etoiles et corps noir

[chris28000]

Bonjour à tous,
Pour déterminer la température d'une étoile, on suppose que son spectre est à peu près celui d'un corps noir
Mais qu'est ce qui permet de faire cette supposition?
Merci d'avance.
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[invite40271050]

Corps noir , pas corps noir.
Si je pose la question la premiére réponse est :

"....La température des étoiles Il est possible de déterminer facilement la température d'une étoile grâce à l'analyse spectrale. Il suffit de trouver la longueur d'onde à laquelle l'intensité lumineuse de l'étoile est maximale et d'appliquer la loi qui relie cette longueur d'onde à la température..."

Ca dot donc etre possible .
A+

[Lansberg]

Bonjour,

Pour déterminer la température d'une étoile, on suppose que son spectre est à peu près celui d'un corps noir
Mais qu'est ce qui permet de faire cette supposition?
Merci d'avance.

Dans le cas du Soleil, à basse résolution spectrale, le spectre du soleil se superpose approximativement à celui d'un corps noir de température 5777 K. Mais attention, l'écart à la courbe de corps noir peut être important, en particulier dans l'UV, pour des étoiles chaudes (c'est vrai aussi pour le Soleil dans une moindre mesure).

[chris28000]

Bonjour,



Dans le cas du Soleil, à basse résolution spectrale, le spectre du soleil se superpose approximativement à celui d'un corps noir de température 5777 K. Mais attention, l'écart à la courbe de corps noir peut être important, en particulier dans l'UV, pour des étoiles chaudes (c'est vrai aussi pour le Soleil dans une moindre mesure).

oui d'accord, mais le spectre du soleil n'est il pas également proche du spectre d'un métal chauffé à blanc?

[A voir en vidéo sur Futura]

[EtienDu76]

le spectre du soleil n'est il pas également proche du spectre d'un métal chauffé à blanc?

Le spectre d'un métal dépend de sa composition. Donc non le spectre du soleil n'est pas le même que n'importe quel métal.

Si tu prend un métal qui absorbe tous les rayonnements électromagnétique, ce métal a le même spectre que le corp noir et donc il est proche du spectre du soleil.

[Lansberg]

oui d'accord, mais le spectre du soleil n'est il pas également proche du spectre d'un métal chauffé à blanc?

Non. Le spectre de corps noir du Soleil présente un maximum émissif vers 500 nm (vert) pour 5770 K alors que pour un métal chauffé à blanc le pic émissif se situe dans le proche infrarouge. Cela dépend bien sûr de la température du métal. Il peut apparaître blanc ou rouge car dans son spectre il y a des radiations du domaine visible qui vont donner par "mélange" la couleur perçue.

[chris28000]

merci à tous.

[EtienDu76]

le spectre du soleil n'est il pas également proche du spectre d'un métal chauffé à blanc?

J'apporte une précision à ma réponse qui finalement n'a pas bien répondu à ta question.

Comme je l'ai dit précédemment, le spectre du soleil n'est pas exactement le même que celui d'un métal à haute température. Cependant, le spectre du métal (à plus de 1000K par exemple) se rapproche de celui du corp noir et donc du soleil donc on peut dire que oui, les deux spectres sont "proches", mais pas exactement les mêmes.

[ThM55]

Ce qui permet de faire cette supposition c'est que le transfert d'énergie par les photons du centre vers la surface se fait lentement par un processus de diffusion des photons par la matière et par les électrons expulsés des ions, ainsi que par les atomes qui posséderaient encore des électrons. De mémoire, le temps typique pour que la lumière diffuse du centre vers la surface est de 50000 ans car les photons sont diffusés dans toutes les directions, avec un libre parcours moyen de 1 mm. Autrement dit le soleil est très opaque.

Il y a donc une thermalisation qui rapproche les gaz (matière et photons) de l'équilibre thermodynamique et pour les photons cela donne près de la surface un spectre proche de celui du corps noir. Pas tout à fait, comme on l'a dit, car le soleil n'est évidemment pas globalement à l'équilibre, sinon il serait éteint. Et il y a aussi les raies dans le spectre.

[Lansberg]

De mémoire, le temps typique pour que la lumière diffuse du centre vers la surface est de 50000 ans car les photons sont diffusés dans toutes les directions, avec un libre parcours moyen de 1 mm. Autrement dit le soleil est très opaque.

On est en fait plus près du million d'années que de 50 000 ans.

[ThM55]

C'est possible, ma mémoire n'est plus très fraiche dans ces matières. Je croyais me souvenir d'un libre parcours moyen de l'ordre du millimètre et l'idée qu'on a une sorte de "promenade au hasard" qui donne un temps de parcours de l'ordre de R^2/(lc), l = 1 mm, R=rayon soleil = 7x10^8 m, c= 3x10^8 m/s ce qui donne 2x10^12 secondes, soit environ 50000 ans. Mais il est possible que l soit encore plus petit. Mais ce que je voulais dire par là c'est que le libre parcours moyen est très petit par rapport aux dimensions du soleil, c'est cela qui permet de considérer qu'on a un système qui est près d'un équilibre thermodynamique local, même s'il n'est pas globalement à l'équilibre. Et c'est cela qui permet de dire qu'on a grosso modo un spectre de corps noir.

[stefjm]

Et il y a aussi les raies dans le spectre.

En particulier celle qui a donné son nom à l’Hélium.

[chris28000]

rebonjour,
savez vous où (site ou ouvrage) je pourrais trouver le profil spectral d'un metal, du charbon ou de la lave a haute température?

[Lansberg]

Bonjour,

il n'y a rien de plus simple puisque c'est la première loi de Kirchhoff qui s'applique : "Un gaz, un solide ou un liquide à pression élevée, s'ils sont chauffés, émettent un rayonnement continu qui contient toutes les couleurs."
C'est donc indépendant de la matière. Le spectre obtenu est continu. Si la température augmente, le spectre s'enrichit en courtes longueurs d'onde (bleu, violet) : https://www.pccl.fr/physique_chimie_...t_chimique.htm

En assimilant le solide à un corps noir, les courbes sont donc celles d'un corps noir à la température T, ce que montrent les profils spectraux ci-dessous. Un métal ou de la lave à 1000K (environ 730°C) produiront de la lumière essentiellement dans le rouge/orange du spectre visible et c'est ce qui est perçu à l'œil. Pour une température plus élevée, le spectre s'enrichira en vert/bleu/violet et la couleur perçue passera progressivement au blanc.

[chris28000]

oui mais le fer chauffé à 1400°C est jaune, si on trace le spectre de cette lumière, c'est en décalage avec celui du corps noir à 1400°C qui est plutôt rouge

[Lansberg]

Aucune source de lumière ne correspond exactement à un corps noir parfait, que ce soit une étoile ou un métal incandescent même s'ils peuvent beaucoup s'en rapprocher.
Pour faire correspondre la couleur d'une source lumineuse avec celle d'un corps noir à la température T, il faut s'intéresser à la notion de température de couleur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Temp%C...ure_de_couleur

[chris28000]

Aucune source de lumière ne correspond exactement à un corps noir parfait, que ce soit une étoile ou un métal incandescent même s'ils peuvent beaucoup s'en rapprocher.
Pour faire correspondre la couleur d'une source lumineuse avec celle d'un corps noir à la température T, il faut s'intéresser à la notion de température de couleur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Temp%C...ure_de_couleur

c'est justement pour cela que je demandais "savez vous où (site ou ouvrage) je pourrais trouver le profil spectral d'un metal, du charbon ou de la lave a haute température?"

[EtienDu76]

pourrais trouver le profil spectral d'un metal, du charbon ou de la lave a haute température?

Ce site semble correspondre à ce dont tu cherche:
https://www.spectraplot.com/

c'est la première loi de Kirchhoff qui s'applique : "Un gaz, un solide ou un liquide à pression élevée, s'ils sont chauffés, émettent un rayonnement continu qui contient toutes les couleurs."
C'est donc indépendant de la matière. Le spectre obtenu est continu.

Cette phrase n'est pas tout à fait correcte. Premièrement ce n'est pas la première loi de Kirchhoff (qui correspond à la loi des noeuds en électricité). Deuxièmement, bien que la plupart de gaz solide liquide a haute pression émettent un spectre continu, il y a des exceptions comme les lampes au sodium par exemple

[Lansberg]

Cette phrase n'est pas tout à fait correcte. Premièrement ce n'est pas la première loi de Kirchhoff (qui correspond à la loi des noeuds en électricité).

Voir ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Gustav_Kirchhoff

.....il y a des exceptions comme les lampes au sodium par exemple

On n'est pas dans le cas d'un solide incandescent.

[Gilgamesh]

Cette phrase n'est pas tout à fait correcte. Premièrement ce n'est pas la première loi de Kirchhoff (qui correspond à la loi des noeuds en électricité). Deuxièmement, bien que la plupart de gaz solide liquide a haute pression émettent un spectre continu, il y a des exceptions comme les lampes au sodium par exemple

C'est le même Kirchhoff qui a formulé trois lois de spectroscopie, dont la première est celle mentionnée par Lansberg:

1. un objet chaud incandescent produit un spectre continu ;

2. un gaz produit un spectre de raies de différentes longueurs d'onde (donc non continu). L'existence de ces raies discrètes, car imposées par une énergie quantifiée, sera expliquée plus tard par le Modèle de Bohr, qui a précédé le développement de la physique quantique ;

3. un objet chaud entouré d'un gaz froid ou un gaz froid seul produit un spectre presque continu, et présentant des lacunes ponctuelles à certaines longueurs d'onde bien séparées, lacunes qui correspondent aux niveaux d'énergie des atomes composant le gaz.


Pour les ajustement de la loi d'émission du corps noir en fonction du matériau (corps gris), il y a quelques éléments ici :

https://themacs-engineering.com/mesu...ite-thermique/

Emissivity Values for Metals :
https://www.flukeprocessinstruments....ssivity-metals

Emissivity table
https://www.novasens.de/en/emissivity-table/

TOTAL EMISSIVITY OF VARIOUS SURFACES
https://www.transmetra.ch/images/tra...vity_table.pdf