普通天文學/光譜
紫色散射最多,紅色散射最少。
光譜這個詞在英語中已經有了廣泛的含義,最早由艾薩克·牛頓等科學家在 17 世紀使用,用來指將陽光透過玻璃稜鏡獲得的顏色範圍,或者透過彩虹的自然機制產生。如今,它幾乎適用於任何情況下,用來表示廣泛的值。特別是在物理學和天文學中,它仍然表示可見光的顏色範圍,但也包括從非常長的無線電波到超短波長伽馬射線的不可見電磁輻射形式。
當我們談論可見光時,顏色類似於波長。紅光的波長相對較長,藍光和紫光的波長相對較短。這些波長也反映了加熱物體的溫度;紅色是較冷的,而藍色是較熱的。像太陽發出的白光,不是由單一顏色或波長組成,而是由多種顏色或波長的混合而成,人眼將它們解釋為白色。
雖然所有波長的光在真空中以相同的速度傳播,但不同波長的光在透過透明介質(如玻璃、水甚至空氣)時速度會有所不同。當光從一種介質(如空氣)進入另一種介質(如玻璃)時,其速度會根據兩種介質的折射率而變化。在這個例子中,光在進入玻璃時會減速。藍光或紫光在從低折射率介質進入高折射率介質時,比紅光減速得略多。這與玻璃稜鏡的特定形狀一起,會彎曲或分散光線,將顏色散開。由於藍光比紅光彎曲得更多,因此原始光線混合物會散開成其組成顏色,形成光譜,有點像人工彩虹。
“恆星的亮度也取決於其溫度,而溫度會影響恆星發出的光譜。如果觀察到兩顆光譜相同的恆星,並且其中一顆恆星的距離透過視差測量已知,則可以比較它們的亮度。亮度的差異歸因於距離的差異。利用平方反比定律,可以確定距離未知恆星的距離。恆星不僅可以在可見光譜中發出輻射,還可以以無線電波、X射線和伽馬射線形式發出輻射。所有這些不同的電磁輻射部分都可以與已經討論過的方法結合起來進行天文測量。”
光譜型別有
- 連續光譜,是由白熾固體(如電爐的紅熱元件)、液體(如熔化的熔岩)或高壓氣體(如恆星表面)產生的寬頻。
- 發射光譜,以窄亮線為特徵,由激發的低壓氣體產生。發射光譜源的例子有彗星的彗發和彗尾,以及玫瑰星雲。
- 吸收光譜,以窄暗線為特徵,由連續光譜透過低壓氣體產生。這在太陽和恆星的光譜中可以看到,是由恆星較冷、低壓氣體大氣中的光吸收造成的。
透過研究光譜,天文學家可以發現許多關於恆星的資訊,最重要的是恆星中發現的化學元素。“記錄物質吸收的電磁輻射波長(或頻率);每種純物質的吸收光譜都是獨特的。”
大多數恆星都表現出吸收線光譜,但一些罕見的恆星顯示出發射線。沃爾夫-拉葉星具有發射光譜,是由熱恆星發出的紫外線(UV)輻射透過低壓氣體產生的。某些星雲或氣體雲也表現出發射線。光譜線在非可見光(如紫外線和微波)中也是可探測的。