光谱能分析行星表面温度原理

每一颗恒星都是一个炽热的气体球。 它们的中心是一个高温、高压的环境。在这样的高温、高压下 , 中心附近的物质便进行剧烈的热核反应 , 释放出巨额的能量。中心附近产生的热量通过辐射、对流等过程向外 输送 , 使星球的表面增温而发光。

由于年龄、质量的不同 , 各恒星的表面温度相差很大。恒星表面温度通常用绝对温标表示 , 一般在 2000 开到 40 000 开。不同表面温度的恒星呈现不同的颜色 , 温度低的呈棕红色 , 温度较高的呈黄色 , 温度很高的呈蓝白色。

大家都见过雨后彩虹 , 它是一条由赤、橙、黄、绿、青、蓝、 紫七种颜色组成的彩色光带 , 非常美丽。假如你有条件 , 可以做一个这样的实验 : 让一束太阳光射进一个暗室 , 穿过一块三棱镜后再投射到一块白色的屏幕上。这时, 你会看到屏幕上 面并没有白色的阳光 , 而是有一条彩色的光带 , 就像雨后的彩虹一样 , 呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色。这个现象说明了白色的阳光是由这七种颜色的光组成的。这条美丽的七色光带就叫做太阳光谱 , 也叫做连续光谱。仔细看 , 连续光谱上面还有许多粗细不等、分布不均的暗黑线 , 叫做吸收谱线。另外还有许多明亮的线 , 叫做发射谱线。这些谱线代表了太阳成分中的不同元素。

恒星是一颗颗遥远的太阳 , 恒星的光谱和太阳的光谱有什么相同与不同呢 ?

太阳光是白色的 , 而恒星的光有各种各样的颜色 , 有红 色、黄色、白色、蓝色。古人早已经发现了这一点 , 他们把心宿 二叫做“大火”, 就因为看出心宿二是红色的。为什么恒星的颜色各不相同呢 ?

我们可以观察一个点燃的煤炉。当煤刚刚开始燃烧时 , 炉火是红色的 , 随着炉火越烧越旺 , 炉火的颜色逐渐由红变黄, 再变白, 最后变蓝。显然 , 红色的炉火温度较低 , 蓝色的炉 火温度较高。

恒星也一样, 我们从恒星的颜色就可以判断出它的温度。恒星的温度通常用绝对温度 K 表示。绝对温度与摄氏温度的换算关系是 OOC=273K。表面温度在绝对温度 30000 K 以上的恒星发蓝光，表面温度在1 0000-300OOK 的恒星颜色是蓝白色的，表面温度在 7500-1000OK 的恒星颜色是纯白色的 , 表面温度在 6000-7500K 的恒星呈黄白色，表面温度在 5000-6000K 时 , 恒星的颜色发黄 , 表面温度在 3500-500OK 时恒星的颜色为红橙色 , 表面温度在 2000-3500K 的恒星颜色发红。

恒星的光谱和太阳的光谱一样 , 除了彩色的连续光谱以外 , 还有代表组成恒星的各种元素的线状光谱 , 人们通过对恒星光谱中这些谱线的测量和分析 , 可以得到每颗恒星化学成分的信息。从地球实验室的光谱实验中我们知道 , 氢、氧、碳 等轻元素的光谱线主要在紫外 , 肉眼看不见 , 只有几条谱线在 可见光区 , 较重的元素的谱线大部分在可见光区。把恒星的 谱线和地球实验中所获知的各种物质的谱线相比较 , 就可以 确定恒星上有什么化学成分。谱线的强度不仅与元素的含量 有关 , 还与恒星大气的温度、压力有关。天文学家们根据恒星 的温度以及谱线特征 , 把恒星分成如下的几种类型 :

O 型为蓝星 , 光谱里有明显的电离氮谱线 , 代表星有参宿一和参宿三；

B 型为蓝白星 , 有明显的中性氮谱线 , 如右图猎户座腰带上的三颗星都属于 B 型星；

A 型为白星 , 有明显的氢谱线 , 织女星和天狼星属于 A型星；

F 型为黄白星 , 有明显的电离钙谱线 , 北极星属于 F 型星；

G 型为黄星 , 中性金属线占优势 , 太阳是典型的 G 型星；

K 型为橙红星 , 密集着众多金属和其他元素的谱线 , 牧夫座的大角星是 K 型星；

M 型为红星 , 能看到分子谱线 , 天蝎座的大火星是 M 型星。

表面温度（K） 40000-30000 30000-10000 10000-7500 7500-6000 6000-5000 5000-3500 3500-25000

光谱型 O B A F G K M

颜色 蓝 蓝白 白 黄白 黄 橙红 红

天文学家们曾经认为这种光谱型分类的顺序代表了恒星的演化从高温演化到低温 , 因此把 O 型星和 B 型星称为早型星 , 把 K 型星和 M 型星称为晚型屋。后来发现 , 这个看法是不对的。恒星的演化可不是这么简单的事情 , 它里面的学问还大着呢

星空天体的温度是通过光谱色谱仪测定的。

光谱能分析行星表面温度的原理是基于热辐射定律和光谱特征。根据热辐射定律，物体的辐射能量与其温度相关。通过观测行星的光谱，可以测量到不同波长下的辐射强度。根据物体的辐射谱特征，可以推断出其表面温度。例如，黑体辐射谱呈现出特定的形状，通过与行星的光谱进行比较，可以确定其表面温度。

这种方法被广泛应用于行星科学研究中，帮助我们了解行星的物理特性和环境条件。

光谱能分析行星表面温度的原理与维恩位移定律有关。

维恩位移定律是针对黑体来说的，它表明黑体越热，其辐射谱光谱辐射力（或者某一频率的光辐射能量的能力）的最大值所对应的波长越短。

实际物体都是黑体乘以黑度所对应的灰体所对应的理想情况。

因此，通过对行星的光谱进行观测和研究，科学家可以了解行星的大气成分、温度、压力等信息，推测出其表面温度。