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星星离我们有多远_卞毓麟_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_卞毓麟

内容节选

恒星光谱分类早在1666年，牛顿就用三棱镜分解了太阳光。阳光通过棱镜后展开成一条宛如彩虹的色带，从它的一端到另一端依次排列着红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色，这些颜色之间是均匀缓慢而连续地过渡的（图56）。这种彩带就叫作光谱。图56 白光通过三棱镜后展开成色带的现象叫色散 19世纪初，英国物理学家和化学家沃拉斯顿（William Hyde Wollaston，1766—1828）让太阳光先穿过一条狭缝再通过棱镜，从而首先观测到了太阳光谱中有一些暗线。在进一步了解这些暗线的重要性之前，我们值得花点时间来认识一下沃拉斯顿其人。沃拉斯顿年轻时在剑桥大学学习语言，后来转而学医，曾经行医7年，再后来又因视力衰退而放弃诊治病人，改为致力于科学研究。沃拉斯顿热衷于研究铂（bó），并卓有成就。1804年他从铂矿中析出一种其化学性质与铂类似的新金属，并将其命名为钯（bǎ，palladium），以纪念奥伯斯刚刚发现的第2号小行星智神星（Pallas）。当时，人们习惯于以一颗新行星的名字为一种新的金属取名，例如1789年发现的金属铀（yóu，uranium）以威廉·赫歇尔在8年前发现的天王星（Uranus）命名；1803年发现的金属铈（shì，cerium）以皮亚齐于两年前发现的第1号小行星谷神星（Ceres）命名。后来，人们还用海王星（Neptune）的大名命名了金属镎（ná，neptunium），以冥王星（Pluto）命名了金属钚（bù，plutonium），等等。 1793年，沃拉斯顿当选英国皇家学会会员。1820年，连任皇家学会主席长达42年之久的班克斯（Joseph Banks，1743—1820）去世，大家都认为继任者应该是沃拉斯顿。但是，沃拉斯顿谦逊地让位给了比他年轻的著名化学家戴维（Humphry David，1778—1829）。沃拉斯顿第一个观测到了太阳光谱中的暗线，可惜，他误以为它们只是光谱中各种颜色之间的天然分界线而已——这是科学史上坐失发现良机的一个典型实例。首先系统而细致地研究太阳光谱中那些暗线的是夫琅禾费。他将棱镜和小型望远镜连接起来，观测从远处的狭缝射进来的太阳光。这一装置便是有史以来的第一具分光镜（图57）。夫琅禾费于1814年发现，在太阳光谱里有“不可计数、强弱不一的垂直光谱线，它们比背景的颜色暗黑一些，有些谱线差不多是完全黑暗的”。在他发表的太阳光谱图中，暗线已经多达500余条，后人便将它们称为“夫琅禾费线”。这些光谱线的强弱宽窄虽然各不相同，它们在光谱中的相对位置却固定不变。夫琅禾费给许多重要的光谱线一一取名，它们分别用大写字母A、B、C ……或小写字母a、b、c……来表示，这些记号一直沿用至今（图58）。 ▲图57 夫琅禾费（直立者）和他的朋友正在进行分光镜实验图58 德意志联邦邮政为夫琅禾费诞辰200周年发行的纪念邮票，表现太阳光谱中的夫琅禾费线在19世纪，自然科学各大领域都取得了一系列重大的成就，其中之一便是认识了光的电磁本质：光是一种电磁波，不同颜色的光具有不同的波长和频率。肉眼能感知的光称为“可见光”，它的波长范围大致为4000～7000埃。“埃”是国际物理学界沿用已久的一种长度单位，通常用符号Å来表示。1Å的长度只有1厘米的一亿分之一，即等于0.1纳米。由此可见，天文学家不仅要同像“光年”和“秒差距”那样巨大的尺度打交道，而且还得同像“纳米”和“埃”那么细小的东西交朋友。红光的波长在6500Å（650纳米）左右，紫光的波长则短到4000Å（400纳米）上下。在可见光两端之外，分别是红外线和紫外线。红外线的波长比红光更长，紫外线的波长比紫光更短。太阳光谱中的夫琅禾费线既然各有固定的位置，那就说明它们各有自己特定的波长。例如，橙黄色的D1和D2线的波长分别为5896Å（589.6纳米）和5890Å（589.0纳米），红色的C线波长为6563Å（656.3纳米），紫色的H线和K线的波长则分别为3968Å（396.8纳米）和3934Å（393.4纳米）。我们也可以用分光镜和光谱仪获得大量恒星的光谱。有些恒星的光谱与太阳光谱十分相似。但是，一般说来，不同恒星的光谱相互之间往往有着不小的差异。正如生物学家对五花八门的动物或植物进行卓有成效的分类一样，天文学家也对恒星光谱做了类似的分类工作。有人认为，分类法“可能是发现世界秩序的最简单的方法”，这话多少有点道理。最先观测恒星光谱的也是夫琅禾费，他曾将它们与太阳光谱进行比较。但是，恒星光谱分类工作的真正先驱者却是意大利天文学家赛奇（Pietro Angelo Secchi，1818—1878）。他是率先将照相术用于天文学的几位先驱者之一，一生对天文学有许多重要贡献。赛奇研究了大量恒星的光谱，在人类历史上第一次明确了不同的恒星除了位置、亮度、颜色......