Kas yra juodojo kūno spinduliuotė?

Juodojo kūno spinduliuotė yra šiluminė spinduliuotė, skleidžiama iš objekto, o ne nuo jo atspindima. Fiziškai juodųjų kūnų spinduliuotė visada maišosi su atspindėta spinduliuote, nes visi realaus pasaulio objektai atspindi dalį gaunamų elektromagnetinių bangų. Nepaisant to, hipotetinis juodas kūnas skleistų spinduliuotę, priklausančią tik nuo jo temperatūros. Karšti juodi kūnai iš esmės skleistų matomą šviesos diapazoną, todėl būtų matomi žmonėms. Vėsūs juodi kūnai skleistų daugiausia infraraudonųjų spindulių diapazone, todėl jie būtų nematomi žmogaus akiai.

Juodas kūnas yra objektas, kuris sugeria visą gaunamą elektromagnetinę spinduliuotę. Jokia krintanti spinduliuotė neatsispindi kūno paviršiuje. Juodieji kūnai neegzistuoja fiziniame pasaulyje; tai idealizuoti objektai, naudojami konceptualiems ir teoriniams tikslams. Realaus pasaulio kūnai visada atspindi tam tikrą gaunamos spinduliuotės dalį, nors šis kiekis gali skirtis. Juodi kūnai taip pavadinti todėl, kad neatspindėdami krintančių šviesos bangų, šalti atrodytų juodi.

Visi objektai, įskaitant juodus kūnus, skleidžia šiluminės spinduliuotės kiekį, kuris priklauso nuo objekto temperatūros. Tiesą sakant, ši suma yra proporcinga objekto absoliučiai temperatūrai iki ketvirtos laipsnio. Padvigubinus objekto absoliučią temperatūrą, pavyzdžiui, pakeitus orkaitę nuo kambario temperatūros iki maždaug 600° Farenheito (315° Celsijaus), šiluminė spinduliuotė bus 16 kartų didesnė. Todėl bendras šiluminės spinduliuotės kiekis drastiškai didėja, kai temperatūra aukštesnė.

Esant žemesnei nei 900 °F (482 °C) temperatūrai, dauguma juodųjų kūnų spinduliuotės yra elektromagnetinio spektro infraraudonojoje dalyje. Šios spinduliuotės bangos ilgiai yra už žmogaus regėjimo suvokimo diapazono ribų, o tai paaiškina, kodėl žmonės naktį nemato kambario temperatūros objektų. Tačiau labai karšti objektai pradeda skleisti iš esmės matomoje šviesos diapazone. Tai paaiškina, kodėl žmonės naktį gali matyti degančią malką ar tolimą žvaigždę. Šių karštų objektų šviesa pirmiausia neatsispindi nuo kitų šaltinių, todėl tai yra juodųjų kūnų spinduliuotė.

Kaip minėta, realaus pasaulio objektai visada atspindi dalį gaunamos šviesos. Individai šią atspindėtą šviesą interpretuoja kaip galinčią „matyti“ objektą; žmonės gali matyti vėsius objektus, nes jie atspindi karštesnių objektų juodųjų kūnų spinduliuotę. Nesvarbu, ar matomos šviesos bangos sklinda iš saulės, ar iš lemputės, jos mūsų akis pasiekia tik atšokusios nuo vėsaus objekto. Be šios originalios juodųjų kūnų spinduliuotės šalti objektai atrodytų juodi – kaip tik tai žmonės pastebi naktį, nepastebėdami jokių karštų objektų. Jei žmonės galėtų matyti infraraudonąją spinduliuotę, jie galėtų matyti net kambario temperatūros objektus.