إشعاع الجسم الأسود

إشعاع الجسم الأسود هو نوع من أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي من داخل الجسم أو من خلال الإحاطة بجسم في حالة توازن حراري أو توازن ترموديناميكي أو أن هذا الإشعاع انطلق من جسم أسود (غير نافذ وغير قابل لعكس الإشعاعات الموجهة إليه) من خلال عملية تكون فيه الحرارة ثابتة ومنتظمة. وإن هذا الإشعاع لديه مدى محدد من الطيف والشدة والتي تعتمد فقط على حرارة هذا الجسم.

إن الإشعاع الحراري المنبعث تلقائيا من خلال العديد من الأجسام العادية يمكن اعتباره وكأنه إشعاع كإشعاع الجسم الأسود. وهو عبارة عن تطويق مغلق بإحكام والذي يمكنه في حالة الاتزان الحراري الداخلي احتواءه على اشعاع الجسم الأسود والذي من خلاله تنبعث منه الإشعاعات من خلال فجوة في جداره بحيث تكون الفجوة صغيرة بالقدر الكافي الذي يحافظ على الاتزان داخل هذا الجسم. 

إن الجسم الأسود في درجة حرارة الغرفة العادية يظهر أسوداً كأغلب الطاقات التي تشع على شكل موجات تحت الحمراء ولكن لا يمكن إدراكها بالعين المجردة للإنسان. لأن العين المجردة للإنسان لا يمكنها إدراك الألوان ذات شدة الإضاءة المنخفضة. إن الجسم الأسود يُرى في الظلام عند درجات حرارة معينة يمكن من خلالها أن يكون مرئياً وظاهراً وواضحاً لعين الإنسان المجردة كي تدركه. إنه يرى في بداية الأمر بلونه الرمادي (ولكن هذا لأن عين الانسان المجردة حساسة فقط للونين الأبيض والأسود عند الشدد الضوئية المنخفضة). في الحقيقة، تردد الضوء كي يكون في النطاق المرئي لعين الانسان يبقى أحمراً. وعلى الرغم من أن الشدة الضوئية تكون ضعيفة ومنخفضة جداً كي يتم اعتبارها على أنها حمراء. وحتى أن الطيف الفيزيائي تظهر قمته في مجال الأشعة تحت الحمراء. عندما تزداد درجة حرارة الجسم الأسود شيئاً فشيئاً فإنه يظهر بلون أحمر باهت. وكلما زادت درجة حرارة أكثر ظهر بشكله النهائي في لون جلي ومتألق بالأبيض الزرقاوي كما هو موضح بالشكل الموجود أسفل النص في نطاق طيف الجسم الأسود.

وعلى الرغم من أن الكواكب والنجوم ليست في حالة إتزان حراري مع المحيط المجاور لها وليست أيضاً أجسام سوداء تماماً، إلا أن اشعاع الجسم الأسود يستخدم كتقريب أولي للطاقة التي تنبعث منهما. إن الثقوب السوداء تعتبر أجسام سوداء تامة من خلال امتصاصها كل الإشعاعات الساقطة عليهم. وقد طرح في الاعتبار كونه اشعاع لجسم أسود سمي باسم إشعاع هوكينغ وهو عبارة عن إشعاع حراري تتنبأ الفيزياء بأنه يصدر عن الثقوب السوداء نتيجة لظواهر كمومية. سمي هذا الإشعاع نسبة لستيفن هوكينج الذي برهن نظرياً على وجود هذه الإشعاعات سنة 1974. وأحياناً أيضاً تنسب إلى يعقوب بيكينشتاين الذي تنبأ بأن الثقوب السوداء لها حرارة واعتلاج محدودة وليست صفراً. و يعتقد إلى أن إشعاع هوكينغ هو ما يتسبب في تقلص الثقوب السوداء واضمحلالها. هذا الإشعاع بدرجة حرارة تتناسب مع كتلة الثقب الأسود نفسه. 

إن مصطلح الجسم الأسود تم تقديمه بواسطة العالم غوستاف روبرت كيرشهوف في عام 1860. عندما تم استخدامه كصفة مركبة. هذا المصطلح كُتب كأنه موصول بواصلة أو مرتبط بشيء ما. كمثال على ذلك إشعاع الجسم الأسود. ويعرف إشعاع الجسم الأسود أيضاً بالإشعاع الكامل أو إشعاع درجة الحرارة أو الإشعاع الحراري.