隔着遥远的距离，科学是怎么知道恒星温度的？ _奇闻异事

晴朗的夜晚，点点繁星犹如镶嵌在夜幕中的宝石。它们之中有的很明亮，有的很暗淡；有的呈现出蓝色，有的却是红色的。据科学家统计，整个天空中肉眼可见的行星大约有6000多颗。这其中只有5颗是太阳系中的行星，其它的都是距离我们十分遥远的恒星。

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夜空中的繁星
恒星是能够自身发光发热的。所以它们都和太阳一样具有很高的温度。例如科学家告诉我们，夜晚最明亮的恒星天狼星表面温度为9940K 。（K是热力学温度单位。一般所说的绝对零度就是0K ，也就是零下273.15℃）

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夜空中的天狼星
那么很多朋友会很好奇，天狼星距离我们有8.6光年（81万亿公里）之遥。隔着这么遥远的距离，科学家是怎么知道天狼星表面温度的呢？在平常生活当中，我们要想知道一个物体的温度，只要拿个温度去测量一下就知道了。但是天狼星离我们太远了。难不成科学家拿着温度计跑到天狼星那里去测量吧！显然这是不现实的。
在了解科学家如何知道恒星的温度之前，我们先来了解一个生活当中能够见到的场景。当我们烧一个铁块时会发现，随着温度的升高，铁块的颜色会发生变化，由暗红色变成红色、橙色、黄色，当温度继续升高时还会变成白色、蓝色。

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烧红的铁
通过烧铁块我们发现，铁块呈现出暗红色和红色时温度相对较低，而铁块呈现出白色和蓝色时温度会变得很高。恒星也是这样的。恒星的不同颜色暗示着它们具有不同的表面温度。例如，猎户座的参宿七是一颗蓝色的恒星。猎户座的参宿四是一颗红色的恒星。这就意味着参宿七的表面温度要比参宿四高很多。
通过恒星的颜色，我们可以知道恒星表面的高低。那科学家是怎么知道遥远的恒星表面温度的具体数据的呢？是计算出来的。计算恒星的表面温度用到了一条物理定律，叫作斯特藩-波尔兹曼定律。这条定律是由斯洛文尼亚的物理学家约瑟夫-斯特藩和奥地利的物理学家路德维希-玻尔兹曼分别在1879年和1884年各自独立提出来的。

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奥地利的物理学家路德维希-玻尔兹曼
斯特藩-波尔兹曼定律指的是一个黑体表面单位面积辐射出的总功率与黑体本身的热力学温度的四次方成正比。什么是黑体？黑体是热力学术语，是一个理想化的物体。它能够吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何的反射和透射。
黑体的定义晦涩难懂？没有关系，我们只要记住一点就行了。我们可以把恒星看作是一个黑体。这样我们就可以用斯特藩-波尔兹曼定律来计算恒星近似的表面温度了。计算恒星表面温度的公式为：L=σ4πRT^4

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宇宙中的恒星
简单的了解一下这个公式， L是恒星的光度。 σ（西格玛）是斯特藩-玻尔兹曼常数，约等于5.67×10-8W·m-2·K-4 。 R是恒星的半径（单位为米），所以4πR就是恒星的表面积。而T就是我们想要知道的恒星表面温度（单位为K）。
通过这个公式得知，只要我们知道恒星的光度，即恒星有多亮；知道了恒星的半径，即恒星有多大，我们就能计算出恒星的表面温度。而恒星的半径大小和光度都是可以通过仪器测量出来的。我们将这些数值代入公式就可以计算出恒星的表面温度T 。

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蓝色的恒星
这里有个问题，科学家可以用专业的仪器测量恒星的半径和光度，而我们这些普通的天文爱好者没有这些仪器怎么办？如何知道恒星的半径和恒星的光度呢？有朋友说了，查资料呗。是的，通过查询资料，这些数据都能够查出来，就连恒星的表面温度科学家也给我们计算好了啊！
假如我们只知道一颗恒星的半径和它的视星等亮度以及它到地球的距离，怎么计算出它的表面温度呢？这个也很容易。我们就以天狼星为例吧！天狼星距离地球大约8.6光年。它的半径约为太阳的1.711倍，也就是大约119万公里。天狼星是夜晚最亮的恒星，视星等为-1.47 。