הטמפרטורה של גוף קשורה לסוג הקרינה האלקטרומגנטית שהוא פולט. כל אטום ביקום נמצא בתנועה, בין שהוא בכוכב, בפלנטה או בחלל העמוק, והטמפרטורה היא פשוט מדד לתנועות של האטומים. כל גוף פולט ספקטרום תרמי חלק של קרינה, ואורך הגל שבו הקרינה הזו חזקה ביותר הפוך לטמפרטורה: ככל שהגוף חם יותר, אורך הגל הזה קצר יותר. הקשר הזה נקרא חוק וין. היקום מלא בקרינה תרמית מגופים בטווח רחב מאוד של טמפרטורות.
לפני השטח של רוב הכוכבים יש טמפרטורה של כמה אלפי קלווין, ולכן הקרינה התרמית שלהם חזקה ביותר בתחום הנראה. למשל, הטמפרטורה של פני השמש היא כ-5,800 קלווין, והקרינה שלה חזקה ביותר באורך גל של כ-5 × 10−7 מטר, כלומר 0.5 מיקרון.
בעזרת חוק וין אפשר לחזות גם ספקטרום תרמי שהשיא שלו נמצא באורכי גל בלתי נראים. נבחן פלנטה בטמפרטורה של 300 קלווין, כמו כדור הארץ. הטמפרטורה הזו נמוכה פי 19 בערך מזו של השמש (5,800/300), ולכן הקרינה של הפלנטה חזקה ביותר באורך גל ארוך פי 19 בערך מזה של אור השמש: 19 × 0.5 ≈ 10 מיקרונים, בתחום האינפרה-אדום של הספקטרום.
באדיבות NASA
מתברר שהיקום כולו מלא בקרינה תרמית בטמפרטורה הקפואה של 2.7 קלווין, שחזקה ביותר בתחום המיקרוגלים (קרינת הרקע הקוסמית). בקצה האחר, לכוכבים חמים, כמו ננסים לבנים, יכולה להיות טמפרטורה של 50,000 קלווין על פני השטח – פי 9 בערך מזו של השמש. לכן הקרינה שלהם חזקה ביותר באורך גל קצר פי 9 בערך מזה של אור השמש: 0.5 / 9 ≈ 0.06 מיקרון, בתחום האולטרה-סגול הרחוק. אפשר להשתמש בחוק וין בטווח עצום של טמפרטורות ואורכי גל.
מה אפשר ללמוד על היקום מהצורות הבלתי נראות של קרינה אלקטרומגנטית? הרבה מאוד! כל גוף בחלל שפולט אור נראה כקרינה תרמית חם כמה אלפי מעלות. (זכרו שכשאנחנו רואים פלנטות, אנחנו רואים רק אור שמש שהן מחזירות, כמו מראה לא מושלמת). כל גוף קר יותר מכוכב פולט קרינה תרמית בתחום האינפרה-אדום. זה נכון לפלנטות, וזה נכון גם לנו! הטמפרטורה של גופנו היא כ-310 קלווין, ולכן אנחנו פולטים גלים אינפרה-אדומים. בין הכוכבים יש גז ואבק קרים עוד יותר, שפולטים מיקרוגלים. ובקצה האחר, גז בטמפרטורה של מיליוני קלווין פולט ספקטרום תרמי ששיאו בתחום קרני הרנטגן. הצורות הבלתי נראות של הקרינה האלקטרומגנטית הן תמרורים שמובילים אותנו אל האזורים הקרים מאוד והחמים מאוד ביקום.
→ הסעיף הקודם: 10.10 קרינה בלתי נראית | הסעיף הבא: 10.12 תורת הקוונטים ←