光、辐射与电磁波谱
光度
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两个灯泡可以看起来一样亮——一个是紧挨着你的暗淡小夜灯,另一个是街道远端的体育场泛光灯。它们的视亮度相同,真实功率却天差地别。光度是一个物体真实的、内在的功率:它每秒辐射的总能量,与它离我们多远、或者从我们所站之处看起来有多亮都无关。
光度衡量的是单位时间的能量,所以它就是一种功率,以瓦为单位,和灯泡的额定功率完全一样。天文学家常以太阳为参照来报它,太阳的光度约为3.8乘以10的26次方瓦(写作 L⊙)。在这把尺子上,暗淡的红矮星也许只有千分之一太阳光度,而最亮的超巨星可达数十万太阳光度,类星体更可亮达一万亿。斯特藩—玻尔兹曼定律把光度与恒星的温度和大小绑在一起,所以知道其中两个就能求出第三个。
光度是天文学家真正想要的量,因为它是物体自身的属性,而非距离造成的偶然。但我们无法直接测量它——所有望远镜看到的只是有多少光抵达,也就是流量。要把我们接收到的转换成真实功率,必须知道距离并运用平方反比定律。这正是为什么光度和距离永远纠缠在一起:得到其一就能得到另一个。所谓“标准烛光”,就是任何我们事先已知其光度的天体,让我们能反解出距离。
亮星天津四在我们天空中看起来只是中等明亮,可它却是已知最高光度的恒星之一——功率是太阳的数万倍——只因为它极其遥远。它的暗淡欺骗了眼睛;它的光度才揭示出它的真实本性。
光度是真实功率;一个东西看起来多亮还取决于它的距离。
光度(内在功率)和亮度(在我们看来的样子)是两回事。一颗恒星若很远,可以光度高却看起来暗;若很近,可以光度一般却看起来亮——平方反比定律通过距离把两者联系起来。
又称
另见