Зміст
Сучасні астрономічні дослідження накопичили дивовижне багатство знань про Всесвіт, незважаючи на надзвичайні обмеження спостереження та збору даних. Астрономи регулярно повідомляють детальну інформацію про об'єкти, що знаходяться на відстані мільйонів миль. Один з найважливіших прийомів астрономічного дослідження включає вимірювання електромагнітного випромінювання та проведення детальних розрахунків для визначення температури віддалених об’єктів.
Від температури до кольору
Колір світла, випромінюваного зіркою, виявляє її температуру, а температура зірки визначає температуру сусідніх об'єктів, таких як планети. Світло утворюється, коли заряджені атомні частинки вібрують і вивільняють енергію у вигляді світлових частинок, відомих як фотони. Оскільки температура відповідає внутрішній енергії предметів, більш гарячі об'єкти випромінюють фотони більш високої енергії. Енергія фотонів визначає довжину хвилі або колір світла; таким чином, колір світла, що випромінюється предметом, є вказівкою температури. Однак це явище не спостерігається до тих пір, поки об'єкт не стане надзвичайно гарячим - приблизно 3 000 градусів Цельсія (5 442 градуси за Фаренгейтом) - тому що нижчі температури випромінюють в інфрачервоному спектрі, а не на видимому спектрі.
Небесні чорнобривці
Поняття чорного тіла має важливе значення для вимірювання температури астрономічних об'єктів. Чорне тіло - це теоретичний об'єкт, який ідеально поглинає енергію з усіх довжин хвиль світла. Крім того, на випромінювання світла від чорного тіла не впливає склад об’єктів. Це означає, що чорне тіло випромінює світло відповідно до певного спектру кольорів, що залежить виключно від температури об’єкта. Зірки не є ідеальними чорними тілами, але вони досить близькі, щоб забезпечити точне наближення температури на основі довжин хвиль випромінювання.
Багато довжин хвиль, один пік
Просте візуальне спостереження не виявляє температуру зірки, оскільки температура визначає пікову довжину хвилі випромінювання, а не єдину довжину хвилі випромінювання. Зірки зазвичай виглядають білуватими, оскільки їх спектри випромінювання охоплюють широкий діапазон довжин хвиль, а людське око інтерпретує суміш усіх кольорів як біле світло. Отже, астрономи використовують оптичні фільтри, які виділяють певні кольори, а потім порівнюють інтенсивність цих ізольованих кольорів для визначення приблизного піку спектра випромінювання зірок.
Зігріта зірка
Планетні температури важче визначити, оскільки характеристики поглинання та випромінювання планети можуть не бути адекватними аналогічним характеристикам поглинання та випромінювання чорного тіла. Атмосфера планети та поверхневі матеріали можуть відображати значну кількість світла, а частина поглиненої енергії світла утримується парниковим ефектом. Отже, астрономи оцінюють температуру далекої планети за допомогою складних обчислень, які враховують такі змінні, як температура найближчої зірки, відстань планет від зірки, відсоток світла, що відбивається, склад атмосфери та планети, що обертаються характеристики.