Ar planetos gali švytėti pačios?
Trumpas atsakymas: Ne – planetos pačios savaime nešviečia taip, kaip žvaigždės. Jos gali švytėti kitais būdais: atspindėdamos saulės šviesą, skleisdamos šilumą kaip infraraudonuosius spindulius ir skleisdamos šviesą savo atmosferose (kaip pašvaistės ir oro švytėjimas).
Paprasčiau tariant
Žvaigždės švyti, nes jos skleidžia šviesą branduolių sintezės būdu. Planetos yra per mažos ir vėsios, kad tai galėtų įvykti. Didžioji dalis šviesos, kurią matote iš planetos, yra saulės šviesa, atsispindinti nuo jos debesų, ledo ar žemės.
Planetos taip pat turi vidinę šilumą. Dėl šios šilumos jos skleidžia nematomą infraraudonąją šviesą. Kai kuriose planetose yra oro, kuris šviečia naktį.
Įkrautos Saulės dalelės, atsitrenkusios į atmosferą, sukuria pašvaistes. Aukštai ore vykstančios cheminės reakcijos sukuria silpną „oro švytėjimą“. Jauni dujų milžinai gali išlikti karšti nuo susidarymo ir ilgai šviesti infraraudonaisiais spinduliais.
Taigi planetos gali švytėti, bet paprastai ne taip ryškiai matoma šviesa kaip žvaigždės.
Kaip tai veikia moksliškai
Įvardyti dėsniai / principai: juodojo kūno (terminė) spinduliuotė ir Stefano-Boltzmano dėsnis apibūdina, kaip objektai skleidžia šviesą priklausomai nuo temperatūros.
„Juodojo kūno spinduliuotė“ reiškia, kad bet koks šiltas objektas skleidžia šviesą įvairiuose bangos ilgiuose; karštesni objektai skleidžia daugiau ir mėlynesnės šviesos. Stefano-Boltzmano dėsnis nurodo bendrą spinduliuojamą energiją ploto vienete: ji sparčiai didėja kylant temperatūrai. Planetų atveju ši terminė spinduliuotė daugiausia yra infraraudonųjų spindulių, nes planetos yra daug vėsesnės nei žvaigždės.
Atmosferose pašvaistės atsiranda, kai įkrautos dalelės susiduria su atomais ir molekulėmis, jas sužadindamos; kai sužadintos dalelės nukrenta iki mažesnės energijos, jos išskiria fotonus (matomą šviesą). Oro švytėjimas yra panašus, bet atsiranda dėl cheminių reakcijų arba saulės šviesos sukeltų procesų aukštai atmosferoje.
Kaip mes tai žinome: kosminiai zondai matuoja infraraudonuosius spindulius ir daleles tiesiai šalia planetų, o teleskopai stebi infraraudonąją šviesą ir spektrus iš toli. Laboratorinės fizikos ir erdvėlaivių prietaisai patvirtina emisijos procesus ir atitinka tai, ką matome iš planetų.
Kur tai pastebėsi
- Žemė: pašvaistės netoli ašigaliais ir silpnas naktinis oro švytėjimas aukštai danguje
- Jupiteris: stiprios pašvaistės ir infraraudonųjų spindulių švytėjimas dėl vidinės šilumos ir audrų
- Venera: naktinis oro švytėjimas ir terminis infraraudonųjų spindulių spinduliavimas iš karštos atmosferos
- Jaunos milžiniškos egzoplanetos: aptiktos infraraudonųjų spindulių švytėjimo dėl susidarymo metu likusios šilumos
- Ijo (Jupiterio palydovas): ryškios lavos dėmės, švytinčios nuo vulkaninio karščio
Eksperimentas
Saulės, tamsių ir blizgančių uolienų testas
Sauga: Nepalikite daiktų tiesioginiuose saulės spinduliuose per ilgai. Būkite atsargūs liesdami karštus paviršius.
Priemonės
- du panašūs maži akmenys arba metaliniai šaukštai
- juodas audinys arba juodi dažai
- aliuminio folija arba blizgus paviršius
- saulės šviesa arba ryški lempa
- virtuvinis termometras (nebūtina)
Žingsniai
- Uždenkite vieną akmenį juodu audiniu (arba nudažykite vieną juodai), o kitą apvyniokite blizgia folija.
- Padėkite abu akmenis tiesioginiuose saulės spinduliuose arba po ryškia lempa 20–30 minučių.
- Atsargiai trumpai palieskite kiekvieną arba išmatuokite termometru.
- Sukeiskite vietomis ir pakartokite, kad išvengtumėte šešėlių efektų. Ką tai rodo: Tamsus paviršius sugeria daugiau saulės šviesos ir įkaista, todėl skleidžia daugiau šiluminės (infraraudonosios) spinduliuotės nei blizgusis.
Naudingi terminai
- Terminė spinduliuotė: šviesa (dažnai infraraudonoji), kurią skleidžia bet kas, kas šilta.
- Juodojo kūno spinduliuotė: objekto skleidžiamos šviesos modelis, pagrįstas tik jo temperatūra.
- Pašvaistė: ryškios užuolaidos arba šviesos lopai, susidarantys, kai įkrautos dalelės susiduria su atmosfera.
- Oro švytėjimas: silpnas švytėjimas planetos viršutinėje atmosferoje, kurį sukelia cheminės reakcijos arba saulės šviesa.
Vaikai klausia
Ar planeta kada nors gali tapti žvaigžde?
Ne. Planetai reikėtų daug didesnės masės, kad prasidėtų branduolių sintezė ir ji taptų žvaigžde.
Kodėl kai kurias planetas matome naktį?
Paprastai jas matome atspindėtoje saulės šviesoje, o ne todėl, kad jos pačios skleidžia matomą šviesą.
Ar visos planetos turi pašvaistes?
Ne visos. Pašvaistėms reikia atmosferos ir įkrautų dalelių; daugeliui planetų ir mėnulių vienos iš jų nėra.
Ar galime aptikti planetos švytėjimą iš toli?
Taip. Teleskopai gali aptikti šiltų ar jaunų planetų infraraudonųjų spindulių švytėjimą ir tyrinėti jų šviesą, kad sužinotų apie jas.