Современные астрономические исследования накопили удивительное богатство знаний о Вселенной, несмотря на крайние ограничения на наблюдения и сбор данных. Астрономы обычно сообщают подробную информацию об объектах, находящихся на расстоянии триллионов миль. Один из основных методов астрономических исследований включает измерение электромагнитного излучения и выполнение подробных расчетов для определения температуры удаленных объектов.
Цвет света, излучаемого звездой, показывает ее температуру, а температура звезды определяет температуру близлежащих объектов, таких как планеты. Свет образуется, когда заряженные атомные частицы вибрируют и выделяют энергию в виде световых частиц, известных как фотоны. Поскольку температура соответствует внутренней энергии объекта, более горячие объекты будут излучать фотоны с большей энергией. Энергия фотонов определяет длину волны или цвет света; таким образом, цвет света, излучаемого объектом, является показателем температуры. Однако это явление не наблюдается, пока объект не станет очень горячим - около 3000 градусов по Цельсию. (5432 градуса по Фаренгейту) - потому что более низкие температуры излучают в инфракрасном спектре, а не в видимом спектр.
Концепция черного тела необходима для измерения температуры астрономических объектов. Черное тело - это теоретический объект, который идеально поглощает энергию всех длин волн света. Кроме того, на излучение света от черного тела не влияет состав объекта. Это означает, что черное тело излучает свет в соответствии с определенным спектром цветов, который зависит исключительно от температуры объекта. Звезды не являются идеальными черными телами, но они достаточно близки, чтобы обеспечить точное приближение температуры на основе длин волн излучения.
Простое визуальное наблюдение не показывает температуру звезды, потому что температура определяет максимальную длину волны излучения, а не единственную длину волны излучения. Звезды обычно кажутся беловатыми, потому что их спектры излучения охватывают широкий диапазон длин волн, а человеческий глаз интерпретирует смесь всех цветов как белый свет. Следовательно, астрономы используют оптические фильтры, которые выделяют определенные цвета, а затем сравнивают интенсивности этих отдельных цветов, чтобы определить приблизительный пик спектра излучения звезды.
Планетарные температуры определить труднее, потому что поглощение и выбросы характеристики планеты могут не соответствовать характеристикам поглощения и излучения черного тела. Атмосфера планеты и материалы поверхности могут отражать значительное количество света, а часть поглощенной световой энергии сохраняется за счет парникового эффекта. Следовательно, астрономы оценивают температуру далекой планеты с помощью сложных вычислений, которые учитывают такие переменные, как температура ближайшая звезда, расстояние до планеты от звезды, процент отраженного света, состав атмосферы и вращение планеты характеристики.
