Температура астероида
5/10Нагретое до температуры \(T\) чёрное тело излучает с квадратного метра поверхности мощность \(W = \sigma T^4\); \(\sigma \approx 5{,}67\cdot 10^{-8}\) Вт/(м\(^2\cdot\)К\(^4\)). Оцените температуру поверхности быстро вращающегося астероида, если угловой диаметр Солнца, видимого с него, равен \(\alpha = 1{,}5^\circ\). Температура поверхности Солнца \(T_0 \approx 6\cdot 10^3\) К. Внутренних источников тепла у астероида нет.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(T = \dfrac{T_0\sqrt\alpha}{2} \approx 500\) К.
РешениеБудем считать, что и астероид, и Солнце излучают и поглощают тепловое излучение, как абсолютно чёрные тела. Пусть радиус астероида \(r\), радиус Солнца \(R\), а расстояние от астероида до Солнца \(L\). Угловой диаметр Солнца равен \(\alpha = 2R/L\). На астероид попадает доля тепла, излучаемого Солнцем, равная \(\dfrac{\pi r^2}{4\pi L^2}\), что соответствует тепловой мощности, получаемой астероидом от Солнца, \[N = 4\pi R^2\cdot\sigma T_0^4\cdot\dfrac{r^2}{4L^2}.\] Такую же мощность должен излучать и сам астероид, причём для оценки будем считать, что его поверхность из-за быстрого вращения и хорошей теплопроводности равномерно нагрета до температуры \(T\). Поэтому \(N = 4\pi r^2\sigma T^4\). В результате получаем: \[T^4 = T_0^4\cdot\dfrac{R^2}{4L^2} = T_0^4\cdot\dfrac{\alpha^2}{16}.\] Отсюда \[T = \dfrac{T_0\sqrt\alpha}{2} \approx 500\text{ К}.\]
Похожие задачи
- Энергия солнечного излучения МОШ 2013/14, 7-11 кл.
- Пирометрия IEPhO 2019/20, 9 кл.
- Нагревание лампой IEPhO 2021/22, 8 кл.
- Нагревание лампой IEPhO 2021/22, 9 кл.
- Станция в тонкой сферической оболочке ИОШ 2014/15, 9-10 кл.
- Чугунный кубик на орбите «Шаг в будущее» 2018/19, 8 кл.