1. ${siteName}首页
  2. 文化

[德]鲁道夫·基彭哈恩《千亿个太阳》作品简介与读书感悟

• • 阅读 261

大家认为夜空是什么颜色的呢？这时或许大多数人脑海中会浮现出这样一幅黑白画：黑色的画布上点缀着一颗颗一闪一闪的小星星,角落可能还挂着弯弯的月亮。而实际上,大家晚上仰望星空,应该看到的是一幅彩色的画卷。对

大家认为夜空是什么颜色的呢？这时或许大多数人脑海中会浮现出这样一幅黑白画：黑色的画布上点缀着一颗颗一闪一闪的小星星，角落可能还挂着弯弯的月亮。

而实际上，大家晚上仰望星空，应该看到的是一幅彩色的画卷。对星空摄影比较熟悉的读者可能会发现，夜空其实并不单调，甚至五颜六色、充满生机、热闹非凡。比如蓝色的参宿七、橙色的五车二、红色的心宿二，还有色彩斑斓、如诗如画的各种星云。

中文名: 千亿个太阳:恒星的诞生、演变和衰亡作者: 鲁道夫·基彭哈恩译者: 沈良照出版社: 湖南科学技术出版社发行时间: 1996年08月地区: 大陆语言: 简体中文内容简介:本书介绍了恒星能源、结构和演化,射电脉冲星、密近双星质量转移、致。

图1 宇宙礁。图片来源：

图2 韦斯特隆德2（Westerlund 2）。图片来源：

图3 超巨星HR5171附近的星场。图片来源：

图4 国家天文台兴隆观测站的冬季星空（摄影：袁凤芳）

恒星会呈现不同的颜色主要是因为表面有效温度不同，温度高的恒星颜色偏蓝，温度低的偏红。星云在可见光波段主要依靠附近的恒星照亮。而人眼因为视觉神经构造的原因，在天体太暗时无法分辨其颜色，只有在恒星比较亮的时候才能分辨出它们的颜色。而数码相机的探测器本身是无法区分颜色的，其主要功能是把光子转化为电子，并把收集到的电子数清楚。之所以彩色相机能拍出来彩色的图片，戴恩·德哈恩结婚，其实是因为使用了多色滤镜，比如常用的拜尔滤镜（Bayer-filter）。彩色相机在获得不同颜色的强度后，按一定算法重新还原物体的颜色。

图5 拜尔滤镜[2]

图6 恒星表面有效温度与辐射峰值波长的关系。图片来源：，并稍作修改，修图：邱鹏

测量恒星表面有效温度最简单的办法是利用滤光片系统。这与彩色相机的滤镜有点类似，但天文观测需要精确测量，所以通常是采用多色滤光片系统（常用的有Jonson-Bessel和SDSS滤光片系统）或者使用分色棱镜组（如菲利普棱镜组）将不同波长范围的光分开。从而精确测量不同波长范围内的光子数，然后通过比较不同波段内光子数的差值（如色指数），结合黑体辐射曲线大致判断天体的颜色。因为多色滤光片通常是比较粗略的窗函数采样，所以要得到天体不同波长处更加详细、更加准确的光子数就需要测量天体的光谱了。

图7 SDSS滤光片透过率曲线。图片来源：，并稍作修改，修图：邱鹏

图8 分色棱镜组。图片来源：

测量时会涉及两个概念，一个是恒星的亮度，一个是恒星的光度。亮度是指我们实际测到的天体的光子数，因为天体离我们的距离不同，所以亮度并不能直接反应天体本身的光度。这里的光度是指天体发出的总辐射。比如，一个100W的灯泡，近距离看它时很刺眼，但是距离1公里看它，就觉得暗多了。

图9 赫罗图。图片来源：，并稍作修改，修图：邱鹏

可以，但如果要详细阐述，不是三言两语能说清楚的。需要一本书的厚度。介绍给你一本书，叫《千亿个太阳》，作者德国天文学家鲁道夫·基彭哈恩。其中详细讲述了恒星的诞生、演化和消亡，是一本非常好的天文学基础科普读物。

精确测量恒星的颜色，就需要获得其光谱，即将恒星发出的不同波长的光分离出来。一般是采用色散元件将来自天体的光进行色散。常用的色散元件有棱镜和衍射光栅。另外，也可以利用光的干涉原理进行测量，如法布里－珀罗干涉仪和迈克尔逊干涉仪。

棱镜是利用光学材料对不同波长的光折射率不同来实现分光的。天体发出的光束入射到棱镜后，不同波长的光折射率不同，从棱镜出来时偏转的角度不同，从而将它们分开。棱镜色散的优点是连续性好，缺点是色散率低、色散率非线性。地球表面的大气层也相当于一个棱镜，斜入射的光束将被色散。棱镜也可以用来反向修正大气色散，这就是望远镜中常用的大气色散改正镜（ADC）。拍摄地平高度较低的天体时，加一个ADC将会获得不错的效果。

图10 棱镜色散原理示意图。图片来源：

衍射光栅主要是利用光的波动性来实现光谱分光的。衍射光栅按制作工艺主要分为刻画光栅和全息光栅两种。刻画光栅直观来讲，就是光栅面是一刀一刀刻画出来的。当然，实际情况是除了母光栅是用光栅刻画机一条一条的刻出来的，批量化的产品大多是用环氧树脂等材料复刻出来的，有点像用橡皮泥拓印硬币表面的图案。

图11 光栅光谱仪工作原理和光栅结构示意图[3]。图片来源：

图12 交叉色散光谱仪工作原理示意图。图片来源：，并稍作修改，修图：邱鹏

图13 二维光谱图。图片来源：

全息光栅的制作方式与刻画光栅完全不同，不需要刻画过程，而是利用光致光刻胶变性的特性来记录干涉条纹。使用激光器产生空间干涉条纹，并用光刻胶记录这些条纹，经过定影、固化处理就获得了折射率周期性变化的相位光栅。

链接：https://pan.baidu.com/s/147rC3-jPqa7e4Xhc-qBPHg 提取码：ds4l 书名：千亿个太阳 作者：[德] 鲁道夫·基彭哈恩 译者：沈良照 黄润乾 豆瓣评分：8.4 出版社：湖南科学技术出版社 出版年份：2018-1 页数：

图14 全息光栅制作原理及光栅结构示意图[4-5]。图片来源：；，并稍作修改，修图：邱鹏

《千亿个太阳》（1980年）-（鲁道夫·基彭哈恩-德国天体物理学家）《来自宇宙边缘的光线》（1984年）-（鲁道夫·基彭哈恩-德国天体物理学家）《恒星的结构和演化》（1990年）-（鲁道夫·基彭哈恩-德国天体物理学家） 《恒星。

得到天体的光谱后，除了可以精确测量颜色和温度外，还可以用谱线的红移/蓝移测量天体的视向运动，也可以根据光谱中的发射线和吸收线来测量天体的元素丰度、自转、磁场等。

图15 织女星在400nm~900nm的光谱流量曲线 （绘图：张晓明）

[1] 鲁道夫·基彭哈恩.千亿个太阳[M]. 沈良照、黄润坤，译.湖南科学技术出版社，1996:1-36.

[3] Christopher Palmer.Diffraction Grating Handbook (7th edition)[M]. Richardson Grating Laboratory，2014.

[5] Sabel T ，Lensen M C . Function and structure – Combined optical functionality and specific bio-interaction for multifunctional biomedical materials[C]. Euro Biomat. 2017.

1969年，一位年轻的加拿大天体物理学家理查德·B·拉森(Richard B.Larson)在他的加州理工学院博士论文中写出了恒星从星云中诞生的过程。他的这篇论文后来成为现代天体物理学文献中的一件标准作品。拉森研究了由星际物质形成一颗。

张晓明，工学博士，中国科学院国家天文台高级工程师。主要研究方向为光学天文观测技术与方法、光学天文观测仪器光机系统设计。

上一篇 2022年12月08 00:16
下一篇 2022年12月06 05:28

相关推荐

关注微信