Potencia y luminosidad
En casa, probablemente en su garaje o sótano, tiene un montón de bombillas en stock. Si fueras a mirarlos, verías que están etiquetados como 60 W, 14 W o 100 W. La W representa un vatio , una unidad de energía igual a un julio por segundo. Un julio es aproximadamente igual a la energía liberada cuando una manzana cae al suelo desde una mesa de un metro de altura.
Ahora, ¿qué pasa si ingresa a su sótano y encuentra un objeto que emite 3.8 * 10 ^ 26 W? En realidad, eso sería algo imposible ya que no cabría en tu sótano porque ese objeto sería nuestro sol. 3.8 * 10 ^ 26 W, la luminosidad de nuestro sol , la energía total que irradia una estrella en un segundo, es igual a una luminosidad solar, abreviada como se muestra en la pantalla. Esto significa que una estrella etiquetada con cinco luminosidades solares emite cinco veces más energía que nuestro sol cada segundo.
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La ley del cuadrado inverso
La luminosidad de una estrella es muy importante para algo. Cuanto más cerca esté de ti un objeto luminoso, más brillante parecerá. Lo brillante que parece ser algo está relacionado con lo cerca que está de ti.
Esto no es nada nuevo para que lo comprenda. Solo piensa en una bombilla que encuentres en tu sótano. Si lo enciende y lo mantiene a un pie de distancia de usted, lo hará entrecerrar los ojos. Si coloca la bombilla a una milla de distancia, puede ser tan débil que ni siquiera la verá. Tal relación se puede poner en algo conocido como la ley del cuadrado inverso , una ley que relaciona el brillo aparente y la luminosidad.
Para poner esta ley en perspectiva, imagine que una estrella está en el centro de una esfera con un radio de d . La cantidad de energía que se mueve cada segundo a través de un metro cuadrado de la superficie de la esfera es la luminosidad de la estrella ( L , medida en W) dividida por toda la superficie de la esfera misma, que se calcula como 4 * Pi * d ^ 2. El número que se obtiene al realizar este cálculo se conoce como el brillo aparente de una estrella ( b , en W / m ^ 2).
Cómo encontrar el tamaño de una estrella
El brillo aparente de una estrella se vuelve cada vez más pequeño al aumentar las distancias de la estrella porque la luz emitida por la estrella tiene que extenderse sobre áreas cada vez más grandes del espacio. ¡Hay poca luz para todos! Para demostrarlo, tome una linterna y apunte a una pared blanca aproximadamente a una pulgada de la pared. Observe cómo el brillo del círculo formado por la linterna es muy intenso. Ahora muévase cada vez más lejos de la pared con la linterna. Notará que el área que cubre la luz se vuelve cada vez más grande, pero la luz se vuelve cada vez más tenue.
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Tenga esto en cuenta al volver a nuestra ecuación. Observe cómo el denominador de la ley del inverso del cuadrado como se muestra arriba incluye el cuadrado de la distancia a una estrella, medida en metros ( d ^ 2). Por eso se llama ley del cuadrado inverso.
La ley del cuadrado inverso nos dice que el brillo aparente de una estrella es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del observador a la estrella. Por ejemplo, si duplica la distancia a una fuente de luz, el brillo aparente disminuirá cuatro veces, ya que dos al cuadrado es igual a cuatro.
Uso de luminosidad para brillo aparente
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También puede determinar la luminosidad de una estrella a partir de su brillo aparente utilizando la ecuación anterior. Lo que nos muestra esta ecuación es que si conocemos la distancia a una estrella y su brillo aparente, podemos averiguar su luminosidad. También nos dice que si mantenemos las distancias iguales, cuanto más brillante es una estrella, más luminosa tiene que ser. Además, si mantenemos constante el brillo aparente, la estrella tiene que volverse cada vez más luminosa con distancias cada vez mayores de la Tierra para mantener su brillo aparente.
Resumen de la lección
Con suerte, esta lección no te abrumará con demasiadas matemáticas. El quid de todo fue que la ley del cuadrado inverso es una ley que relaciona el brillo aparente y la luminosidad. Y la luminosidad es la energía total que irradia una estrella en un segundo expresada en vatios, y un vatio es una unidad de energía igual a un joule por segundo.
¿Cuánto tiempo vive una Estrella?
Lo que debería haberte enseñado esta lección es que el brillo aparente de una estrella es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del observador a la estrella. Como beneficio adicional, aprendió que el brillo y la distancia aparentes se pueden usar para ayudar a determinar la luminosidad de una estrella. Por ejemplo, teóricamente, una estrella tiene que volverse cada vez más luminosa para mantener el mismo brillo aparente aquí en la Tierra a medida que se aleja cada vez más de nosotros.
Los resultados del aprendizaje
Después de completar esta lección, debería poder:
- Definir vatios y luminosidad
- Recuerda la ecuación de la ley del cuadrado inverso.
- Comprender las relaciones entre distancia y brillo y luminosidad.
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