色と温度

星の色は、その星の重要な性質である平均温度を知る手がかりになります。すべての 天体は、「熱的放射」をしています。これは天体内部の原子のランダム運動によって放射 される光波のことです。原子があたためられるとより激しく動き、より多くの放射を出し ます。原子があたためられてより速く運動すると、熱的放射のピーク波長が変わります。

もしストーブの上であたためられている熱くなった鉄板を見たことがあれば、熱的放射を 実際その場で見ていたことになります。最初は熱くなった鉄板から光は出てくるようには見え ませんが、熱は感じるでしょう。でも鉄板を少しあたためるとくすんだ赤で輝き始めます。さ らに加熱すると鉄板はもっと明るく輝き始め、色も最初はオレンジ、そして黄色、青と変わり 始めます。もし鉄板を熱から遠ざければ、鉄板は冷えて色は連続的に逆に戻っていきます。右の アニメーションは鉄板を加熱し、冷やしたときに見えるような色の連続的な変化を示してい ます。

ここで何が起こっているのでしょうか？熱くなった鉄板は、宇宙のすべての他の天体と同じ ように熱的放射を出しています。鉄板は電磁スペクトルのすべての波長で熱的放射を出してい ますが、その多くをあるピーク波長で放射していて、その波長は鉄板の温度が上昇すると短く なります。室温では、鉄板の出す放射は赤外線で、私たちの目には見えません。それが加熱さ れるとピーク波長が、赤、オレンジ、黄色、そして青へと短い波長に移動します。もし 鉄板を(ストーブの上であたためられる以上の温度まで)加熱し続けたら、鉄板は明るい紫に 輝くでしょう。

物理学者たちは、熱的放射は宇宙のすべての天体から放射されていることを見つけました。 そしてもちろん、熱的放射は星からも出ていて、それは地球上の熱くなった鉄板から出てい るのと同じ種類の熱的放射です。この観察は、前のページからの疑問に答えています。つまり 異なった星が異なった熱的放射のピーク波長を持っているのは、その平均温度が違うからなの です。(星の熱的放射の温度は、その星の熱い中心核と温度の低い外層の平均なので、天文学者 は「平均」温度と言います。)