本文將分為恆星和行星兩個方面，講解恆星和行星的溫度測量方法，內容較多，請耐心閱讀，相信你會有所收穫。

恆星，作為宇宙中最基本的存在，與所有行星不同，恆星是靠引力凝聚成的球形發光等離子體，都是氣態星體。如果在天朗氣清的夜晚，抬頭仰望天空，大約可以看到6000多顆恆星，它們散發著閃耀的光芒，如一盞盞明燈，照亮宇宙。

事實上，它們的顏色各不相同，不過由於距離我們實在是太過遙遠，加之地球大氣層的“遮蔽”與“遮擋”，以及人眼的解析度、光敏度的限制，它們在我們眼中大都一個模樣。

恆星的有效溫度決定了其光譜型別

美國天文學家卡爾 薩根在他的著作《千億的千億》中提出一個著名的猜想：“宇宙中有1000億個星系，每個星系中有1000億個恆星。”雖然這一猜想的正確性有待驗證，但可以確定的是:在整個宇宙之中，有無數恆星的存在，以千億、萬億計。

數億千億的恆星在其生命程序當中，無時無刻不在進行著核聚變反應，直至其核心的氫消耗殆盡，一個恆星的生命就此結束。

各個恆星進行核反應的速度各不相同，或快或慢，因而每個恆星的溫度也不盡相同。溫度作為一個重要的物理學特徵，理所當然成為人類想要了解的物件。不同於生活中的溫度測量，宇宙中的溫度測量，不是拿個水銀溫度計或者紅外溫度計就能解決的。

“世上無難事，只怕有心人。”

大家一定都見過紅外熱成像圖，圖中的物體在熱成像儀的探測下，顯現出不同的顏色，這是因為物體的不同部位溫度也不同，但總會高於零下二百七十三攝氏度。

由物理學常識可知：凡是溫度高於零下二百七十三攝氏度的物體，都會產生紅外輻射，這是物體內部分子熱運動的結果。輻射以電磁波的形式存在，波長與溫度成反比。意即：溫度越高，輻射的波長越小；溫度越低，波長越大。

而不同波長的電磁波有著不同的顏色（光也是電磁波的一種），因此物體輻射處的電磁波經過成像處理之後，就會有不同的顏色。因此可根據顏色判斷物體或者物體不同部位的溫度。

再舉一個例子：

在日常生活中，大家一定見過火焰，比如蠟燭燃燒、燃氣灶、打火機，它們發出的火焰散發出不同的顏色，內焰和外焰有著不同的顏色，往往內焰呈黃色或橙色，外焰則呈藍色，這就因為燃燒的程度不同導致火焰的溫度不同，繼而導致不同顏色火焰的產生。內焰與空氣接觸的更充分，溫度更高，意即能量更高，結合上文所說的規律，發出的光的波長更短。下面這張圖顯示的是可見光的波長與顏色的關係，從中能窺見一二。

恆星的溫度只會比生活中自然存在的溫度高，不會低，因此，恆星也會發出輻射，以電磁波的形式存在並傳播。

利用同樣的原理，如果你眼睛的解析度、光敏度足夠好，加上天時地利，在天朗氣清的夜晚，對著天空尋找恆星，你一定會發現他們正散發出不同顏色的光芒，藍的、黃的、橙的……

當然，這很難，不過如果藉助天文觀測儀器，這種事情就會變得輕而易舉。

不過不管怎樣，知道恆星有著不同的顏色就行，沒必要在這寒冷的夜晚，欣賞夜空，更何況汙染嚴重，視野朦朧。

宇宙中恆星眾多，科學家們為了區別它們，特意根據恆星的光譜型別對恆星進行分類。

依據恆星光譜中的某些特徵與譜線和譜帶，以及這些譜線和譜帶的相對強度，同時也考慮連續譜的能量分佈，將恆星劃分為以下系和列。

O型（藍星，有效溫度40000～30000K）、B型（藍白星，有效溫度30000～10000K）、A型（白星，有效溫度10000～7500K）、F型（黃白星，有效溫度7500～6000K）、G型（黃星，有效溫度6000～5000K）、K型（紅橙星，有效溫度5000～3500K）和M型（紅星，有效溫度3500～2500K）。

大家一定曾耳聞眼見過類似於M0星、B3星的報道或文字，這是因為科學家為了更好的區分恆星，又將每一種光譜型又按照譜線相對強度分成10個次型，並按照溫度從高到低以光譜型後跟數字0～9的形式表示。數字越小，對應的溫度越高，比如光譜型為M0型的恆星其有效溫度就要比光譜型為M1型的恆星高。我們的太陽，其實是一顆光譜型為G2型的黃矮星，有效溫度約為5800K。

因此僅僅透過觀察恆星的顏色就能大致知道恆星的表面溫度，是不是有點不可思議而又沾沾自喜，下次看到一顆恆星（主要是影象），然後你就能大致猜出它的溫度了。

嚴謹的科學家們當然不能這麼做，因為有些時候，眼見不一定為實

比起我們普通人，天文學家用著得天獨厚，他們有先進的科學儀器，可藉助它們進行天文觀測，然後利用天體光譜分析儀器對來自某一恆星的光線進行接收、處理、分析，得到特有的光譜圖。然後再結合維恩位移定律和斯特藩-玻爾茲曼定律（Stefan-Boltzmann law）計算得到恆星的表面溫度。

下面我們簡單看一下維恩位移定律和斯特藩-玻爾茲曼定律：

維恩位移定律（Wien"s displacement law）是物理學上描述黑體電磁輻射光譜輻射度的峰值波長與自身溫度之間反比關係的定律

如果知道了恆星的光譜的最大波長，便可根據維恩位移公式求出溫度，簡便快捷。

恆星的表面有效溫度由O型的幾萬度到M型的幾千度，差別很大。行星溫度測量

比起距離遙遠的恆星，行星與我們之間更接近，對其溫度的測量也要相對容易，原理與上文所說的紅外儀測量體溫相同，把儀器對準行星，接受來自行星的輻射，溫度越高，釋放的輻射量也就越大。

地球的大氣層保護著聖靈，阻擋了來自宇宙的輻射。因此並不是說把紅外探測器對準天空，就能得到我們需要的資料。地球的大氣層會吸收部分紅外光，所以想要獲得準確的行星的溫度資料，就需要把裝置放到太空中，減少因為地球大氣層干擾而產生的資料誤差。

著就要把高靈敏度的紅外儀器放置在如哈勃望遠鏡這樣的太空儀器上，透過這些太空裝置上的紅外線儀器探測太陽系中行星釋放的輻射量，藉此得到行星的輻射圖譜或影象，經過科學分析得到溫度。

總結：

無論是恆星還是行星的溫度測量，用到的原理都很類似：透過科學方法，得到輻射圖譜或者光譜，隨著溫度的變化，電磁波的輻射強度與波長分佈特性也隨之改變，但變化之中有不變，變的是現象，不變的是規律，根據變化規律便可知曉恆星及行星的表面有效溫度。

發光體發出的熱量與其溫度直接相關。熱物體在短波長下發射更多的光，冷物體在長波長下發射更多的光。 波長與存在的能量成反比，這就是為什麼較短的波長有更多的能量，而受熱物體會發出更多的能量。 然而，冷物體的能量更少，但波長更長。 天文學研究的基本技術之一包括測量電磁輻射和進行詳細計算以確定遠處物體的溫度。

恆星發出的光的顏色揭示了它的溫度，恆星的溫度決定了附近物體如行星的溫度。當帶電原子粒子振動並釋放能量時，光就產生了，這就是光子。因為溫度對應於一個物體的內部能量，所以較熱的物體會發出能量較高的光子。光子的能量決定光的波長或顏色。因此，物體發出的光的顏色是溫度的指示。然而，直到一個物體變得非常熱——大約3000℃，這種現象才被觀察到，因為較低的溫度以紅外光譜而不是可見光譜輻射。

黑體的概念對測量天體的溫度至關重要。黑體是一個理論物體，它能完美地吸收所有波長的光的能量。此外，黑體發出的光不受物體成分的影響。這意味著黑體輻射光的光譜只取決於物體的溫度。恆星不是理想的黑體，但是它們足夠近，可以根據發射波長精確地近似溫度。 簡單的視覺觀察並不能揭示恆星的溫度，因為溫度決定了峰值發射波長，而不是唯一的發射波長。

恆星通常看起來發白，因為它們的發射光譜覆蓋了很寬的波長範圍，人眼將所有顏色的混合解釋為白光。因此，天文學家使用隔離某些顏色的濾光器，然後他們比較這些隔離顏色的強度來確定恆星發射光譜的近似峰值。

行星溫度更難確定，因為行星的吸收和發射特性可能與黑體的吸收和發射特性不太相似。一顆行星的大氣層和表面可以反射大量的光，一些吸收的光能被溫室效應保留下來。因此，天文學家透過複雜的計算來估算一顆遙遠行星的溫度，這些計算考慮了諸如最近恆星的溫度、該行星與恆星的距離、反射光的百分比、大氣層的組成以及該行星的旋轉特性等變數。