Vous vivez dans un univers chauffé

Le rayonnement thermique ressemble à un terme geek que vous verriez lors d'un test de physique. En fait, c'est un processus que tout le monde expérimente lorsqu'un objet dégage de la chaleur. Il est également appelé «transfert de chaleur» en ingénierie et «rayonnement du corps noir» en physique.

Tout dans l'univers dégage de la chaleur. Certaines choses dégagent beaucoup plus de chaleur que d'autres. Si un objet ou un processus est au-dessus du zéro absolu, cela dégage de la chaleur. Étant donné que l'espace lui-même ne peut être que de 2 ou 3 degrés Kelvin (ce qui est plutôt froid!), L'appeler "rayonnement thermique" semble étrange, mais c'est un processus physique réel. 

Mesurer la chaleur

Le rayonnement thermique peut être mesuré par des instruments très sensibles - essentiellement des thermomètres de haute technologie. La longueur d'onde spécifique du rayonnement dépendra entièrement de la température exacte de l'objet. Dans la plupart des cas, le rayonnement émis n'est pas quelque chose que vous pouvez voir (ce que nous appelons la "lumière optique"). Par exemple, un objet très chaud et énergique peut rayonner très fortement aux rayons X ou aux ultraviolets, mais peut-être pas aussi brillant en lumière visible (optique). Un objet extrêmement énergétique peut émettre des rayons gamma, que nous ne pouvons certainement pas voir, suivis d'une lumière visible ou radiographique.  

L'exemple le plus courant de transfert de chaleur dans le domaine de l'astronomie ce que font les étoiles, en particulier notre Soleil. Ils brillent et dégagent des quantités prodigieuses de chaleur. La température de surface de notre étoile centrale (environ 6 000 degrés Celsius) est responsable de la production de la lumière blanche "visible" qui atteint la Terre. (Le soleil apparaît jaune en raison des effets atmosphériques.) D'autres objets émettent également de la lumière et des radiations, y compris des objets du système solaire (principalement des infrarouges), des galaxies, les régions autour des trous noirs et des nébuleuses (nuages ​​interstellaires de gaz et de poussière). 

D'autres exemples courants de rayonnement thermique dans notre vie quotidienne comprennent les bobines sur une cuisinière chauffée, la surface chauffée d'un fer à repasser, le moteur d'une voiture et même l'émission infrarouge du corps humain..

Comment ça fonctionne

Lorsque la matière est chauffée, une énergie cinétique est transmise aux particules chargées qui composent la structure de cette matière. L'énergie cinétique moyenne des particules est connue comme l'énergie thermique du système. Cette énergie thermique transmise fera osciller et accélérer les particules, ce qui crée un rayonnement électromagnétique (parfois appelé lumière).

Dans certains domaines, le terme "transfert de chaleur" est utilisé pour décrire la production d'énergie électromagnétique (c'est-à-dire le rayonnement / la lumière) par le processus de chauffage. Mais cela ne fait que regarder le concept de rayonnement thermique sous un angle légèrement différent et les termes vraiment interchangeables.

Rayonnement thermique et systèmes à corps noir

Les objets du corps noir sont ceux qui présentent les propriétés spécifiques de parfaitement absorbant chaque longueur d'onde de rayonnement électromagnétique (ce qui signifie qu'ils ne refléteraient la lumière d'aucune longueur d'onde, d'où le terme corps noir) et ils seront également parfaitement émettre la lumière quand ils sont chauffés.

La longueur d'onde de crête spécifique de la lumière qui est émise est déterminée à partir de la loi de Wien qui stipule que la longueur d'onde de la lumière émise est inversement proportionnelle à la température de l'objet.

Dans les cas spécifiques des corps noirs, le rayonnement thermique est la seule "source" de lumière de l'objet.

Des objets comme notre Soleil, bien qu'ils ne soient pas des émetteurs parfaits de corps noir, présentent de telles caractéristiques. Le plasma chaud près de la surface du Soleil génère le rayonnement thermique qui finit par arriver sur Terre sous forme de chaleur et de lumière. 

En astronomie, le rayonnement du corps noir aide les astronomes à comprendre les processus internes d'un objet, ainsi que son interaction avec l'environnement local. Un des exemples les plus intéressants est celui dégagé par le fond cosmique des micro-ondes. C'est une lueur résiduelle des énergies dépensées pendant le Big Bang, qui s'est produit il y a environ 13,7 milliards d'années. Il marque le moment où le jeune univers s'est suffisamment refroidi pour que les protons et les électrons de la première "soupe primordiale" se combinent pour former des atomes neutres d'hydrogène. Ce rayonnement de ce premier matériau est visible pour nous comme une "lueur" dans la région micro-ondes du spectre.

Édité et développé par Carolyn Collins Petersen