Загадка Солнца: почему самый черный цвет превращается в ослепительный белый?

Оказывается, привычное представление о цвете может ввести в заблуждение. Мы привыкли думать, что солнечные лучи – источник чистого белого света, но на самом деле Солнце, согласно данным физиков, близко к самому необычному типу тел – абсолютно черному. Вместе с онлайн-журналом «Энергия+» разбираемся, почему наши глаза видят Солнце ярким и белым, а физика утверждает, что оно черное, и какова связь между этими утверждениями.

Что такое абсолютно черное тело?

Абсолютно черное тело должно целиком поглощать любые виды света и радиации, не пропуская ничего мимо. Его можно представить как маленькую коробочку с узеньким входом: свет, проникнув внутрь, мечется от стенки к стенке и никак не выберется наружу.

Получив порцию энергии от фотонов, электроны в атомах приходят в движение, а сама частица активируется. Энергия света переходит в тепло, и объект начинает сам отдавать тепло, свет и прочие виды энергии.

Такое тело в реальности не встречается, оно существует лишь в теории. Зато есть материалы, которые похожи на него своими свойствами. Например, сажа всасывает почти 99 % обычного света, но хуже берет инфракрасные волны.

Чуть-чуть черное Солнце: истина и мифы

К числу почти абсолютно черных тел относятся Солнце и остальные звезды. Они втягивают и заново излучают волны в своих глубинах и оболочках. Многочисленные этапы поглощения и переизлучения зависят от состава и температуры каждой зоны звезды.

Проходя через стеклянную призму, солнечный свет делится на две части: одна изгибается, другая отражается, а остатки распадаются на радужные полосы разных оттенков.

Общим признаком с абсолютно черным телом у Солнца выступает широкий диапазон излучения. Физики выяснили, что именно такие тела эффективнее всего отдают энергию. Термоядерные реакции внутри звезд производят огромные объемы энергии, и звезда должна избавляться от нее, чтобы сохранять стабильное состояние. Отсюда и белое свечение нашего Солнца. Хотя оно близко к идеалу абсолютно черного тела, чуточку дальше отстоит черная дыра: она собирает электромагнитные волны, но испускает лишь слабое гипотетическое излучение Хокинга.

Другие цвета абсолютов

Серые тела принимают и отправляют энергию одинаково по всей шкале, но делают это слабее, чем черные. Типичные примеры – расплавленный металл или горячая лава. Полностью белые тела отражают весь доходящий до них свет, не поглощая ничего. Прекрасно иллюстрирует это хорошо отполированная серебряная поверхность.

Чем жарче поверхность звезды, тем меньше длина волн, которыми она светится – от красных до голубых оттенков. Поверхностная температура Солнца превышает 5,5 тыс. градусов, отчего астрономы относят его к классу желтых звезд. Только землянам кажется, что оно чуть желтее, потому что земная атмосфера ослабляет короткие волны света.

Зачем нужны черные тела?

Материалы, имитирующие свойства абсолютно черного тела, полезны во множестве областей. В солнечной энергетике они повышают сбор света, в авиации защищают аппараты от вредных излучений, в оптике минимизируют блики и помехи.

Яркий образец сверхчерного материала – Vantablack, разработанный учеными. Он блокирует целых 99,965 % видимого света, засасывая его в плотный лес тонких углеродных трубочек, откуда свет уже не выбраться.

Создаваемые на основе таких материалов изделия применяются в теплотехнике для уменьшения теплопотерь, правильного распределения нагрева и роста производительности оборудования. Черные поверхности используют в устройствах-теплообменниках, датчиках и приборах, определяющих температуру – тепловизорах.