有効温度


Effective_temperature
星や惑星などの物体の有効温度は、同じ総量の電磁放射を放出する黒体の温度です。有効温度は、体の放射率曲線(波長の関数として)が不明な場合に、体の表面温度の推定値としてよく使用されます。
関連する波長帯での星または惑星の正味放射率が1未満(黒体の放射率未満)の場合、体の実際の温度は有効温度よりも高くなります。温室効果を含む表面または大気の特性により、正味放射率が低くなる場合が

コンテンツ
1 星
2 星
2.1 黒体温度 2.2 惑星の表面温度 2.3 地球の有効温度
3 も参照してください
4 参考文献
5 外部リンク


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  太陽の有効温度 (5777 ケルビン)は、同じサイズの黒体が同じ総放射率を生成するために必要な温度です。
星の有効温度は、表面積あたりの光度(F Bol )が星と同じ黒体の温度であり、シュテファン・ボルツマンの法則F Bol = σTeff4に従って定義されます。星の総(ボロメータ)光度は、L =4πR2σTeff4であることに注意してここで、Rは恒星の半径です。恒星の半径の定義は明らかに簡単ではありません。より厳密には、有効温度は、恒星大気内のロッセランド光学的厚さの特定の値(通常は1)によって定義される半径での温度に対応します。 有効温度とボロメータの光度は、ヘルツシュプルング・ラッセル図に星を配置するために必要な2つの基本的な物理的パラメータです。有効温度とボロメータの光度はどちらも、星の化学組成に依存します。
私たちの太陽の有効温度は約5780 ケルビン(K)です。 国際天文学連合が推奨する値は5772 +/- 0.8 Kです星は、中心核から大気に向かって温度勾配が減少しています。太陽の「コア温度」(核反応が起こる太陽の中心の温度)は、15,000,000Kと推定されます。
星のカラーインデックスは、その温度を、恒星の基準では非常に冷たいものから、赤外線で強く放射する赤いM型星から、主に紫外線で放射する非常に熱い青いO型星までの温度を示します。さまざまな色効果の温度関係が文献に存在します。また、星の金属量や表面重力など、他の星のパラメータへの依存性も小さくなっています。星の有効温度は、単位表面積あたりに星が放射する熱量を示します。最も暖かい表面から最も冷たい表面までは、O、B、A、F、G、K、Mとして知られている一連の恒星分類です。
赤い星は、小さな赤色矮星、微弱なエネルギー生成の星、小さな表面、またはアンタレスやベテルギウスなどの肥大化した巨星、さらには超巨星である可能性がどちらもはるかに大きなエネルギーを生成しますが、非常に大きな表面を通過します。星は単位表面積あたりほとんど放射しません。適度な太陽や巨大なカペラなど、スペクトルの中央に近い星は、微弱な赤色矮星や肥大化した超巨星よりも単位表面積あたりのエネルギーを多く放射しますが、ベガやリゲル。


惑星平衡温度

黒体温度
惑星の実効(黒体)温度を見つけるために、惑星が受け取る電力を、温度Tの黒体が放出する既知の電力と等しくすることによって計算できます。
星から距離Dにある、光度 Lの惑星の場合を考えてみましょう。
星が等方的に放射し、惑星が星から遠く離れていると仮定すると、惑星によって吸収される力は、惑星を半径rの円盤として扱うことによって与えられます。これは、半径Dの球(星から惑星までの距離)。計算では、惑星がアルベド(a)と呼ばれるパラメーターを組み込むことにより、入射する放射の一部を反射すると想定しています。1のアルベドはすべての放射線が反射されることを意味し、0のアルベドはすべての放射線が吸収されることを意味します。吸収された電力の式は次のとおりです。P a b s =L r 2(( 1− a
)。 4D 2 { P _ { rm {abs}} = { frac {Lr ^ {2}(1-a)} {4D ^ {2}}}}
{ P_{rm {abs}}={frac {Lr^{2}(1-a)}{4D^{2}}}}   私たちが行うことができる次の仮定は、惑星全体が同じ温度Tにあり、惑星が黒体として放射しているということです。シュテファン・ボルツマンの法則は、惑星から放射される電力を次のように表現しています。P r a d =
4π r 2 σ T 4 { P _ { rm {rad}} = 4 pi r ^ {2} sigma T ^ {4}}
  これらの2つの式を等しくして再配置すると、有効温度の式が得られます。T = L(( 1 − a
)。 16 π 2
{ T = { sqrt { frac {L(1-a)} {16 pi sigma D ^ {2}}}}}
  どこ σ { sigma}

 はシュテファン・ボルツマン定数です。惑星の半径が最終的な表現からキャンセルされていることに注意して
この計算による木星の有効温度は88K、ペガスス座51番星(ベレロフォン)は1,258 Kです。木星などの一部の惑星の有効温度をより正確に見積もるには、内部加熱を電力として含める必要が入力。実際の温度は、アルベドと大気の影響によって異なります。HD 209458 b (オシリス)の分光分析による実際の温度は1,130 Kですが、有効温度は1,359Kです。 Jupiter内の内部加熱により、有効温度が約152Kに上昇します。

惑星の表面温度
惑星の表面温度は、放射率と温度変化を考慮して有効温度計算を変更することで推定できます。
星からの力を吸収する惑星の面積はAabsであり、これは総表面積A total =4πr2の一部です。ここでrは惑星の半径です。この領域は、半径Dの球の表面に広がる力の一部を遮断します。また、アルベドと呼ばれるパラメータaを組み込むことにより、惑星が入射する放射の一部を反射できるようにします。1のアルベドはすべての放射線が反射されることを意味し、0のアルベドはすべての放射線が吸収されることを意味します。吸収された電力の式は次のとおりです。P a b s =L A a b s (( 1− a )。 4π D 2
{ P _ { rm {abs}} = { frac {LA _ { rm {abs}}(1-a)} {4 pi D ^ {2}}}}
  次の仮定は、惑星全体が同じ温度ではないが、惑星の総面積の一部である領域Aradにわたって温度Tを持っているかのように放射するということです。放射率であり、大気の影響を表す係数εもεの範囲は1から0で、1は惑星が完全な黒体であり、すべての入射電力を放出することを意味します。シュテファン・ボルツマンの法則は、惑星から放射される電力を次のように表現しています。P r a d =
Ar a d ε σT 4
{ P _ { rm {rad}} = A _ { rm {rad}} varepsilon sigma T ^ {4}}
  これらの2つの式を等しくして再配置すると、表面温度の式が得られます。T = A a b
sA r a d L(( 1− a )。 4π σ ε D2
{ T = { sqrt {{ frac {A _ { rm {abs}}} {A _ { rm {rad}}}} { frac {L(1-a)} { 4 pi sigma varepsilon D ^ {2}}}}}}
  2つの領域の比率に注意してこの比率の一般的な仮定は次のとおりです。1/4急速に回転するボディと
1/2ゆっくりと回転するボディ、または太陽に照らされた側のきちんとロックされたボディの場合。この比率は、太陽直下点である太陽直下点の場合は1になり、惑星の最高温度を示します。これは、急速に回転する惑星の有効温度よりも√2 (1.414)高くなります。
また、この方程式は、放射性崩壊などの原因から直接発生する可能性があり、潮汐力から生じる摩擦からも発生する可能性がある、惑星の内部加熱による影響を考慮していないことに注意して

地球の有効温度
地球のエネルギー収支
地球のアルベドは約0.306です。放射率は表面のタイプに依存し、多くの気候モデルは地球の放射率の値を1に設定します。ただし、より現実的な値は0.96です。地球はかなり速い回転子であるため、面積比は次のように見積もることができます。
1/4。他の変数は定数です。この計算により、地球の有効温度は252 K(-21°C)になります。地球の平均気温は288K(15°C)です。2つの値が異なる理由の1つは、地球の表面の平均気温を上昇させる温室効果によるものです。

も参照してください
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 ウィキバーシティでの大気保持に関連する学習資料

参考文献
^ Archie E. Roy、David Clarke(2003)。天文学。CRCプレス。ISBN 978-0-7503-0917-2。
^ テイラー、ロジャージョン(1994)。星:それらの構造と進化。ケンブリッジ大学出版局。p。16. ISBN
 0-521-45885-4。
^ Böhm-Vitense、Erika(1992)。恒星天体物理学入門、第3巻、恒星の構造と進化。ケンブリッジ大学出版局。p。14. Bibcode:1992isa..book ….. B。
^ Baschek(1991年6月)。「恒星モデルと観測におけるパラメータRとTeff」。天文学と天体物理学。246(2):374–382。Bibcode:1991A&A … 246..374B。
^ Lide、David R.、ed。(2004)。「太陽系の特性」。化学と物理学のCRCハンドブック(第85版)。CRCプレス。p。 14-2。ISBN
 9780849304859。
^ ジョーンズ、バリーウィリアム(2004)。太陽系とそれ以降の生活。スプリンガー。p。7. ISBN
 1-85233-101-1。
^ Prša、Andrej; Harmanec、Petr; トーレス、ギレルモ; ママエク、エリック; アスプルンド、マーティン; キャピタイン、ニコール; Christensen-Dalsgaard、Jørgen; デパーニュ、エリック; Haberreiter、Margit; ヘッカー、サスキア; ヒルトン、ジェームズ; コップ、グレッグ; コストフ、ベセリン; Kurtz、Donald W。; ラスカー、ジャック; メイソン、ブライアンD。; ミローネ、ユージーンF。; モンゴメリー、ミケーレ; リチャーズ、メルセデス; シュムッツ、ワーナー; Schou、Jesper; スチュワート、スーザンG.(2016)。「選択された太陽および惑星の量の公称値:IAU2015解像度B3」。アストロノミカルジャーナル。152(2) : 41。arXiv:1605.09788。Bibcode:2016AJ …. 152 … 41P。土井:10.3847 / 0004-6256 / 152/2/41。hdl:1885/108637。S2CID55319250。_
^ カサグランデ、ルカ(2021)。「GALAH調査:ガイアシステムにおける赤外線フラックス法からの有効温度校正」。MNRAS。507(2):2684–2696。arXiv:2011.02517。Bibcode:2021MNRAS.507.2684C。土井:10.1093 / mnras / stab2304。
^ スウィハート、トーマス。「定量的天文学」。プレンティスホール、1992年、第5章、セクション1。
^ 「地球ファクトシート」。nssdc.gsfc.nasa.gov。
^ Jin、Menglin、Shunlin Liang、(2006)「グローバルリモートセンシング観測を使用した地表面モデルの改良された地表面放射率パラメータ」Journal of Climate、192867-81。(www.glue.umd.edu/~sliang/papers/Jin2006.emissivity.pdf)

外部リンク
太陽型星の有効温度尺度
惑星の表面温度
惑星温度計算機”