Sıcaklığın ışıkla yazdığı imza
- Veri kaynağı
- NASA (COBE/FIRAS); Wien ve Stefan–Boltzmann yasaları
- İnfografiğin yer aldığı yazı
- Yazıyı oku →
- İnfografikteki veriler
Verileri göster
Kozmik arka plan ışımasının sıcaklığı 2,725 K Güneş'in görünen yüzeyi yaklaşık 5.500 °C Güneş ışımasının tepe dalga boyu yaklaşık 500 nm İnsan vücudu ışımasının tepesi yaklaşık 10 mikrometre Sıcaklık 2 katına çıkınca yayılan güç 16 kat
Bu infografik ne anlatıyor?
Bu infografik, bir cismin sıcaklığının yaydığı ışığın rengini ve gücünü nasıl belirlediğini birkaç çarpıcı örnekle gösteriyor.
Ölçeğin en soğuk ucunda evrenin her yönünden gelen kozmik arka plan ışıması var: sıcaklığı yalnızca 2,725 K, yani mutlak sıfırın hemen üstünde. Öbür uçta görünen yüzeyi yaklaşık 5.500 °C olan Güneş duruyor. Bu sıcaklıkta Güneş ışımasının tepesi yaklaşık 500 nm dalga boyuna, yani gözümüzün gördüğü aralığın ortasına düşüyor.
Çok daha serin olan insan vücudunun ışıması ise yaklaşık 10 mikrometrede tepe yapıyor; bu, Güneş'inkinden yaklaşık 20 kat daha uzun bir dalga boyu ve gözle görülmeyen kızılötesi bölgede kalıyor. Aradaki ilişki basit: cisim soğudukça tepe dalga boyu uzar, ısındıkça kısalır.
- Renk: Sıcaklık arttıkça ışığın tepesi daha kısa dalga boylarına kayar.
- Güç: Sıcaklık 2 katına çıktığında yayılan güç 16 kat artar; yani güç, sıcaklıktan çok daha hızlı büyür.
Veriler NASA'nın COBE uydusundaki FIRAS ölçümlerine, Wien ve Stefan–Boltzmann yasalarına dayanıyor. Konunun ayrıntıları için kara cisim ışıması maddesine göz atabilirsiniz.
Bu verilerin arka planı
Tablodaki örneklerin hepsi aynı fizik modeline dayanıyor: kara cisim, yani üzerine düşen her dalga boyundaki ışığı yansıtmadan soğuran kuramsal bir cisim. Böyle bir cisim çevresiyle ısıl dengedeyken yaydığı ışımanın tayfı, cismin neyden yapıldığına değil yalnızca sıcaklığına bağlıdır. Terimi 1860'ta Gustav Kirchhoff kullandı. Doğada kusursuz bir kara cisim yoktur; laboratuvarda sabit sıcaklıkta tutulan, içi boş ve küçük bir deliği olan bir kutu iyi bir yaklaşım sayılır.
Modelin tarihi de ilginç. 19. yüzyıl sonunda klasik fizik, kara cismin kısa dalga boylarında sonsuz enerji yayması gerektiğini öngörüyor, deneyler ise bunu yalanlıyordu; bu çelişkiye morötesi felaketi denir. Max Planck 1900'de enerjinin küçük basamaklar halinde alınıp verildiğini varsayarak ölçümlere uyan formülü buldu ve bu fikir kuantum fiziğinin doğuşuna yol açtı. Tepe dalga boyunu veren yasayı ise Wilhelm Wien 1893'te ortaya koymuştu.
Sık sorulanlar
Kozmik arka plan ışıması neden bu kadar önemli?
Bilinen en kusursuz kara cisim tayfı ona ait. COBE'deki FIRAS aygıtı, ışımanın 2,725 ± 0,002 K sıcaklıktaki bir kara cisimle neredeyse birebir örtüştüğünü gösterdi; COBE ekibinden John Mather ve George Smoot 2006 Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.
Bir yıldızın rengi sıcaklığını söyler mi?
Evet. Avcı takımyıldızında kırmızımsı Betelgeuse'ün yüzeyi yaklaşık 3.800 K, mavi-beyaz Rigel'inki ise yaklaşık 12.100 K'dir.
Her ışık kara cisim ışıması mıdır?
Hayır. Floresan lambalar ve parlayan gaz bulutsuları ışığı sürekli bir eğri halinde değil, belirli dalga boylarında çizgiler halinde yayar.
