【中華百科全書●科學●恆星光譜學】

楊籍富

【中華百科全書●科學●恆星光譜學】

 

星球所發之光，包括各種顏色及強度之光，牛頓首先發現，太陽光通過三稜鏡，即分散成各種不同顏色之光，謂之色散，其排列由紅到紫稱為光譜。

 

如陽光先通過一窄縫再射於三稜鏡上，則其光譜中尚含有甚多暗線，稱為吸收線。

 

由星球核心產生之光子，行經星球表面之大氣，而為星球大氣中之原子所吸收，因而引發該原子之束縛變遷。

 

因原子之能階系固定而不連續，且不同元素之能階各異，是故不同元素能產生不同之吸收線。

 

簡言之，星球光譜中之暗線，乃由星球內部射出之光子為星球外層大氣中之原子所吸收而產生，是以此種暗線稱為吸收線。

 

利用光譜之吸收線，吾人可判斷星球中所含元素，由此得知大部分在地球上發現之元素，亦存在於星球大氣中。

 

星球之顏色由其表面溫度所決定。

 

不同顏色星球光譜之變化，亦肇因於星表溫度之不同。

 

如將藍白色星球之光譜置於最上端，紅色星球之光譜置於最低處，且將所有星球之光譜垂直排列，則光譜與其中之吸收線之強度逐漸變化。

 

藍白色星球光譜中之氦元素之吸收線最強。

 

隨排列高度之降低，溫度下降，不同星球中氦之吸收線轉弱，中性氦元素增多。

 

紅色及黃色星球中，氫之吸收線最強，以致涵蓋金屬元素吸收線，且混合某種分子之吸收線而形成吸收帶，此等分子包括水分子與二氧化鈦分子。

 

吾人可假想將不同結構之分子與原子，依其束縛能之大小，分類置於各階梯上。

 

吾人可將束縛能最小之巨大有機分子置於階梯之最下端，游離之氦、碳、氧等，因其束縛能最大乃置於最高處。

 

二氧化鈦分子與水分子依其束縛能而配置之位置亦相當高，唯低於金屬元素應有之位置，氫元素則位於氦元素之下方。

 

如現將階梯上之物質混合且以熱輻射照射，則熱輻射光子即對此混合物質發生不同影響。

 

如熱輻射溫度較低，則僅能使混合氣體中之分子或原子增高速度或旋轉。

 

如熱輻射溫度高於一千度，則其能量足以分解大部分有機分子，並能使束縛能最小之原子進入激發狀態。

 

如溫度不斷升高，所有分子均逐漸分解，而束縛能較低之原子亦為熱輻射光子所激發或游離。

 

如溫度繼續升高，最後除游離態之原子與束縛能最大之中性氦原子之外，一切均不存在。

 

如溫度又再升高，則可使氦原子游離。

 

由以上分析可知紅色星球表面溫度最低，其光譜以二氧化鈦與水分子之吸收帶為主。

 

藍白色星球之表面溫度最高，其光譜以中性與游離態之氦吸收線為主。

 

利用此種方法分析，吾人可由星球之光譜，研判星球之表面溫度及其大氣層中之化學組成。

 

（鄒志剛）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=2655