多普勒和愛因斯坦橫穿宇宙，他們看到的星星顏色一樣么？

01-25

Q1 星星不同的顏色到底和溫度、距離還是反射附近恆星放出的電磁波有關？
多普勒老祖看星星的時候說：光源近看起來偏藍，遠偏紅。依據是光波到達我們的頻率不同。
熱力學檢測黑體輻射分布時提到輻射頻率更高的東東會釋放出頻率更高的波，從而看起來從紅色到藍色到白熾色不等。
那我看到一顆紅色星星和一顆藍色星星到底哪個距離近？

-----------Q1獲得答案的分割線-------------
現在愛因斯坦大叔來了。
本來多普勒中看到的新波頻率是(v+u)/l，但到了相對論，多普勒的波頻率是[(c-v)/(c+v)]^1/2乘以c/l
那麼多普勒老祖「看」到的紅移是怎樣的畫面呢？
乘坐光速飛船快速穿越太空，「看」到的紅移和藍移是怎樣的畫面？

雖說這個問題估計沒啥人關注，不過好好回答一下也是極好的~（圖大，預警！）

到底是紅色的星星還是藍色的星星呢？這自然要從星星自身的顏色說起~

人和人膚色不一樣，星星和星星發光的顏色也是不一樣的。不同星星自身顏色不同主要還是與自身主要輻射的光不同。舉一個我們天天都見的星星的例子，太陽，它主要輻射的光波長是555納米，這個波長的光對應的光是黃綠色，所以你在大白天且天氣晴好的時候才會看到黃黃的大太陽~

OK，那我們就以太陽開始展開，說說具體的關於星星顏色的問題。題主提到了：「熱力學檢測黑體輻射分布時提到輻射頻率更高的東東會釋放出頻率更高的波，從而看起來從紅色到藍色到白熾色不等。」對的，如果把星星（恆星）看成黑體，那麼它輻射的光的波長（頻率）即與恆星溫度相關，恆星溫度越高，輻射的峰值越高，且輻射峰值波長越短（頻率越高），這也就是維恩位移定律，如下：

wiki的鏈接如下：

Wien"s displacement law

這樣我們大概就知道，星星自身的顏色是與溫度相關。

多扯一點必要的知識，顏色是與恆星的光譜相關的，我們可以根據恆星的光譜進行分類，即哈佛分類法。恆星的光譜由連續譜和吸收線組成，連續譜來自恆星內部，吸收線來自稀薄的冷的恆星大氣。根據連續譜我們可把恆星表面溫度從高到低分為OBAFGKM這麼幾類，每一類里再根據溫度從高到低分為0到9十個亞型。後來人們在這些後面又給出了LTY三類。以上每類光譜都有自己的特徵，不贅述，還是給出wiki鏈接，可以自己查看：

Stellar classification

不過，有人就說卧槽啊這字母順序毫無規律怎麼背啊？！其實我也不會幹背字母，心中默念 Oh, Be A Find Girl, Kiss Me! 當然，如果你要是妹子可以把Girl換成Gentleman。

後來把恆星的光度（是自身的發光，不是咱們看見的光亮度）也分類，從羅馬數字I到VII光度降低，就有了MK分類法。若將光譜與光度分類結合，就有了橫行的二維分類，可標註在赫羅圖上，赫羅圖是天文學中最重要的兩張圖之一（另一個是哈勃圖）。

好了扯了這麼多，還是要舉一些例子。第一還是要說太陽，太陽是G2V型，至於觀測現象，你天天都在看~第二個例子還是想說獵戶座（因為在冬天太好找了），其中的兩個星，參宿四（Betelgeuse）和參宿七（Rigel）。參宿四是M大質量型紅超巨星，距地球643光年。這傢伙很紅很紅，在獵戶的右肩，圖上左上角那個紅紅亮亮的就是。參宿七是一個B型藍超巨星，距地球772光年（比參宿四遠）。這貨看起來比較白，在獵戶左腳，在圖中右下角。

第三個例子天狼星（夜空中最亮的恆星，好找，沿獵戶座中間三顆星，也就是腰帶位置向左下延長，找就可以找到）。它是A1V型，看起來比較白，但是它距地球很近很近很近，只有8.6光年左右。

好了說了這麼多我無非就是兩個目的，第一，說明星星的顏色首先取決於自身的顏色，第二科普一些小知識，第三，攛掇各位冬天晴夜的時候別顧著低頭走路，偶爾抬頭看看天空，獵戶座附近還是很美的，環境好的地方還能見到冬季銀河~

你以為我科普完了？怎麼可能（笑）

除了自己的顏色，顯然我們還要關注其他的外部因素，這裡首先應該提到的是星際消光與紅化的問題。什麼是紅化？先舉例，每次霧霾天氣的時候太陽都發紅而且暗？恩，那就是因為霧霾天氣時空氣中什麼pm2.5和pm10之類的東西擋在太陽前面，陽光穿過這些小顆粒的時候，太陽光中的藍和紫光輻射比紅光被塵埃散射和吸收得更強，所以太陽會變暗變紅。星際空間中無處不分布著星際介質，這些截至有離子，原子，分子，當這些截至擋在你看星星的視線方向時，星星發出來的光的藍紫部分就會散射或者吸收，如果星際介質足夠厚足夠密，這些光就有可能都被吸收或者散射掉。

我們銀河系內部和周圍就有很多這樣的介質，因此我們看任何星星，特別是銀盤上的星星，更特別是因新方向的星星時，消光紅化就會非常嚴重。在這裡給上一張銀河系和大麥哲倫雲（北半球絕大部分地區不要想看嘍~）的曉光曲線，圖的橫坐標是波長的倒數，於是我們知道波長越短（輻射越偏紫）消光越嚴重。

在這裡我附上星際介質和星際消光的wiki，如果需要請自己點下面的傳送門：

Interstellar medium

Extinction (astronomy)

附上一張夏季銀河，可以看見銀盤是黑黑的，周圍是紅紅的黃黃的，這就是消光和紅化的結果。

如果有機會一定要看看夏季銀河，因為只有這時我們才會真正體會到星空的魅力與宇宙的浩瀚。

恩，其實我還沒說完，因為還有你說的距離的問題。

如果你說的是：「光源近看起來偏藍，遠偏紅」，這有點不嚴謹，應該說是「光源朝你而來光偏藍，光源離你而去光偏紅」。當然，星星離你而去或者朝你而來不只有一種方式。比如雙星系統中恆星的繞轉造成的譜線，比如有星系的本動（可以說仙女座星系（M31）現在正在朝我們而來，也就是說來自M31所有恆星的光譜都有藍移），再比如宇宙膨脹造成的宇宙學紅移。。。其實說實話，紅移藍移是很難用肉眼觀測的，能造成顏色明顯改變的星星通常離地球距離也很遠，很難用肉眼觀測到。

好了～給你個總結吧，星星啥顏色，你說的原因都有，但是你肉眼見到的，主是恆星自身原因造成的。

最後原諒我後面是用手機寫的，糙了一些（對不住哈）但願寫的這一點東西對你有所幫助～

多普勒紅移的效果是到大尺度結構，也就是比較星系的距離上才明顯，你看到的恆星顏色只跟其質量和演化過程有關。

補充，因為看到的恆星都是銀河系裡的，紅移藍移影響不大，宇宙學紅移影響更小，不過引力紅移可能會有影響

為神馬看不到全部的答案?_?

謝謝，文科女的救世主