恆星的顏色

我們夜晚遙望天空，會看到許多許多閃亮的星星。除了在地球附近的幾顆行星之外，這些能夠被我們看到的星星都是遙遠的恆星。恆星就是像太陽一樣的天體，它可以發光發熱。

恆星距離我們非常遙遠。比如，距離我們最近的比鄰星，距離我們有4.2光年。也就是說，它發出的光需要經過4.2年才能到達地球，我們此刻看到的比鄰星，其實是它4.2年之前的樣子。一些恆星距離地球有幾十億光年之遠，我們看到的甚至可能是它們剛剛形成時的樣子。

大家有沒有發現，這漫天的星斗，基本都是黑白的，只有亮暗之分，卻很難區分它們的顏色。恆星都是白色的嗎？

實際上，恆星的顏色大概可以分為紅色、橙色、黃色、白色和藍色，這是由於恆星表面的溫度不同造成的，溫度很低的恆星呈紅色，而溫度很高的恆星呈現白色，不同顏色的恆星對應的顏色如下圖所示。

溫度不同時，恆星的顏色為什麼不同呢？這就回到了我們之前討論過的一個黑體輻射問題：黑體會各種波長的電磁波，如果溫度越高，峰值（能量最高的電磁波）波長越短。

在可見光中，紅光波長最長，紫光波長最短。當溫度比較低時，恆星輻射的能量集中在長紅光一側，所以恆星表現為紅色。當溫度很高時，恆星輻射能量集中在紫光一側，但是人的眼睛對紫光不敏感，而對臨近的藍色光敏感，所以就表現為藍色恆星。

視錐細胞和視杆細胞

既然如此，那麼我們為什麼看到的星空是黑白的呢？這又是人的眼睛結構決定的。

人體的眼睛相當於一個高級的照相機。光線經過角膜和晶狀體，就好像通過照相機的鏡頭一樣，光線會會聚到後面的視網膜上。視網膜上有感光細胞，感光細胞感受到光照後，會把信息傳給大腦。

感光細胞有兩種：視錐細胞和視杆細胞。

每隻眼睛大約有700萬個視錐細胞，它們又可以分為三種，分別可以感受紅色、綠色和藍色。三種視錐細胞配合起來，就能感受到五顏六色的世界。不過，視錐細胞只能在強光下工作。

視桿狀細胞的作用剛好與圓錐細胞互補。每隻眼睛大約有1.2億個視杆細胞，並且對光子的感受能力比比視錐細胞強一百多倍，一個光子就可以激發視杆細胞的活動，所以在強光和弱光下都可以工作。但是，視桿狀細胞不能辨別顏色。

也就是說：只有在強光下，視錐細胞才能發揮作用，人們才能分辨顏色。在弱光下，只有視杆細胞才能發揮作用，因此人們是不能辨別顏色的。

許多動物的眼睛裡都沒有視錐細胞，因此都不能辯色，如豬、狗、牛等，其實都不能辯色，在它們的眼中，世界都是黑白的。西班牙鬥牛士經常用一個紅布鬥牛，但實際上牛對紅色並沒有什麼特殊感覺，它只是討厭一個人用抖動的布挑逗它而已，而那塊布之所以是紅色的，主要是為了讓觀眾看得更清楚。

這種現象也是進化的結果，因為許多動物為了保護自己，夜間也需要清晰的視覺，所以對視杆細胞的需求要大於對視錐細胞的需求。相反，許多鳥類都有比人類更強的辯色能力，這同樣是進化的結果，因為鳥類需要通過顏色辨別地面上的昆蟲，從而進行捕食。

現在，我們就能解釋肉眼看星星為什麼只有黑白的了。因為遙遠的恆星發射的光到達地球時，光線已經很弱了。所以，只有視杆細胞才能感受到這些星光，視錐細胞是不能工作的。而視杆細胞又無法分辨顏色，所以看到的星星就只是黑白的了。

如果用望遠鏡將光線收集起來，讓星光變強，我們就可以看到星星的顏色了。

盲點

還有一個很神奇的現象：如果我們盯著一個很暗的星星看，它就會消失不見。如果我們把目光移向別處，它卻又冒出來了，這是為什麼呢？

這是因為：視錐細胞和視杆細胞並不是均勻分佈在視網膜上的。在中央凹附近，視錐細胞是最密集的，所以可以最清楚的分辨物體的顏色。當我們注視一個點，角膜和晶狀體就會將這個物體的像呈在這個位置。但是，這個位置是沒有視杆細胞的。所以，如果一個物體發射的光太暗，只有視杆細胞能看到它，但是如果我們盯著它看，它成像在中央凹處是沒有視杆細胞的，所以就消失不見了。