Tại sao thế giới có màu sắc? – Phần 3

Sự nóng sáng từ mặt trời

Chúng ta có thể sử dụng màu sắc của những vật nóng để ước tính nhiệt độ của chúng từ khoảng 1000 K trở lên, khi cực đại bước sóng di chuyển sang vùng phổ nhìn thấy. Bóng đèn dây tóc volfram, nguồn ánh sáng nhân tạo phổ biến nhất trên trái đất, tỏa sáng ở nhiệt độ khoảng 2854 K. Mặt trời là một nguồn nóng sáng tự nhiên có bề mặt, quang quyển, khoảng 5800 K.

Sự phát xạ từ bề mặt của mặt trời, với nhiệt độ trung bình của nó chừng 5800 K, cho chúng ta sự định nghĩa màu trắng; cực đại bước sóng của nó ở gần 550 nm (2,25 eV) phù hợp với độ nhạy cực đại của mắt chúng ta trong vùng phổ đó, phản ánh sự tiến hóa vượt bậc của chúng ta khi sinh sống dưới ánh sáng của mặt trời.

Năng lượng của mặt trời có nguồn gốc từ những phản ứng nhiệt hạt nhân tại nhân của nó, tâm của mặt trời có nhiệt độ ước tính chừng 15.000.000 K. Khi năng lượng này truyền tỏa lên bề mặt của mặt trời, năng lượng trước tiên được truyền bằng bức xạ (qua một lớp gọi là lớp bức xạ), bị hấp thụ và tái bức xạ ở những nhiệt độ giảm dần. Càng gần đến bề mặt, qua lớp đối lưu, sự đối lưu trở thành cơ chế truyền năng lượng át trội vì plasma ở đó kém nóng và kém đặc hơn, và không thể duy trì sự truyền nhiệt bằng bức xạ.

Lúc đi tới bề mặt của mặt trời, quang quyển, nó đạt tới nhiệt độ 5800 K mà chúng ta cảm nhận là ánh sáng trắng nhìn thấy.

Ngoài nhiệt và ánh sáng, mặt trời còn phát ra một dòng hạt tích điện mật độ thấp (chủ yếu là electron và proton) gọi là gió mặt trời, chúng truyền đi trong hệ mặt trời ở tốc độ chừng 450 km/s. Gió mặt trời và những hạt năng lượng cao hơn nhiều do các tai lửa mặt trời phát ra có thể có những tác động kịch tính đối với trái đất, từ sự hỏng hóc đường dây tải điện và gây nhiễu sự truyền tín hiệu vô tuyến cho đến sự xuất hiện lộng lẫy của cực quang.

Màu trắng rực rỡ của pháo hoa là thí dụ của sự nóng sáng. Các kim loại, như magnesium, bị nung nóng đến nhiệt độ trắng-sáng trong lò. Những màu sắc khác xuất hiện trong những màn trình diễn phát hóa là sử dụng sự phát quang, chứ không phải sự nóng sáng.

Những thí dụ khác của sự nóng sáng và công dụng của nó

Màu sắc của sự nóng sáng được dùng để đo nhiệt độ trong bức xạ kế. Các nguồn sáng, từ ngọn nến đơn giản đến đèn chiếu sân khấu, đèn hồ quang, và bóng đèn dây tóc nóng sáng hiện đại và bóng đèn flash, tất cả đều sử dụng sự nóng sáng; thường mục tiêu là tránh màu sắc và tạo ra ánh sáng càng trắng đều càng tốt.

Sự chế tác kim loại phụ thuộc nhiều vào sự nóng sáng để nhận ra những sự thay đổi rạch ròi bằng màu sắc. Người thợ rèn tôi sắt ở nhiệt độ nóng-đỏ, còn người thợ kim hoàn cần biết nhiệt độ màu của một kim loại nhất định để tôi luyện nó một cách chính xác, đưa nó vào hoạt động mà không làm nó bị quá nhiệt.