La machine Soleil

• La modélisation d'une réaction nucléaire
• Les spectres électromagnétiques
• Le lien entre couleur spectrale et longueur d'onde

Au cœur du Soleil, des réactions nucléaires transforment en permanence des noyaux d'hydrogène ${}_1^1\mathrm{H}$ en noyaux d'hélium ${}_2^4\mathrm{He}$. Ces réactions s'accompagnent d'une libération d'énergie qui maintient une température très élevée au sein de l'étoile.

À sa surface, le Soleil donc est suffisamment chaud pour émettre des ondes électromagnétiques dans le domaine du visible. Ces ondes se propagent dans l'espace et une partie arrive jusqu'à la Terre.

Il s'agit peut-être de la relation mathématique la plus célèbre du monde de la physique :

$\begin{array}{ll}& E:\text{eˊnergie (J) }\\ E=m\cdot c^2& m:\text{masse (kg)}\\ & c:\text{ceˊleˊriteˊ de la lumieˋre}\left(\mathrm{m}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}\right)\end{array}$

Pour des objets incandescents idéaux appelés corps noirs, le spectre d'émission ne dépend que de la température de l'objet selon la loi de Planck. Lorsque l'on mesure ce spectre pour différentes températures, comme présenté dans le doc. 3, on constate que plus l'objet est chaud, plus la longueur d'onde correspondant au maximum d'émission est faible.

La loi de Wien permet de traduire cette observation :

$\begin{array}{ll}& {\lambda }_{\max }:\text{longueur d’onde du maximum d’eˊmission (m)}\\ {\lambda }_{\max }=\frac{\beta }{T}& T\text{ : tempeˊrature de surface }(\mathrm{K})\\ & \beta :\text{constante de Wien eˊgale aˋ }2,898\times 10^{-3}\mathrm{m}\cdot \mathrm{K}\end{array}$

Plus un corps possède une température élevée, plus le maximum du rayonnement émis est caractérisé par une faible longueur d'onde.