Az elektromágneses sugárzás forrása

A termodinamikai alaptörvények értelmében, minden olyan test, aminek a hőmérséklete nagyobb, mint az abszolút 0 K (Kelvin), magából elektromágneses sugárzást bocsájt ki.

Ennek a kibocsájtott elektromágneses sugárzásnak a teljesítménye (az időegység alatt kibocsájtott energiamennyiség, a teljes spektrumra) a Stefan-Boltzmann törvény értelmében arányos a test hőmérsékletének negyedik hatványával (σ a Boltzmann állandó):

E = σ ∙ T4

A kibocsájtott sugárzás teljesítményspektruma (az egyes hullámhosszokon  kibocsájtott sugárzás teljesítménye) nem egyenletes. A teljesítményspekturmnak van maximuma. Az ehhez a maximumhoz tartozó hullámhossz fordítottan arányos a test hőmérsékletével. Ez a Wien-féle eltolódási törvény.

   λ max ∙ T = const (=2884 μm∙K)

A kibocsájtó test hőmérséklete és a sugárzás teljesítményspektruma közötti kapcsolatot a Planck-féle sugárzási törvény írja le:

Eλ = c1∙ λ-5 ∙[ ec2/λT-1]-1

Ahol c1 és c2 konstansok.

A Nap sugárzási spektruma

A Nap sugárzási spektruma alapján egy 5700 K hőmérsékletű fekete testnek felel meg.
A maximális (a görbe csúcsához tartozó)  hullámhossz 550 nm. Ez körülbelül a sárga színnek felel meg, ezért látjuk a napfényt sárga színűnek. A kibocsájtott teljesítmény csaknem fele a látható tartományba esik.


A görbe alatti terület integrálja, adja a teljes kisugárzott teljesítményt. Ez megegyezik a Stefan-Bolzmann törvény segítségével számított értékkel.
 

A napállandó
A Nap felszínéről kilépő sugárzás sugárirányban terjed. A kisugárzott teljesítmény (mivel a bolygóközi térben gyakorlatilag nincs elnyelődés) gyengülés nélkül terjed, azonban a Naptól távolodva egyre nagyobb felületen oszlik el. Az  a sugárzási teljesítmény ami a Nap felületén kilép, a Földnél már egy akkora gömbön oszlik el, aminek sugara megegyezik a Nap-Föld távolsággal. Emiatt a Földnél, a Napból érkező sugárzás teljesítménye 1350W/m2 . Ekkora sugárzási teljesítmény éri a légkör tetejét. 

Tovább