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为什么星星有不同的颜色

Miqo 编辑部 · 1 个来源

炽热物质会按自己的温度发光

拿一块铁来加热。它先变成暗红色,然后是橙色,再变成黄白色,最后亮得让人睁不开眼。材料始终没变,只有温度变了,而颜色走过了完整的一段变化。星星的表面也是如此:那是炽热的气体,会完全按照自己的温度发光。

受热物体并不会只在一个波长上辐射,而是会同时在所有波长上辐射,只是所占比例不同。其中有一个波长承载的能量达到最大值;表面越热,这个最大值对应的波长就越短:它会从红外线移到红色,再到黄色、蓝色,最后进入紫外线。你的眼睛会把这整组混合光合成一种色调,而色调正是由峰值所在的位置决定的。

峰值就是颜色

紫外线红外线

不同波长的发光亮度:最高亮度决定颜色

为什么蓝色星星比红色星星更热

日常生活中,水龙头上的红色标记表示“热”,蓝色表示“冷”,但这种习惯会误导你理解星星。对星星来说,情况正好相反。红色说明表面温度还不够高,无法把峰值推向短波长。约3000度时,星星呈红色;达到30 000度及以上时,星星呈蓝色。其他所有颜色都处在这两个极端之间。

参宿四,红色≈3500°
太阳,黄色≈5500°
天狼星,白色≈10 000°
参宿七,蓝色≈12 000°

颜色无法说明大小。红色的参宿四是一个膨胀的巨星,在它旁边,白色的天狼星看起来会像一个小点。色调只能告诉你一件事:把光送到你这里的那层表面有多热。

按这样的温度范围来看,太阳算是一颗相对凉的星。它之所以像光的标准,只是因为离我们很近。按表面温度计算,它位于这个范围的下三分之一,而星座中几乎每一个明亮的蓝白色光点,温度都至少是它的两倍。

太阳在这条温标上约为5500度,而最热的星星表面温度可达30 000度及以上

你的眼睛其实很难处理这一切。只有在亮度足够时,我们才能分辨颜色;光线不足时,视网膜中无法感知颜色的部分会接管工作,于是星星看起来就像白色的光点。最亮的星星才会显出色调,用双筒望远镜观察时会更明显,因为它能收集更多光线。而地平线附近星星彩虹般的闪烁,并不是它本身的颜色,而是空气的作用:空气会像棱镜一样把光束分开。

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来源

  1. 其机制是受热物体的热辐射,以及维恩位移定律:温度越高,峰值对应的波长越短。表面温度取自光谱分类并经过四舍五入;通常使用绝对温标来计算,而绝对温标与摄氏温标相差273度,在这样的高温下,这几乎不会改变整体情况。