Farbe und Temperatur

Wie du in der vorigen Erforschungsübung gesehen hast, hängt die Temperatur eines Objekts von der Spitze der Wellenlängen seines Spektrums ab. Wenn du jemals darauf geachtet hast, wie sich ein Topf auf einer Herdplatte erhitzt, könntest du eine Idee haben, warum das richtig ist. Am Anfang siehst du kein Licht aus dem Metall kommen, aber du fühlst die Hitze. Wenn du die Platte weiter aufheizt, beginnt sie in einem matten rot zu glühen. Sobald die Platte noch heißer wird, glüht die Platte heller und ihre Farbe fängt an sich zu ändern: zuerst orange, dann gelb, dann blau. Wenn du die Platte nun auskühlen lässt, kehren sich ihre Farben wieder um. Die rechte Animation zeigt die Farbsequenz, die du sehen könntest wenn sich ein Topf auf einer Herdplatte erhitzt und dann wieder abkühlt.

Was passiert hier? Die heiße Platte besteht, wie alle anderen Objekte im Universum, aus Atomen. Die Atome in der heißen Herdplatte bewegen sich ständig herum und geben Licht ab. Sobald sich die heiße Platte erhitzt, bewegen sich ihre Atome noch schneller, und dabei emittieren sie Licht, das eine höhere Energie hat.

Das von der Platte emittierte Licht aufgrund der sich bewegenden Atome wird "Wärmestrahlung" genannt. Die Platte emittiert Wärmestrahlung in allen Wellenlängen des Lichts, aber sie gibt den Großteil der Strahlung bei einer bestimmten Spitzenwellenlänge ab, die kürzer wird während die Temperatur steigt. Bei Zimmertemperatur ist die emittierte Strahlung infrarot, unsichtbar für deine Augen. Während dem Erhitzen bewegt sich die Spitzenwellenlänge hin zu kürzeren Wellenlängen: zu rot, dann orange, dann gelb, dann blau. Wenn du fortfahren würdest die heiße Platte aufzuheizen (höher als du es jemals auf einem Herd schaffen könntest), würde die Herdplatte in einem hellen violett glühen.

Weil alle Objekte im Universum aus Atomen bestehen, gibt jedes Objekt Wärmestrahlung ab. Also geben natürlich auch Sterne Wärmestrahlung ab - dieselbe Wärmestrahlung, die Herdplatten auf der Erde emittieren. Diese Beobachtung erklärt die Entdeckung, die du in der letzten Erforschungsübung gemacht hast: unterschiedliche Sterne haben verschiedene Spitzenwellenlängen von Wärmestrahlung, weil sie unterschiedliche Temperaturen haben.