隔着遥远的距离，科学是怎么知道恒星温度的？看看恒星有多亮就行
隔着遥远的距离，科学是怎么知道恒星温度的？看看恒星有多亮就行
在夏夜的晴空下，繁星闪烁，它们不仅在颜色上各不相同，在亮度上也展现出独特的差异。这些遥远的恒星，究竟是如何被科学家们探测出其表面温度的？让我们一起探索这个令人着迷的科学奥秘。
恒星是由自主的核聚变支撑，同时还会发光放热，这种自身照明的物体我们称为恒星。然而，这些恒星温度高低是否可以从我们所观测到的距离甚远的光线中探查出？我们是否可以不深入研究就凭借恒星的亮度和半径推算出恒星的温度？
恒星从表面上看，都是不同颜色。这不仅让恒星看起来绚丽多彩、五彩斑斓，同事也因为恒星的颜色非常个性而为科学家提供了信息。物体表面的颜色和温度有很大关系。
关于颜色和温度的关系，我们今天就用一个极为简单的例子来说明。在各种颜色中，蓝色是最接近紫外线的，其波长越短，所以蓝色是能量最高的颜色；而红色则是最接近红外线的，其波长越长，所以红色是能量最低的颜色。
这就是为什么蓝色打破物体结构的概率更高，能量更高的电子往往处在能级高处，蓝光照射下，能级由高往低跌落，所以蓝光往往具有穿透或者破坏的功能；而红光由于能量低，对于物体的破坏性通常更小。
自然界一般都是能量从高处往低处流，所以温度越高的物质通常都是处在蓝光状态，温度越低的物质通常都是处在红光状态。从这个角度而言，蓝光的物体温度要远高于红光的物体温度。
在恒星方面，恒星发出的光线就是恒星表面的热辐射，而恒星的亮度就是由这些光量组成的，这也就是为什么红色恒星看上去暗淡一些，而蓝星则熠熠生辉。于是，通过恒星的颜色，我们就可以推测出恒星的表面温度，只需要知道一种颜色指代一定的温度，这很简单。
实际上，知道了亮度和距离，通过恒星的颜色来推测温度还是相对来说麻烦一点的，简单一点的就是用亮度和距离来直接计算温度，明天我将会为大家介绍现代宇宙学的神器——海牛座的暗物质天体测量，还找出不同颜色所代表的温度数值。
那么这个温度公式到底是用什么物理定律推导而来的呢？这就要归功于19世纪的那两位名气响亮的物理学家了：斯特藩和波尔兹曼。在此之前，人们认为一个物体的总辐射量正比于它的温度的四次方，但是这个定理并不可靠。斯特藩进行了大量的研究和试验，之后，他1900年提出这样一个定理：一个物体的辐射总量正比于温度的四次方。
斯特藩常数s是一个非常小的数值，一个单位表面积的黑体，要想以高能光子的形式发射出能量，需要一个极为高的温度，这个常数恰恰表现出了这一点。有了s之后，我们就可以计算恒星的表面温度了，公式是：
T=(L/4·3.1415926·R^2·s)^0.25 。
其中,L就是恒星的光度，也就是发出的总能量，R就是恒星的半径。
天狼星是除了太阳之外，离我们最近的一颗恒星，拥有最大的亮度，于是它便成了被天文学家研究得最为深入的一颗恒星。经过不懈的努力，人类终于算出了天狼星的温度，其表面的温度是6800K。
为了能够正确的计算出生熠熠生辉的恒星的温度，我们还需要知道其他的辅助数据。直接观测到的恒星的亮度我们称之为视星等，而如果将恒星放在10秒差距处进行观测，那么这个时候观测到的亮度就是绝对星等了，直接利用这两个参数就可以算出恒星的亮度了。
太阳的视星等是-26.7，天狼星的视星等是-1.46，而绝对星等的计算公式是：
M=m-5lg(dm) 。
绝对星等M就等于视星等m减去光度距离的五倍的对数值，由于太阳和天狼星的光度距离距离都是1，在太阳的例子中，由于视星等m是-26.7，所以太阳的绝对星等为4.83。
而天狼星的绝对星等可以通过太阳的绝对星等和两者的视星等差求出：
M1=M2-2.5lg(L1/L2) 。
根据这个公式我们可以得出天狼星的绝对星等为0.56，于是根据恒星的亮度公式L=(10^((M-4.75)/-2.5))，可以计算出天狼星的亮度是23.6倍太阳的亮度，这样我们就既知道了恒星的光度，又知道了观测到的恒星的半径。
将这两个数据带入斯特藩-波尔兹曼定律中，就可以算出天狼星的温度了。