『新华网』红色旭日与粉红月亮一样，都是大气发生瑞利散射的结果( 二 )
太阳系中 ， 有些行星的颜色来源于他们的地表 。 大气稀薄的火星和没有大气的水星 ， 展现的是它们的地表“本色” 。 火星的红色十分醒目 ， 肉眼就能分辨 ， 因为它表面大部分区域都覆盖着富含氧化铁的红褐色尘埃 ， 还有南、北极冠（主要是干冰）的白色也是火星的特色 。 水星的表面和月球有些相像 ， 岩石反射阳光 ， 也是一片银白 。
金星、木星、土星、天王星和海王星 ， 颜色则全凭大气“做主” 。 金星大气十分浓密 ， 其质量是地球大气的90倍 ， 导致无法看到行星表面 。 另外四颗气态行星则根本没有确定的地表 ， 物质由外到内从气态逐渐过渡到液态和固态 。 不同的大气成分以及反射、吸收等效应 ， 给它们带来了斑斓的色彩 ， 其中木星尤为多彩多姿 。
木星大气的最主要成分是氢气和氦气 ， 还有少量甲烷、氨气和水蒸气等 。 它们本都没有颜色 ， 但却因活跃的“着色剂”——硫 ， 而鲜艳起来 。 在太阳光紫外线的照射下 ， 硫和上层大气中的分子发生各种光化学反应 ， 形成的硫化物（例如硫氢化铵）产生了红、褐、黄等颜色 。
土星的颜色也是如此 。 它的引力小于木星 ， 云层比木星更“蓬松”也更厚 。 再加上离太阳更远 ， 大气光化学反应更弱 ， 颜色不如木星丰富 。 但却更加均匀齐整 ， 在硫化物的“着色”下 ， 呈现为柔和的奶黄色 。
更远处的天王星和海王星 ， 光化学反应很弱 ， 整个表面基本都是一片蓝色 。 这得归功于甲烷 。 甲烷没有颜色 ， 却是强力的红光“捕手” ， 能大量吸收波长较长的红、黄光 ， 把短光反射出去 。 甲烷浓度越高 ， 反射光的颜色越蓝 。 天王星大气中甲烷含量约为2% ， 它呈现为蓝绿色；海王星甲烷含量约为3% ， 就成了一片湛蓝 。
表面温度决定恒星“色调”
太阳系以外 ， 宇宙天体更是色彩斑斓 ， 气象万千 。
在晴朗的夜晚仔细观察的话 ， 用肉眼也能发现恒星有着不同的颜色 ， 这些都取决于它们的表面温度 。 比如离我们最近的恒星——太阳的颜色是黄色 ， 这是因为它是一颗G型星 ， 表面温度为5800开尔文（K） 。 其他恒星例如蓝色的参宿一是O型星 ， 表面温度将近40000K ， 白色的织女星为A型 ， 温度约为10000K ， 红色的心宿二属于M型 ， 温度只有3000K左右 。
上述G型、O型、A型其实都是恒星的光谱类别 。 恒星可以按照光谱分为7大类 ， 以O、B、A、F、G、K、M表示（即光谱型） ， 不同类型具有不同的表面温度 ， 从O到M递减 。 同时 ， 恒星的颜色也由蓝、蓝白而逐渐变成黄、红色 。
除了恒星 ， 宇宙深空中还有不计其数的星云、星系等天体 ， 色彩更加瑰丽 。 红色的星云大多是发射星云 ， 它们被周围O型、B型恒星猛烈的紫外辐射激发 ， 然后发出光芒 。 其中的红色来自于氢（Hα）辐射 ， 绿光则来自于氧 ， 黄、褐等颜色来自于硫和其他离子 。 蓝色的星云为反射星云 。 它们周围的恒星没有足够的辐射使之电离发光 ， 但足以让它们因反射而发亮 。 这背后的物理机制也是瑞利散射 ， 与“天空之所以是蓝色”的道理一样：附近恒星射来的星光里 ， 蓝光被星云中的物质颗粒大量散射 ， 而红光大部分可以透射出去 。 我们从旁边观测星云时 ， 就只见蓝光而不见红光了 。
星系的尺度比星云大得多 ， 动辄包含数以千亿计的恒星、星云以及大量星际尘埃、气体等 ， 它们有的生、有的灭、有的发射、有的吸收……在各种难以想象的纷繁扰攘中共同塑造出星系的颜色 ， 已非笔墨所能形容 。
我们之所以能欣赏到众多天体的壮美图像 ， 要得益于摄影师的辛勤劳动 ， 以及各种尖端设备的助力 ， 它们大大延伸了人类的视觉 。 这些照片大都需要几小时甚至几十小时的长曝光 ， 再加上复杂的后期处理 ， 尽管色彩细节或许并不等同于肉眼所见 ， 也足以让我们一睹宇宙的无尽之美了！
（作者系北京天文馆研究员
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