黒体と電磁波（光）が輻射平衡するまでの時間

質問

理想的な黒体からなる壁で囲まれた空間があるとします。空間の大きさは一辺が１ｍとします。また初期状態の壁の温度はたとえば３００度Ｋとします。空間部分の初期状態は真空で光子がなく０度Ｋ（と呼んでも良いと思っていますが）とします。このとき空間と黒体が輻射平衡状態になるまでの時間はどれくらいでしょうか。私は１ｍを光が走るぐらいの時間で輻射平衡状態が実現するように思うのですが、一般的に熱平衡状態はそんなに短時間には起きるとは思わないので悩んでいます。ご指南お願いします。

回答No.1

sat000

壁面と空間との間の熱平衡ということでしょうか？
空間が完全な真空(存在する分子がゼロ)だと、そもそも温度が定義できないので、熱平衡という概念もありませんから、ご質問には答えがありません(質問として成立していない)。
何らかのガスが空間に存在する場合には、ガスが壁面と同じ温度になるまでの時間がかかります(光が1 m進む時間よりもはるかに長い)。
でも、ガスがどの波長を吸収するか、吸収率はどれくらいかでガスに入るパワーが変わりますし、もちろんガスの圧力(例えば100 Paか1 kPaか)によっても変わりますから、計算するには条件が足りません。
ただ、輻射よりも壁面からの熱伝導と重力があれば熱対流の影響の方がはるかに大きそうですけど。