Как по цвету звёзд определяется их температура

Цвет звезды непосредственно определяется ее температурой - чем горячее звезда, тем ближе ее свет к синему.

Для определения температуры звезд по их цвету в физике используется понятие цветовой температуры.

Цветовая температура - это температура абсолютно черного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемое излучение. Проще говоря, температура 5000К – это цвет, который приобретает абсолютно черное тело при нагревании его до 5000К. Цветовая температура оранжевого цвета – 2000К, это означает, что абсолютно черное тело необходимо нагреть до температуры 2000К, чтобы оно приобрело оранжевый цвет свечения.

Для определения приблизительной температуры звезды (или любого удаленного тела) по ее цвету используется болометр. В оптической версии этого прибора изображение в окуляре разделено на 2 части: в левой части экрана расположено изображение спирали, нагреваемой проходящим через нее током, а в правой части - изображение объекта, температуру которого мы хотим установить (см. рис.). Вращая ручку регулировки тока в спирали добиваются, чтобы ее цвет совпадал с цветом объекта. Затем смотрят на шкале температуру спирали, которая и является приблизительной температурой объекта.

Наиболее точно измерения температуры удаленных объектов проводятся с  использованием  фотоэлектрических  приемников  излучения.

Спектр, цвет и температура звезд

Спектры звезд крайне разнообразны. Почти все они — спектры поглощения. Это результат поглощения света во внешних оболочках звезд. Изучение спектров позволяет определить химический состав атмосфер звезд.

В атмосферах всех звезд преобладающими являются водород и гелий. Характер спектров звезд зависит от температур и давлений в их атмосферах. При низких температурах газы могут существовать в виде молекул. Высокая температура разрушает молекулы на составные части — атомы. При еще более высокой температуре разрушаются менее прочные атомы, они превращаются в ионы, теряя электроны. Ионизированные атомы излучают и поглощают не те длины волн, которые излучают и поглощают нейтральные атомы. Путем сравнения интенсивности линий атомов и ионов одного и того же химического элемента теоретически определяют отношение чисел этих атомов. Оно является функцией температуры. Так по темным линиям спектров звезд можно определить температуру их атмосфер. Это дополняет возможность определения температур звезд по распределению энергии в их непрерывном спектре и по изменению получаемого от них тепла на Земле.

Спектры звезд разделены на классы, обозначаемые латинскими буквами и цифрами.

Цвет и спектр звезд связан с их эффективной температурой. В спектре красных звезд красные лучи ярче. Температура красных звезд низкая. Она растет последовательно при переходе от красных звезд к оранжевым, затем к желтым, желтоватым, белым и голубоватым. В такой последовательности меняется цвет накаляемого тела. В спектрах холодных красных звезд типа М с температурой около 3000° видны полосы поглощения простейших двухатомных молекул, чаще всего окиси титана. В спектрах других красных звезд преобладает окись углерода или циркония. Красные звезды первой величины типа М — Антарес, Бетельгейзе.

В спектрах желтых звезд типа G0, к которым относится и Солнце (с температурой 6000° на поверхности), преобладают тонкие линии нейтральных металлов — железа, кальция, натрия и др. Звездой типа Солнца по спектру, цвету и температуре является яркая Капелла в созвездии Возничего.

В спектрах белых звезд типа A0, как Сириус, Вега и Денеб, наиболее сильны линии водорода. Есть много слабых линий ионизованных металлов. Температура таких звезд около 10 000°.

В спектрах наиболее горячих, голубоватых звезд с температурами около 30 000° видны линии нейтрального и ионизированного гелия. Температуры большинства звезд заключены в пределах от 3000 до 30 000°. У немногих звезд встречаются температуры около 100 000°.