為什麼星光會有顏色

㈠ 恆星為什麼會有不同的顏色

光的本質是電磁波。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線都是電磁波，只不過波長有所不同。在可見光中，紅光波長最長，藍光波長最短。而波長較短的光由於有較高的頻率，其光子能量較高，因為光子能量與頻率成正比。按照物理學中的維恩位移定律，發光體的溫度越高，其光強最大值處所在的波長就越短。因此，恆星所呈現出的不同顏色，代表了它們表面所處的不同溫度。例如，藍色的星溫度較高，大約在10000K左右；紅色的星溫度較低，大約在3000K左右；黃色的星溫度居中，大約在6000K左右。我們的太陽就屬於後者。

然而，如果對星光進行更仔細的分析，還可以得到更多的信息。牛頓在17世紀60年代曾做了一項具有重大意義的工作。他讓一束白光通過玻璃三棱鏡，在棱鏡後面的紙屏上觀察到了紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色彩虹。他敏銳地意識到，白光原來是各種顏色的單色光混合而成的。牛頓稱這種按順序排列的單色光為光譜。1814年，德國人夫琅和費在太陽光中又有了新的發現。他本來是一位能乾的光學儀器製造者，當時在研究一種精確測定不同成分、類型的玻璃對不同顏色光束折射率的方法。他聽說另一位德國科學家沃拉斯頓曾經在太陽光譜中發現了某些暗的條紋，因此希望用這些暗線做他對玻璃折射率測量的標記，於是他著手重復牛頓和沃拉斯頓做過的實驗。由於夫琅和費使用的儀器比他的前人完備得多，他得到的光譜被放大了很多倍而非常有利於仔細觀察。夫琅和費數出了太陽光譜中的多達700條不等間隔的暗線（在現代條件下觀察到的暗線已達約100萬條）。直到今天，我們還稱這些太陽光譜暗線為「夫琅和費線」。

但是，夫琅和費線是怎樣形成的？它們究竟意味著什麼？人們對此在一段時間內卻茫然不知。到了1856年，化學家本生發明了燃燒煤氣的「本生燈」。當他在燈的白色火焰中撒入不同的化學物質時，火焰會變得帶有某種色彩。隨後，本生和基爾霍夫開始通過棱鏡來觀察這些彩色的火焰。他們在棱鏡後面看到了一條條的光譜線。而且，不同的化學物質所產生的光譜線在光譜中出現的位置也不相同。於是他們得出一個振奮人心的結論，即每一種化學物質都有它自己的特徵譜線。這就有點像我們每個人都有與他人不同的特徵指紋一樣。天文學家們很快地接受了本生和基爾霍夫的研究成果。他們設想，用棱鏡來分析來自天體的光，通過研究譜線的不同位置（即不同波長或說不同顏色），並將其與地球上實驗室中得到的不同物質的特徵譜線相比較，就有可能確定該天體中都含有哪些元素及含量的多少（含量與光譜線強度有關）。這樣，一種嶄新的天體光譜分析技術從此誕生了。

人們還發現，如果在實驗室中通過棱鏡直接觀察一些熾熱物體所發出的光，看到的是從紅到紫的連續彩虹，其中並沒有亮線和暗線。這種連續彩虹叫連續譜。但如果透過某種物質的氣體或蒸氣來觀察熾熱物體所發出的光時，在連續譜中就會出現暗線。而如果改在某個角度上觀察這種氣體或蒸氣時，情況就又不同了，看到的是在暗背景上出現的亮線。科學家們進而認識到，暗線是由物質對特定波長的光能量吸收形成的，亮線是由物質對特定波長的光能量發射形成的。因此，暗線又稱吸收線，亮線又稱發射線。一種物質的特徵譜線有時是亮線，有時是暗線，這取決於它所處的物理狀態和觀察的方式。但不管是吸收線還是發射線，其位置（即波長）在一般條件下總是不變的。用另一位科學家克希霍夫的話來說，就是「如果讓產生連續譜的光源發出的光穿過比較冷的氣體（或蒸氣），那麼氣體就從光譜的全部光線中只吸收那些它自己在熾熱狀態下發射的光線」。

那麼，一種物質為什麼能發射或吸收一定波長的光呢？這是個不容易一下子弄清楚的問題，它使科學家們困惑了很多年。到了1931年，年輕的丹麥物理學家玻爾在英國科學家盧瑟福提出的原子模型基礎上，結合夫琅和費、基爾霍夫和本生他們的工作，提出了一種新的原子理論。他認為，在一個原子內部，電子就像行星繞太陽旋轉那樣環繞原子核旋轉。而越是靠近核的電子，具有的能量越低；離核遠的電子能量更高些。這樣，電子所在的軌道不同，所處的「能級」也不同。根據能量守恆定律，當電子從外部的軌道「躍遷」到離原子核更近些的軌道上時，它必然要釋放出一部分能量。反之，電子也只有吸收了一部分能量後，才可能從內部的軌道躍遷到離原子核更遠些的軌道上。但是，電子能級從低到高的結構方式，並不像是連續的「斜坡」，而更像是樓梯上的「台階」。所以，在兩個特定的「台階」之間發生躍遷時，無論吸收還是發射，「台階」之間的能量差總是固定的。還有，由於不同物質的原子中電子數目有多有少，能級「台階」之間的能量差也不相同，所以吸收或發射光波長也就不同。玻爾的理論發表後，解釋了很多先前的理論不能解釋的現象，很快為科學家們所接受。原子光譜和光譜分析有了可靠的理論基礎，人們完全擺脫了以前面對實驗現象時那種「盲目」的感覺。

使用光譜分析的方法，人們終於開始了解遙遠而可望不可及的天體上都有些什麼化學元素了。原來，幾乎所有的恆星表層大氣中都具有大致相同的化學成分。最多的是氫，其次是氦，這兩種元素佔了總量的95％以上，其餘的有鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、氧化鈦等元素和化合物。天文學家根據不同的光譜類型對恆星進行了分類。如，A型星有很強的氫線，而B型星的氫線相對較弱，但出現了較強的氦線，F型星光譜中的金屬線很強，M型星光譜中有明顯的氧化鈦分子線。因為分子的譜線較寬，人們也稱之為「譜帶」。太陽屬於G型星，它的氫線較弱，金屬線相對強，電離鈣線很強。如果把各種恆星的光譜類型按溫度從高到低排隊，那就是O、B、A、F、G、K、M。有人為了方便記憶，還編了一句俏皮的英語，這就是：「Oh，BeAFairGirl，KissMe！」中文意思是：「啊，美麗的姑娘吻我吧！

㈡ 為什麼在地球上看天上的星星是有不同的顏色的

星星顏色的不同，說明它的表面溫度不同。太陽光看上去是白色的，實際上由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光組成。星星的溫度越高，它發出的光線中藍光的成分就越多，看上去這顆星就呈藍色;如果這顆星的溫度很低，那它發出來的光線中紅光的成分多，看上去它就是一顆紅顏色的星星了。我們可以根據星星的顏色，來估計一顆恆星的表面溫度大約是多少。太陽看上去是白顏色的，它的表面溫度是6000℃;織女星也發出白色光，但它發出的光比太陽光更白，它的溫度也就比太陽高，差不多有10000℃;天蠍座那顆亮亮的「心宿二」，從它的火紅色就可知道它的表面溫度不會超過3600℃。

【亮度】

決定人們觀察星星是明是暗的，主要有兩個因素：

一是由於星星發光能力的大小，

二是星星和人們之間距離的遠近。

天文學家通常把星星發光的能力分為25個星等，

發光能力的比發光能力最差的大約相差100億倍。

離人們距離近的星星它的發光能力強，因此人們

如果不受外力的作用，一切物體在萬有引力的作用下都有向中心聚集的趨勢。最集中的結果就是圓球形啊!星星雖然表面上是固體的，但是由於固體也是有變形性的，並且固體碎顆粒是可以移動的，這些都使它向球形轉變成為可能。

星星內部的能量的活動使星星變的形狀不規則。但是，高山的石頭是受星星引力(萬有引力)而從高處向下滾的，河流將泥沙從高處帶到低窪的海洋(河流也是受星星的萬有引力而流動的)這些都是向中心集中的例子，它們都使星星由不規則變成球形。如果星星內部停止活動，許多億年後，星星將可能變成一個非常標準的圓球形(離心力和其它天體的引力除外)。

許多小行星，由於自身的質量比較小，導致自身引力比較小，而且星體一般是由比較堅硬的固體岩石構成的，很難在自身引力的作用下完成向中心移動的過程，所以它們的形狀就是奇形怪狀的，有卵形的，有棒形的......許多。

但是由於多種原因，星星只是一個接近球形的橢球體。

㈢ 天上星星繁多，為什麼星星的顏色不一樣

天上星星顏色不一樣的原因大概受兩個方面影響：其一星星表面溫度影響其顏色；其二肉眼對於光線的敏感程度影響其顏色。

雖然星星的顏色各不相同，甚至還有很多是我們肉眼難以分辨的，但是它們依然存在浩瀚的星際海洋之中，日復一日沿著各自的軌道運行著。