斯特藩—玻爾茲曼定律

站在篝火旁再退後一步：火溫即便只升高一點點，照在你臉上也會覺得猛地熱了許多。斯特藩—玻爾茲曼定律抓住了這一點，並告訴你究竟熱多少：它說的是一個溫熱表面在所有波長上加總輻射出多少總功率，取決於它的溫度。最引人注目的是這功率隨溫度攀升得有多陡。

這條定律說，每平方米表面輻射的功率正比於溫度的四次方。四次方是關鍵：溫度翻一倍，表面輻射的能量不是兩倍而是十六倍（2的四次方）。溫度變三倍，輸出就猛增八十一倍。要得到整個物體的總功率（它的光度），把這個單位面積的輸出乘以物體的表面積；所以光度既取決於溫度（四次方），也取決於大小（表面積）。一個又小又極熱的物體可以蓋過一個又大又涼的物體，反之亦然。

這條定律是從一顆恆星的表面通向它總功率輸出的橋梁。結合由維恩定律得到的溫度和測得的大小，它就給出恆星的光度——它的內在亮度——這正是我們對任何恆星最終想知道的東西。它解釋了為什麼一顆微小而熾熱的白矮星可以很暗（表面積小），而一顆低溫卻巨大的紅超巨星卻能是天空中最亮的恆星之一（表面積極大）。它還支配著行星的能量平衡和恆星遺骸的冷卻。