Περιεχόμενο
Η σύγχρονη αστρονομική έρευνα έχει συσσωρεύσει έναν εκπληκτικό πλούτο γνώσης για το σύμπαν, παρά τους ακραίες περιορισμοί στην παρατήρηση και τη συλλογή δεδομένων. Οι αστρονόμοι αναφέρουν λεπτομερώς λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με αντικείμενα που είναι τρισεκατομμύρια μίλια μακριά. Μια από τις βασικές τεχνικές της αστρονομικής έρευνας περιλαμβάνει τη μέτρηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και την εκτέλεση λεπτομερών υπολογισμών για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας των μακρινών αντικειμένων.
Από τη θερμοκρασία στο χρώμα
Το χρώμα του φωτός που ακτινοβολείται από ένα αστέρι αποκαλύπτει τη θερμοκρασία του και η θερμοκρασία ενός άστρου καθορίζει τη θερμοκρασία των κοντινών αντικειμένων όπως οι πλανήτες. Το φως παράγεται όταν τα φορτισμένα ατομικά σωματίδια δονείται και απελευθερώνει ενέργεια ως ελαφριά σωματίδια, γνωστά ως φωτόνια. Επειδή η θερμοκρασία αντιστοιχεί σε εσωτερική ενέργεια των αντικειμένων, θερμότερα αντικείμενα θα εκπέμπουν φωτόνια υψηλότερης ενέργειας. Η ενέργεια των φωτονίων καθορίζει το μήκος κύματος ή το χρώμα του φωτός. Έτσι, το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από ένα αντικείμενο είναι μια ένδειξη της θερμοκρασίας. Το φαινόμενο αυτό δεν παρατηρείται μέχρις ότου ένα αντικείμενο γίνει εξαιρετικά καυτό - περίπου 3.000 βαθμούς Κελσίου (5.432 βαθμοί Φαρενάιτ) - επειδή οι χαμηλότερες θερμοκρασίες ακτινοβολούν στο υπέρυθρο φάσμα παρά στο ορατό φάσμα.
Ουράνιοι Μαύροι
Η έννοια ενός μαύρου σώματος είναι απαραίτητη για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των αστρονομικών αντικειμένων. Ένα μαύρο σώμα είναι ένα θεωρητικό αντικείμενο που απορροφά τέλεια ενέργεια από όλα τα μήκη κύματος του φωτός. Επιπλέον, η εκπομπή φωτός από ένα μαύρο σώμα δεν επηρεάζεται από τη σύνθεση αντικειμένων. Αυτό σημαίνει ότι ένα μαύρο σώμα ακτινοβολεί το φως σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο φάσμα χρωμάτων που εξαρτάται αποκλειστικά από τη θερμοκρασία του αντικειμένου. Τα αστέρια δεν είναι ιδανικά μαύρα μοσχεύματα, αλλά είναι αρκετά κοντά ώστε να επιτρέπουν μια ακριβή προσέγγιση της θερμοκρασίας με βάση τα μήκη κύματος εκπομπής.
Πολλά μήκη κύματος, μία κορυφή
Μια απλή οπτική παρατήρηση δεν αποκαλύπτει τη θερμοκρασία ενός αστεριού επειδή η θερμοκρασία καθορίζει το μέγιστο μήκος εκπομπής κύματος, όχι το μοναδικό μήκος κύματος εκπομπής. Τα αστέρια γενικά εμφανίζονται υπόλευκα επειδή τα φάσματα εκπομπής τους καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος και το ανθρώπινο μάτι ερμηνεύει ένα μείγμα όλων των χρωμάτων ως λευκό φως. Συνεπώς, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν οπτικά φίλτρα που απομονώνουν συγκεκριμένα χρώματα και στη συνέχεια συγκρίνουν τις εντάσεις αυτών των απομονωμένων χρωμάτων για να καθορίσουν την κατά προσέγγιση κορυφή ενός φάσματος εκπομπών αστρικών.
Ζεσταίνεται από ένα αστέρι
Οι πλανητικές θερμοκρασίες είναι πιο δύσκολες να προσδιοριστούν επειδή τα χαρακτηριστικά απορρόφησης και εκπομπής ενός πλανήτη μπορεί να μην είναι επαρκώς παρόμοια με τα χαρακτηριστικά απορρόφησης και εκπομπής ενός μαύρου σωματίου. Μια ατμόσφαιρα πλανητών και υλικά επιφάνειας μπορεί να αντανακλά σημαντικές ποσότητες φωτός και κάποια από την απορροφούμενη φωτεινή ενέργεια διατηρείται από το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Συνεπώς, οι αστρονόμοι εκτιμούν τη θερμοκρασία ενός μακρινού πλανήτη μέσω πολύπλοκων υπολογισμών που αντιπροσωπεύουν τέτοιες μεταβλητές όπως η θερμοκρασία του πλησιέστερου αστέρα, η απόσταση των πλανητών από το αστέρι, το ποσοστό φωτός που αντανακλάται, η σύνθεση της ατμόσφαιρας και οι πλανήτες με περιστροφή Χαρακτηριστικά.