Sadržaj
Moderna astronomska istraživanja nakupila su zapanjujuće bogatstvo znanja o svemiru unatoč ekstremnim ograničenjima promatranja i prikupljanja podataka. Astronomi rutinski izvještavaju o detaljnim informacijama o objektima koji su udaljeni tri milijarde kilometara. Jedna od bitnih tehnika astronomskog istraživanja uključuje mjerenje elektromagnetskog zračenja i provođenje detaljnih izračuna kako bi se utvrdila temperatura udaljenih objekata.
Od temperature do boje
Boja svjetlosti koju zrači zvijezda otkriva njezinu temperaturu, a temperatura zvijezde određuje temperaturu obližnjih objekata poput planeta. Svjetlost nastaje kada nabijene atomske čestice vibriraju i oslobađaju energiju kao svjetlosne čestice, poznate i kao fotoni. Budući da temperatura odgovara unutarnjoj energiji objekata, topliji objekti će emitirati fotone više energije. Energija fotona određuje valnu duljinu ili boju svjetlosti; na taj način, boja svjetlosti koju emitira objekt označava temperaturu. Ovaj fenomen se, međutim, ne može primijetiti sve dok neki objekt ne postane izuzetno vruć - oko 3.000 Celzijevih stupnjeva (5.432 stupnja Celzija) - jer niže temperature zrače infracrvenim, a ne vidljivim spektrom.
Nebeska crna tijela
Koncept crnaca je bitan za mjerenje temperature astronomskih objekata. Crno tijelo je teorijski objekt koji savršeno apsorbira energiju iz svih valnih duljina svjetlosti. Pored toga, na sastav predmeta ne utječe emisija svjetlosti iz crnog tijela. To znači da crno tijelo zrači svjetlošću prema određenom spektru boja koji ovisi isključivo o temperaturi predmeta. Zvijezde nisu idealna crna tijela, ali su dovoljno blizu da omoguće točno približavanje temperature na temelju emisijskih valnih duljina.
Mnoge valne duljine, jedan vrh
Jednostavno vizualno promatranje ne otkriva temperaturu zvijezde jer temperatura određuje vršnu valnu duljinu emisije, a ne jedinu valnu duljinu emisije. Zvijezde obično izgledaju bjelkaste, jer njihovi spektar emisije pokriva širok raspon valnih duljina, a ljudsko oko mješavinu svih boja tumači kao bijelu svjetlost. Prema tome, astronomi koriste optičke filtere koji izoliraju određene boje, a zatim uspoređuju intenzitet tih izoliranih boja kako bi odredili približni vrh spektra emisije zvijezda.
Zagrijala zvijezda
Planetarne temperature je teže odrediti jer apsorpcijske i emisijske karakteristike planeta možda nisu na odgovarajući način poput apsorpcijskih i emisionih karakteristika crnog tijela. Atmosfera planeta i površinski materijali mogu odražavati značajne količine svjetlosti, a dio apsorbirane svjetlosne energije zadržava se efekt staklenika. Shodno tome, astronomi procjenjuju temperaturu udaljenog planeta pomoću složenih izračuna koji uzimaju u obzir takve varijable kao što su temperatura najbliže zvijezde, udaljenost planeta od zvijezde, postotak svjetlosti koji se reflektira, sastav atmosfere i rotacijski planeti karakteristike.