熾熱物質會依照自身的熱度發光
拿一塊鐵來加熱。它一開始是暗紅色,接著變成橘色,再變成黃白色,最後亮得刺眼。物質始終是同一種,只有溫度變了,而顏色走過了整段變化。星星的表面也是如此:那是熾熱的氣體,會完全依照自身的熱度發光。
受熱的物體不會只在一種波長上放射,而是同時涵蓋所有波長,只是所占比例不同。其中有一種波長承載的能量達到最大值;表面越熱,這個最大值的波長就越短:它會從紅外線移到紅色,再到黃色、藍色,最後進入紫外線。你的眼睛會把整體混合成一種色調,而色調正是由峰值所在的位置決定的。
峰值就是顏色
不同波長的發光亮度:最大值決定顏色
為什麼藍色星星比紅色星星更熱
日常生活中,水龍頭上的紅色標記代表「熱」,藍色代表「冷」,但這個習慣會讓你誤解星星。對星星來說,正好相反。紅色表示表面的熱度還不足以把峰值推向較短的波長。約3,000度時,星星是紅色的;30,000度以上,則是藍色的。其他所有顏色都落在這兩端之間。
顏色和大小完全無關。紅色的參宿四是一顆膨脹的巨星,白色的天狼星在它旁邊看起來會像一個小點。色調只告訴你一件事:把光送到你眼前的那個表面有多熱。
以這樣的尺度來看,太陽算是比較涼的星星。它之所以像是光的標準,只是因為離我們很近。就表面溫度而言,它位在整個範圍的下三分之一,而星座中幾乎每一個明亮的藍白色光點,溫度都至少是它的兩倍。
太陽在這條尺度上約為5500,而最熱的星星表面則加熱到30,000度以上
你的眼睛很難處理這一切。只有在亮度足夠時,我們才能分辨顏色;光線不足時,視網膜中無法看見顏色的部分會接手工作,星星看起來就會是白色的小點。最明亮的星星才會顯出色調,而用能收集更多光線的雙筒望遠鏡觀察時,色調會更明顯。至於星星在地平線附近彩虹般的閃爍,那不是它本身的顏色,而是空氣的作用:空氣會像稜鏡一樣把光束分開。
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來源
- 其機制是受熱物體的熱輻射,以及維恩位移定律:溫度越高,峰值所在的波長越短。表面溫度取自光譜分類並四捨五入;一般會以絕對溫標表示,而絕對溫標與攝氏溫標相差273度,在這樣的高溫下,這幾乎不會改變整體情況。