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Corpo nero


Nell’ambito astronomico il corpo nero è un’idealizzazione molto importante, che consente di ricavare informazioni sull’emissione luminosa delle stelle. È definito come un corpo dotato della proprietà di assorbire tutte le radiazioni elettromagnetiche che lo investono. Si tratta di un modello teorico che non esiste in natura, dal momento che nessun corpo materiale assorbe tutte le radiazioni, ossia è nero completamente.
Per avere un’idea di un assorbitore perfetto si pensi a una cavità con pareti assorbenti (annerite) e una piccola apertura, all’interno della quale le radiazioni penetrate sono completamente assorbite dopo le varie riflessioni sulle pareti, come avviene per esempio per una grotta con uno stretto ingresso o per un piccolo foro in una scatola. In questo modo si stabilisce un equilibrio termodinamico tra l’energia raggiante assorbita e quella emessa: se il corpo è mantenuto a una temperatura costante, si trova cioè in equilibrio termico con l’ambiente circostante, il rapporto tra il suo potere emissivo e il suo fattore di assorbimento, entrambi per unità di superficie e per intervallo unitario di lunghezza d’onda dipende soltanto dalla lunghezza d’onda e dalla temperatura, è quindi indipendente dalla natura del corpo.
Questa circostanza è molto importante e fa sì che il corpo nero venga utilizzato con efficacia per descrivere fenomeni naturali pur trattandosi di un modello ideale, perché il corpo così definito, a una data temperatura, assorbe le radiazioni che è in grado di emettere: le proprietà che riguardano l’emissione luminosa del corpo sono infatti determinate da quelle relative all’assorbimento, e viceversa.
Le stelle sono sorgenti approssimate di corpo nero, quindi si può ricavare la loro temperatura dalla radiazione emessa alle diverse lunghezze d'onda. È importante sottolineare il fatto che le stelle trattate e studiate come corpi neri non sono modelli ideali, ma reali, se s’ipotizza che esse si lasciano sfuggire una minuscola quantità di radiazione, proprio come i corpi neri.

Anche la radiazione cosmica di fondo che ancora pervade l’Universo ha uno spettro di corpo nero: si tratta della quantità di luce emessa a tutte le frequenze a temperatura fissata. Al momento della sua emissione, circa 400.000 anni dopo il Big Bang, la curva era quella di un corpo nero alla temperatura di 4000 K; poi, a causa dell’espansione dell’Universo, la radiazione si è via via più raffreddata, fino a rappresentare attualmente lo spettro di un corpo nero alla temperatura di circa 2,7 K, nel campo delle microonde. L’immagine precedente mostra lo spettro di corpo nero per diverse temperature; in ascissa sono indicate le lunghezze d’onda, in ordinate le intensità, in unità arbitrarie.

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