LE CORPS NOIR

Le Soleil nous apparaît visuellement jaune, il émet de la lumière blanche, on dit que c'est un corps noir à la température de 5 800 K (Soit environ 5 500 C).

Il y a matière à s'interroger...

Le fait qu'il émette de la lumière blanche, constituée de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, et qu'il nous apparaisse visuellement jaune s'explique parce que le ciel est bleu : le mélange de gaz constituant l'atmosphère terrestre diffuse, dans toutes les directions, la partie du spectre solaire située dans le bleu. Dans la lumière solaire qui nous parvient directement, les radiations correspondant à la couleur bleue manquent, alors, le Soleil semble jaune (mélange visuel des radiations correspondant aux couleurs vert et rouge).

Mais pourquoi dit-on " que c'est un corps noir à la température de 5 800 K " ?

Le corps noir

Cette appellation peut être prise comme un raccourci de langage.
Une surface qui absorbe pratiquement toutes les radiations qui lui parviennent apparaît noire. Ceci, par opposition à une surface qui réémet toutes les radiations qui lui parviennent et qui est une surface blanche.
Sachant en effet qu'une surface nous apparaît colorée (verte par exemple) si, éclairée avec toutes les radiations du visible, elle ne renvoie que cette radiation colorée (verte).
Pour modéliser un corps noir à la température T on peut imaginer comme exposé dans le cours de physique quantique de Berkeley [Tome 4 Mac Graw-Hill] une cavité, remplie de gaz, maintenue à une température donnée T, rugueuse, peinte en noire et percée d'un petit trou.
Le revêtement noir est partiellement absorbant. Si un rayon de lumière entre dans la cavité, en raison des absorptions et des diffusions successives sur la paroi intérieure de la cavité, un rayon de lumière pourra sortir de la cavité, mais en ne restituant qu'une très faible partie de l'énergie incidente.
La cavité apparaîtra noire à un observateur situé en face de l'ouverture.
Un exemple est donné sur le site " Fenêtres sur l'univers " de l'observatoire de Paris.
Une fenêtre qui se présente, ouverte, sur une façade en plein soleil est vue comme un corps noir alors que la fenêtre fermée est une surface réfléchissante et que la façade apparaît blanche ou colorée selon sa structure.

La loi de Planck exprime la puissance lumineuse rayonnée, par unité de surface, par un corps noir (théorique) à la température T.
Le rayonnement d'une étoile est comparable à celui d'un corps noir.
En effet, une étoile est très épaisse. C'est une source d'énergie (fusion thermonucléaire).
Mais le rayonnement y est " piégé " par différents processus. Le rayonnement sort de l'étoile, en moyenne, au bout de millions d'années. Le milieu stellaire se comporte donc comme la cavité modélisant le corps noir.
La puissance lumineuse qui sort est fonction de la température T des couches externes de l'étoile. Pour le Soleil, en étudiant son spectre lumineux, on détermine que la température des couches externes vaut 5 800 K.
Lorsque l'on étudie le spectre de Sirius, on détermine que la température des couches externes vaut 10 000 K.