NexTutor
Baza wiedzy/Kalkulatory/Jasność gwiazdy (Stefan-Boltzmann)

Jasność gwiazdy (Stefan-Boltzmann)

L = 4π·R²·σ·T⁴ · moc promieniowania

Jasność gwiazdy (Stefan-Boltzmann) — ilustracja
Moc (jasność) L
3.831e+26
W
= jasności Słońca
1,0008
L☉

Prawo Stefana-Boltzmanna: L = 4π·R²·σ·T⁴. Jasność gwiazdy zależy od jej powierzchni (R²) i bardzo silnie od temperatury (T⁴) — dlatego gorące gwiazdy świecą ogromną mocą. σ = 5,67·10⁻⁸ W/(m²·K⁴), L☉ = 3,83·10²⁶ W.

Prawo Stefana-Boltzmanna podaje całkowitą moc promieniowania (jasność) gwiazdy — traktowanej jak ciało doskonale czarne:

L=4πR2σT4L=4\pi R^2\,\sigma\,T^4

gdzie RR to promień gwiazdy, TT — temperatura powierzchni, a σ=5,67108 Wm2K4\sigma=5{,}67\cdot10^{-8}\ \tfrac{\text{W}}{\text{m}^2\text{K}^4}. Jasność zależy od powierzchni (R2R^2) i bardzo silnie od temperatury (T4T^4).

Dlatego gwiazda dwa razy gorętsza świeci 24=162^4=16 razy jaśniej. Wielkie chłodne olbrzymy (jak Betelgeza) i małe gorące gwiazdy mogą mieć podobne jasności. Kalkulator podaje moc w watach i w jasnościach Słońca (L=3,831026L_\odot=3{,}83\cdot10^{26} W).

Przykłady

Słońce (R=6,96·10⁸ m, T=5772 K)
L ≈ 3,83·10²⁶ W = 1 L☉
Gwiazda 2× większa i 2× gorętsza
L = 2²·2⁴ = 64× jaśniejsza

Najczęstsze pytania

Dlaczego temperatura wpływa na jasność aż w czwartej potędze?+

Bo moc promieniowania ciała czarnego rośnie jak T⁴ (prawo Stefana-Boltzmanna). Niewielki wzrost temperatury daje ogromny wzrost mocy — stąd gorące gwiazdy są tak jasne.

Jak wielki czerwony olbrzym może być jasny mimo niskiej temperatury?+

Dzięki ogromnemu promieniowi. Jasność zależy od R²·T⁴ — gigantyczna powierzchnia rekompensuje niższą temperaturę.