière, mais l'énergie. C'est le temps moyen entre une réaction nucléaire qui libère de l'énergie, qui va se retrouver sous forme thermique, et l'évacuation de cette énergie sous forme de lumière émise par la surface.

Cordialement,

[erik]

Salut,

Il y'a deux choses différentes, le temps que met un photon émis depuis la "surface" du soleil pour parvenir à la terre et le temps qu'un photon émis au centre du soleil pour parvenir à la surface de celui ci.

Un photon émis à la surface du soleil rejoint la terre en un peu plus de 8 minutes.
Les photons créés au centre du soleil, vont être absorbés/réémis un très grand nombre de fois par la matière présente et donc mettre un temps considérable avant d'atteindre la surface.

Quand au neutrinos, comme tu le dit, ils n'interagissent que très peu avec la matière, et donc ne sont pas "ralentis"

EDIT : croisement, coincoin et michel plus rapide que moi

[A voir en vidéo sur Futura]

[invité576543]

Les photons créés au centre du soleil, vont être absorbés/réémis un très grand nombre de fois par la matière présente et donc mettre un temps considérable avant d'atteindre la surface.

Un problème que pose cette formulation, est que l'énergie d'un photon gamma créé au centre (disons 1 à 10 MeV) est évacuée sous forme de 1/2 à 5 millions de photons lumineux (2 eV chacun).

Sans compter qu'il est strictement impossible de dire que tel photon émis à la surface correspond à tel photon gamma créé au centre.

Cordialement,

[Coincoin]

Quel est le rapport du nombre de photons sur le nombre d'atomes typique dans le Soleil ?

[Sethrius]

Merci à tous pour vos réponses.

Ce n'est pas vraiment la lumière, mais l'énergie. C'est le temps moyen entre une réaction nucléaire qui libère de l'énergie, qui va se retrouver sous forme thermique, et l'évacuation de cette énergie sous forme de lumière émise par la surface.

C'est un "saut de puce" en sommes. Je suppose que le coefficient d'absorption au cœur du soleil doit être énoooorme !!

A propos de ce que vient de dire Michel, la lumière que l'on reçoit est donc émise par la photosphère. Laquelle reçoit son énergie du rayonnement gamma fournie par les réactions de fusion au cœur de l'étoile. Cependant la lumière que l'on observe se situe sur une étendue du spectre s'étalent de 400 à 800 nm. Comment cela se fait-il que la lumière reçu soit bien moins énergétique que l'énergie que la photosphère absorbe (rayonnement gamma).

Cordialement

[Gilgamesh]

Merci à tous pour vos réponses.



C'est un "saut de puce" en sommes. Je suppose que le coefficient d'absorption au cœur du soleil doit être énoooorme !!

A propos de ce que vient de dire Michel, la lumière que l'on reçoit est donc émise par la photosphère. Laquelle reçoit son énergie du rayonnement gamma fournie par les réactions de fusion au cœur de l'étoile. Cependant la lumière que l'on observe se situe sur une étendue du spectre s'étalent de 400 à 800 nm. Comment cela se fait-il que la lumière reçu soit bien moins énergétique que l'énergie que la photosphère absorbe (rayonnement gamma).

Cordialement

En tout point du Soleil il faut imaginer un équilibre matière - rayonnement. Autrement dit, la température de rayonnement est la même que la température de la matière.

Au centre, la température est à 13 MK. Cela correspond à une longueur d'onde max du corps noir de



soit 0,2 nm (5 keV) on est dans le domaine des rayons X

Cette température décroit en gros linéairement de la surface vers l'extérieur et donc la fréquence du rayonnement également. Sous la photosphère on est donc déjà dans le domaine optique - UV.


a+

[Sethrius]

Merci Gilgamesh, j'apprends plein de choses.

Pour rebondir sur cette relation du corps noir :



Donc si je prends la température de surface du soleil 5800K. Alors



Donc la lumière que l'on observe à une longueur d'onde de 500nm ce qui correspond à la couleur verte !!Petit problème ? Sans doute une imprécision du à la température...

Enfin j'ai une dernière question : les satellites qui scrutent l'univers dans les bornes de l'infrarouge prennent des images de galaxie ou l'on observe des gerbes d'étoiles invisible dans le spectre 400/800nm. Cela voudrait dire que certaines étoiles peuvent être "invisibles" pour l'œil humain ?

Cordialement

[Gilgamesh]

Merci Gilgamesh, j'apprends plein de choses.

Pour rebondir sur cette relation du corps noir :



Donc si je prends la température de surface du soleil 5800K. Alors



Donc la lumière que l'on observe à une longueur d'onde de 500nm ce qui correspond à la couleur verte !!Petit problème ? Sans doute une imprécision du à la température...

Non, tu ne te trompe pas le lambda_max du Soleil correspond bien à une longueur d'onde "dans les verts".

Simplement, il ne s'agit que du lambda max. La couleur effective perçue d'un corps noir à la température T résulte de l'addition de toutes les longueurs d'onde du spectre émis.

http://media4.obspm.fr/public/FSU/te.../OBSERVER.html

La couleur apparente d'une étoile ne va pas exactement correspondre à la température de son maximum d'émission. En effet, la couleur perçue par le détecteur va intégrer une bonne part de l'énergie rayonnée, et pas seulement celle au maximum d'émission.
Il ne faut pas oublier que la perception des couleurs dépend intimement de la détection : derrière un filtre rose, on voit la vie en rose ! Les couleurs restituées par une image en couleur, obtenue par composition de 3 images dans 3 filtres différents, vont le plus souvent être très vives (pour des raisons esthétiques) que celles vues à l'œil nu.
On peut néanmoins dégager quelques impressions générales :

* Une étoile de température effective 10000 K, qui rayonne essentiellement dans le proche UV, apparaîtra blanche, à l'œil nu, cette impression résultant de la superposition de toutes les couleurs du spectre.
* Il faut vraiment qu'une étoile soit très froide pour apparaître rougeâtre. Une étoile froide apparaît plutôt orange.
* IL faut de même qu'une étoile soit très chaude pour apparaître bleutée.
* Une étoile apparaît rarement de couleur tirant sur le vert, ou alors uniquement par contraste avec un objet voisin très rouge (ou bien lorsque le rayonnement n'est pas de type corps noir, mais monochromatique dans une raie d'émission telle celle de l'oxygène, suite à un processus d'excitation qui n'a rien à voir avec le corps noir)

Enfin j'ai une dernière question : les satellites qui scrutent l'univers dans les bornes de l'infrarouge prennent des images de galaxie ou l'on observe des gerbes d'étoiles invisible dans le spectre 400/800nm. Cela voudrait dire que certaines étoiles peuvent être "invisibles" pour l'œil humain ?

Cordialement

les étoiles que l'on observe dans l'IR sont derrière une épaisseur de poussières. Les poussières jouent un rôle astrophysiques considérables, notamment et justement dans la formation des étoiles. Ce qui fait que les endroit où se forment les étoiles sont de vrais sac à charbon Ce qui ne facilite pas les observations optiques.

La lumière des jeunes étoiles va réchauffer les poussières qui vont réemettre le rayonnement en fonction de leur température.

Imaginons que l'étoile de rayon R et de température de surface T réchauffe une poussière d'alebdo a à la distance D: la température d'équilibre Tc de la poussière sera de :



Tc et donc lambda_max des poussière va donc être en D^-1/2.

Les étoiles émettant dans l'optique, les poussières seront donc plus visibles dans l'IR.


a+

[Gilgamesh]

Le lecteur attentif aura corrigé

Pour une étoile donnée, le lambda_max des poussières qui réemettent sa lumière va donc être en D^1/2.