几百万光年外的行星，科学家是怎么知道其热度、密度和速度的？天文学中最基本的行为就是观察一个物

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天文学中最基本的行为就是观察一个物体的亮度随时间变化的过程。这种科学被称为“光度学”，字面含义就是“测量光”。

行星：通常指自身不发光，环绕着恒星的天体。

恒星：恒星是由引力凝聚在一起的一颗球型发光等离子体，太阳就是最接近地球的恒星。

比如，测量一个在宇宙中旋转的小行星，小行星都是由金属或岩石构成的不规则物体，一个纺锤状的小行星从侧面看要比从两端看更明亮，因为从侧面看的部分更多。因此，通过观察一个小行星亮度的周期变化，天文学家就可以知道它的旋转速度，并了解它的形状。

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光谱学

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光度学

现在，想象一个在一定周期内亮度有微弱变化的天体，这可能表明在这个恒星周围有行星在旋转，因为当行星旋转通过恒星前方时，会使恒星亮度减弱。两颗恒星可能会互相旋转，或者一颗恒星表面会有一些斑点，当恒星自转时，它的亮度取决于在观察时的暗区有多少。

这些小的光度变化可用于推断行星、恒星斑点和其他恒星的存在。

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光谱线的精确测量

光度学的用途十分广泛，其中一项很有用的技术就是“光谱学”。当光线在通过一系列狭小的裂口时，会被分切成一个光谱。这个光谱由黑色的“光谱线”划分开。这些“线”的存在是因为形成光源的原子吸收了固定波长的光，形成了特定的色彩。一种元素所吸收的光有其固定的波段，比如某段特定的光谱线仅表现出在某恒星上含有氦，而另一段则表示有其他元素的存在。光谱中的不同位置分别反映不同的物质。这种方式让天文学家能够研究出他们所观察的物质中有什么气体存在。而且，每个原子光谱线的波段和强度是随其物理特性而变化的，所以，波谱学不仅能反映出物质的构成，还能反映出其热度和密度。

波谱学的另外一个功能就是揭示物体运动的速度。你可以想象一辆救护车正拉响警报向你驶来，此时，警报的声波由于声源的向前移动而被压缩，这使声波波长较短，声调较高。当救护车离你远去时，这些同样的声波被拉伸，所以波长较长，而声调较低，这就是“多普勒效应”。你所听到的声音的频率取决于救护车行驶的速度和方向以及你所处的位置，这在天文学中非常重要，因为光波也有同样的现象发生。当一颗恒星向你移动时，其光波就会被压缩，所以它的光谱线会以比较高的频率出现，比它静止时稍微发蓝一些，这种现象叫作“蓝移”。

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蓝移

同样，如果恒星是离你远去的，则会出现“红移”现象。

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红移

所以，这就是光谱线的波长可以让天文学家了解物体运动方向和速度的原理。