分光与速度

分光与速度

当知道一颗星的距离后，它在天空的运行便告诉我们它是朝某一方向沿我们看到它的那条线的直角（即横过视线）快速移动，却无法得知它的速度到底是多少。我们不能看到某天体直接朝我们而来的运动；而且一颗每秒以100万英里朝视线方向飞驰的星看起来就像在空中静止不动似的。为了估算星星沿视线运动的速度，天文学家求助于分光镜。

所有的光都有各自的颜色。正如牛顿用他著名的棱镜分析出彩虹中阳光的全部色彩一样，分光镜从一颗星或是其他任何光源分析出各种颜色。这仪器把分析的光分散在颜色逐渐变化的一条光带（即“光谱”）上。光谱上的颜色与彩虹是相同的，而且按彩虹同样的顺序排列，即从紫到绿到橙到红。这里有个物理原因。后面我们将看到光是由系列波（波像池塘中的水被吹动时的涟漪一样）组成的，不同的波长产生了不同的颜色，红光的波最长，紫光的波最短。光谱上的颜色按其波的长短为序，从最长（红色）排到最短（紫色）。典型的恒星光谱中，某一小段颜色或波长一般说来会消失，其原因我们在后面讨论。光谱看上去有许多暗色的竖线或光带，这就形成了它的特有的模式，而不是颜色逐渐变化的那种。根据光谱的类型给恒星分类经常是很便利的。我们发现，总的来说，光谱可以按一单一系列排列，通常按字母B，A，F，G，K排列，M以十进制划分。

当用分光镜分析从恒星上射来的光时，发现光线或光带的模式会朝某个方向整个移动。如果这移动是朝向光谱的红端的，说明这颗星发出的光是以一种较正常状态（红的状态）到达我们；而红光的波最长，这就意味着这条光波比平时长，于是我们得知这颗星正离我们远去。同样，如果光谱模式朝紫端移动，我们便知道这颗星正在靠近我们。（光谱的移动是因天体的运动引起的，一般称作“多普勒频移”。）通过观察到的光谱位移的量，我们能计算出恒星沿视线运行的实际速度，而且算法简单。如果光谱上的每条线或代表的波长为1/10 000，比它平时长些，说明该星远去的速度为光速的1/10 000，即每秒18.6英里。其他位移以此类推。