Moc promieniowania gwiazdy a jasność obserwowana

Potrzebne wiadomości: Moc, energia, pole kuli i proporcje.

Energia rozkłada się na coraz większej sferze

Niech L oznacza całkowitą moc promieniowania źródła, wyrażoną w watach. Dla źródła promieniującego jednakowo we wszystkich kierunkach, bez pochłaniania po drodze, strumień energii na jednostkę powierzchni prostopadłej do promieni wynosi F=L/(4\pi d^2). Jednostką F jest W/m². To dwie różne wielkości, choć słowo „jasność” bywa używane dla obu.

Przez każdą otaczającą źródło sferę przechodzi ta sama moc. Sfera dwa razy większego promienia ma cztery razy większe pole, więc na metr kwadratowy przypada cztery razy mniej energii w sekundzie. Nie trzeba przy tym zakładać, że pojedynczy foton traci energię podczas zwykłego przelotu przez próżnię.

Przykład z dwoma źródłami

Gwiazda B emituje dziewięć razy większą moc niż A, ale jest trzy razy dalej. Iloraz strumieni wynosi F_B/F_A=(L_B/L_A)(d_A/d_B)^2=9/9=1. Mogą więc dawać taki sam strumień u obserwatora. Znajomość jednej jasności obserwowanej nie wystarcza do oddzielnego wyznaczenia L i d.

W rzeczywistym pomiarze trzeba ustalić pasmo. Strumień z jednego filtra nie jest automatycznie strumieniem po zsumowaniu wszystkich długości fal. Pył może dodatkowo osłabić światło, a źródło może promieniować nierównomiernie. W poniższych prostych rachunkach założenia o paśmie, geometrii i braku pochłaniania są częścią modelu, nie uniwersalną własnością każdego źródła.

Zadania do tego tematu

• Dwa razy dalsza gwiazda o czterokrotnie większej mocy
• Od strumienia i odległości do mocy modelowej gwiazdy
• Energia padająca na detektor o małej powierzchni
• Cztery razy słabszy sygnał: większa odległość czy przeszkoda?

Dalsza lektura

Materiał referencyjny