درجة الحرارة الفعالة لـ شمس (5777 كلفنز) هي درجة الحرارة التي يجب أن يضطرها جسم أسود من نفس الحجم لإعطاء نفس الطاقة الانبعاثية الكلية.
درجة حرارة فعالة – Effective temperature
من ويكيبيديا
ال درجة حرارة فعالة من جسم مثل نجم أو كوكب هو درجة الحرارة من أ الجسم الأسود التي من شأنها أن تصدر نفس الكمية الإجمالية من الاشعاع الكهرومغناطيسي.[1] غالبًا ما تستخدم درجة الحرارة الفعالة كتقدير لدرجة حرارة سطح الجسم عندما يكون الجسم الانبعاثية منحنى (كدالة لـ الطول الموجي) ليس معروفا.
عندما يكون النجم أو شبكة الكوكب الانبعاثية في نطاق الطول الموجي ذي الصلة أقل من الوحدة (أقل من نطاق أ الجسم الأسود) ، ستكون درجة الحرارة الفعلية للجسم أعلى من درجة الحرارة الفعلية. قد يكون صافي الانبعاثية منخفضًا بسبب خصائص السطح أو الغلاف الجوي ، بما في ذلك الاحتباس الحراري.
نجمة:
درجة الحرارة الفعالة لـ نجمة هي درجة حرارة أ الجسم الأسود بنفس اللمعان لكل مساحة السطح (Fبول) كنجم ويتم تعريفه وفقًا لـ قانون ستيفان بولتزمان Fبول = σ تإف4. لاحظ أن مجموع (بولومتري) إذن لمعان النجم إل = 4πر2σ تإف4، أين ر هل نصف قطر نجمي.[2] من الواضح أن تعريف نصف القطر النجمي ليس واضحًا. بشكل أكثر صرامة ، تتوافق درجة الحرارة الفعالة مع درجة الحرارة عند نصف القطر المحدد بقيمة معينة من عمق روسلاند البصري (عادة 1) داخل جو نجمي.[3][4] درجة الحرارة الفعالة واللمعان البوليومتري هما المعلمتان الفيزيائيتان الأساسيتان اللازمتان لوضع نجم على مخطط هيرتزبرونج – راسل. تعتمد درجة الحرارة الفعالة واللمعان البوليومتري على التركيب الكيميائي للنجم.
تبلغ درجة الحرارة الفعالة لشمسنا حوالي 5780كلفنز (ك).[5][6]النجوم لها تدرج متناقص في درجات الحرارة ، من قلبها المركزي إلى الغلاف الجوي. تُقدَّر “درجة الحرارة الأساسية” للشمس – درجة الحرارة في مركز الشمس حيث تحدث التفاعلات النووية – بحوالي 15.000.000 كلفن.
ال مؤشر اللون تشير درجة حرارة النجم إلى درجة حرارته من درجات حرارة منخفضة جدًا – وفقًا للمعايير النجمية – النجوم الحمراء M التي تشع بشدة في الأشعة تحت الحمراء إلى النجوم O الزرقاء الحارة جدًا التي تشع إلى حد كبير في فوق بنفسجي. تشير درجة الحرارة الفعالة للنجم إلى مقدار الحرارة التي يشعها النجم لكل وحدة مساحة سطح. من الأسطح الأكثر دفئًا إلى الأسطح الأكثر برودة هو تسلسل التصنيفات النجمية المعروفة باسم O ، B ، A ، F ، G ، K ، M.
يمكن أن تكون النجمة الحمراء صغيرة القزم الأحمرنجم ضعيف إنتاج الطاقة وسطح صغير أو عملاق منتفخ أو حتى عملاق نجمة مثل قلب العقرب أو منكب الجوزاء، أي منهما يولد طاقة أكبر بكثير ولكن يمررها عبر سطح كبير جدًا بحيث يشع النجم قليلاً لكل وحدة مساحة سطح. نجم بالقرب من منتصف الطيف ، مثل النجم المتواضع شمس أو العملاق كابيلا يشع طاقة أكبر لكل وحدة مساحة سطح من النجوم القزمة الحمراء الضعيفة أو العمالقة العملاقة المتضخمة ، ولكن أقل بكثير من نجم أبيض أو أزرق مثل فيجا أو ريجل.
كوكب
درجة حرارة الجسم الأسود
للعثور على درجة حرارة (الجسم الأسود) الفعالة لـ كوكب، يمكن حسابها من خلال مساواة الطاقة التي يتلقاها الكوكب بالقوة المعروفة المنبعثة من درجة حرارة الجسم الأسود تي.
خذ حالة كوكب على مسافة د من النجم ، من لمعان إل.
بافتراض أن النجم يشع متناحًا وأن الكوكب بعيد جدًا عن النجم ، فإن الطاقة التي يمتصها الكوكب تُعطى من خلال معاملة الكوكب كقرص نصف قطر ص، والتي تعترض بعضًا من الطاقة المنتشرة على سطح كرة نصف قطرها د (مسافة الكوكب من النجم). يفترض الحساب أن الكوكب يعكس بعض الإشعاع الوارد من خلال دمج معلمة تسمى البياض (أ). البياض 1 يعني أن كل الإشعاع ينعكس ، والبياض 0 يعني أنه قد تم امتصاصه بالكامل. إذن ، فإن التعبير عن القوة الممتصة هو:
الافتراض التالي الذي يمكننا أن نفترضه هو أن الكوكب بأكمله في نفس درجة الحرارة تي، وأن الكوكب يشع كجسم أسود. ال قانون ستيفان بولتزمان يعطي تعبيرًا عن القدرة التي يشعها الكوكب:
تعطي مساواة هذين التعبيرين وإعادة الترتيب تعبيرًا عن درجة الحرارة الفعالة:
![{ displaystyle T = { sqrt [{4}] { frac {L (1-a)} {16 pi sigma D ^ {2}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/675d8057a6d70e047acd69ae2bdc3934df5f7d87)
أين 
درجة الحرارة الفعالة لـ كوكب المشتري من هذا الحساب هو 88 ك و 51 بيجاسي ب (Bellerophon) هو 1،258 K.[بحاجة لمصدر] إن التقدير الأفضل لدرجة الحرارة الفعالة لبعض الكواكب ، مثل كوكب المشتري ، يجب أن يشمل تدفئة داخلية كمدخل للطاقة. درجة الحرارة الفعلية تعتمد على البياض و الغلاف الجوي تأثيرات. درجة الحرارة الفعلية من التحليل الطيفي إلى عن على HD 209458 ب (أوزوريس) هي 1،130 كلفن ، لكن درجة الحرارة الفعالة هي 1،359 كلفن.[بحاجة لمصدر] يرفع التسخين الداخلي داخل المشتري درجة الحرارة الفعالة إلى حوالي 152 كلفن.[بحاجة لمصدر]
درجة حرارة سطح كوكب
يمكن تقدير درجة حرارة سطح كوكب ما عن طريق تعديل حساب درجة الحرارة الفعالة لمراعاة الانبعاثية وتغير درجة الحرارة.
مساحة الكوكب التي تمتص الطاقة من النجم هي أعضلات المعدة وهو جزء من إجمالي مساحة السطح أمجموع = 4πص2، أين ص هو نصف قطر الكوكب. تعترض هذه المنطقة بعض الطاقة المنتشرة على سطح كرة نصف قطرها د. نسمح أيضًا للكوكب بعكس بعض الإشعاع الوارد من خلال دمج معلمة أ دعا البياض. البياض 1 يعني أن كل الإشعاع ينعكس ، والبياض 0 يعني أنه قد تم امتصاصه بالكامل. إذن ، فإن التعبير عن القوة الممتصة هو:
الافتراض التالي الذي يمكننا أن نفترضه هو أنه على الرغم من أن الكوكب بأكمله ليس بنفس درجة الحرارة ، فإنه سيشع كما لو كان لديه درجة حرارة تي على مساحة أراد وهو مرة أخرى جزء من المساحة الكلية للكوكب. هناك أيضا عامل ε، وهو الانبعاثية ويمثل تأثيرات الغلاف الجوي. ε تتراوح من 1 إلى 0 مع 1 مما يعني أن الكوكب جسم أسود مثالي وينبعث منه كل قوة الحادث. ال قانون ستيفان بولتزمان يعطي تعبيرًا عن القدرة التي يشعها الكوكب:
معادلة هذين التعبيرين وإعادة الترتيب يعطي تعبيرًا عن درجة حرارة السطح:
![{ displaystyle T = { sqrt [{4}] {{ frac {A _ { rm {abs}}} {A _ { rm {rad}}}} { frac {L (1-a)} { 4 pi sigma varepsilon D ^ {2}}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3e164234a8f087a0f7d2df1437c618a46854649c)
لاحظ نسبة المنطقتين. الافتراضات الشائعة لهذه النسبة هي 1/4 لجسم يدور بسرعة و 1/2 لجسم يدور ببطء ، أو جسم مغلق تدريجيًا على الجانب المضاء بنور الشمس. ستكون هذه النسبة 1 لـ نقطة فرعية، النقطة الموجودة على الكوكب الواقعة أسفل الشمس مباشرة وتعطي درجة الحرارة القصوى للكوكب – عامل √2 (1.414) أكبر من درجة الحرارة الفعالة لكوكب يدور بسرعة.[7]
لاحظ أيضًا هنا أن هذه المعادلة لا تأخذ في الاعتبار أي تأثيرات من التسخين الداخلي للكوكب ، والتي يمكن أن تنشأ مباشرة من مصادر مثل الاضمحلال الإشعاعي وأيضا تنتج من الاحتكاكات الناتجة عن قوى المد والجزر.
درجة حرارة الأرض الفعالة
المقال الرئيسي: ميزانية طاقة الأرض
يبلغ حجم بياض الأرض حوالي 0.306.[8] الانبعاثية تعتمد على نوع السطح والكثير نماذج المناخ حدد قيمة انبعاث الأرض على 1. ومع ذلك ، فإن القيمة الأكثر واقعية هي 0.96.[9] الأرض عبارة عن محور دوار سريع إلى حد ما ، لذا يمكن تقدير نسبة المساحة 1/4. المتغيرات الأخرى ثابتة. يعطينا هذا الحساب درجة حرارة فعالة للأرض تبلغ 252 كلفن (-21 درجة مئوية). يبلغ متوسط درجة حرارة الأرض 288 كلفن (15 درجة مئوية). أحد أسباب الاختلاف بين القيمتين يرجع إلى الاحتباس الحراريمما يزيد من متوسط درجة حرارة سطح الأرض.