Zawartość
Współczesne badania astronomiczne zgromadziły zadziwiające bogactwo wiedzy o wszechświecie, pomimo ekstremalnych ograniczeń w zakresie obserwacji i gromadzenia danych. Astronomowie rutynowo przekazują szczegółowe informacje o obiektach o wartości bilionów mil. Jedna z podstawowych technik badań astronomicznych obejmuje pomiar promieniowania elektromagnetycznego i wykonywanie szczegółowych obliczeń w celu ustalenia temperatury odległych obiektów.
Od temperatury do koloru
Kolor światła wypromieniowanego przez gwiazdę ujawnia jej temperaturę, a temperatura gwiazdy określa temperaturę pobliskich obiektów, takich jak planety. Światło powstaje, gdy naładowane cząstki atomowe wibrują i uwalniają energię w postaci cząstek światła, zwanych fotonami. Ponieważ temperatura odpowiada energii wewnętrznej obiektów, cieplejsze obiekty emitują fotony o wyższej energii. Energia fotonów determinuje długość fali lub kolor światła; dlatego kolor światła emitowanego przez obiekt wskazuje na temperaturę. Zjawiska tego nie można jednak zaobserwować, dopóki obiekt nie stanie się bardzo gorący - około 3000 stopni Celsjusza (5432 stopni Fahrenheita) - ponieważ niższe temperatury promieniują w spektrum podczerwieni niż w widmie widzialnym.
Niebiańskie Czarne Ciała
Koncepcja ciała czarnego jest niezbędna do pomiaru temperatury obiektów astronomicznych. Ciało czarne jest przedmiotem teoretycznym, który doskonale absorbuje energię ze wszystkich długości fali światła. Ponadto na emisję światła z ciała czarnego nie ma wpływu skład obiektów. Oznacza to, że ciało czarne emituje światło zgodnie z pewnym spektrum kolorów, które zależy wyłącznie od temperatury obiektu. Gwiazdy nie są idealnymi ciałami czarnymi, ale są wystarczająco blisko, aby umożliwić dokładne przybliżenie temperatury na podstawie długości fali emisji.
Wiele długości fal, jeden szczyt
Prosta obserwacja wizualna nie ujawnia temperatury gwiazdy, ponieważ temperatura określa szczytową długość fali emisji, a nie jedyną długość fali emisji. Gwiazdy wydają się białawe, ponieważ ich widma emisyjne pokrywają szeroki zakres długości fal, a ludzkie oko interpretuje mieszaninę wszystkich kolorów jako białe światło. W związku z tym astronomowie używają filtrów optycznych, które izolują określone kolory, a następnie porównują intensywność tych izolowanych kolorów, aby określić przybliżony pik widma emisji gwiazd.
Ocieplony gwiazdą
Temperatury planet są trudniejsze do ustalenia, ponieważ charakterystyka absorpcji i emisji planety może nie być odpowiednio podobna do charakterystyki absorpcji i emisji ciała czarnego. Atmosfera planet i materiały powierzchniowe mogą odbijać znaczne ilości światła, a część pochłoniętej energii świetlnej jest zatrzymywana przez efekt cieplarniany. W związku z tym astronomowie szacują temperaturę odległej planety za pomocą złożonych obliczeń uwzględniających takie zmienne, jak temperatura najbliższej gwiazdy, odległość planet od gwiazdy, procent odbijanego światła, skład atmosfery i rotacja planet charakterystyka