所有具有內部能量(溫度高于絕對零度或0k)的物體都以電磁波(光)的形式發(fā)射這種能量。

該輻射中波長的理論分布代表“黑體”輻射，用一個叫做普朗克定律的方程進行數(shù)學描述。繪制強度與波長之間的關系曲線，得到的曲線峰值取決于溫度，溫度越高，其峰值波長越短。普朗克方程式的結果也被稱為維恩定律。同時，隨著溫度的升高，所有波長的強度都在增加。

圖解：普朗克定律描述的黑體輻射在不同溫度下的頻譜

你能夠看到這種行為，正如一根鐵棒從室溫加熱一樣。一開始，所有的輻射都在紅外區(qū)域，該區(qū)域的波長太長，人類看不到。隨著棒子的溫度升高，當發(fā)射的波長減小到可見范圍內時，它就會發(fā)出紅色。接下來，隨著峰值強度移動到更短的波長，你會看到橙色，然后是黃色，然后是白色。通過分析波長的光譜，可以計算出溫度。天文物體的溫度可以用這種技術來測定。例如，黑洞附近的極端溫度在極短的X射線區(qū)域達到峰值。像我們的太陽這樣的恒星發(fā)射主要在可見區(qū)域，而像行星這樣的較冷的天體則發(fā)射不可見的紅外線輻射。

圖解: 大麥哲倫云面前的黑洞（中心）的模擬視圖。請注意引力透鏡效應，從而產(chǎn)生兩個放大，以星云最高處扭曲的視野。銀河系星盤出現(xiàn)在頂部，扭曲成一個弧形。

大爆炸的極高溫度釋放出強烈的、非常短的波長輻射，但是隨后宇宙的冷卻已經(jīng)將這些波長轉移到了微波區(qū)域。（這也可以解釋為隨著宇宙的膨脹產(chǎn)生的波長的伸展。）因為微波的波長甚至比不可見的紅外輻射還要長，所以可以用射電望遠鏡在光譜的無線電區(qū)域觀測到它們?，F(xiàn)在可以看到來自宇宙各個方向的大爆炸的殘余“背景輻射”。如果你繪制出不同波長的輻射強度，它與溫度在2k和3k之間的曲線相吻合。

圖解：哈勃超深空場描繪了遠古時代的星系圖景，根據(jù)大爆炸理論，它們處于一個更年輕、更致密且更熾熱的宇宙。

回答者：保羅沃爾斯基，物理學士，兼職物理講師

簡單的答案是，實驗人員測量宇宙微波背景光子的波長（正如你可能根據(jù)名字猜測的那樣，它們往往具有微波波長）。這可以通過關系轉換為光子能量：

從那里，你可以用玻爾茲曼常數(shù)轉換成一個等價的溫度

因此，當宇宙學家談論光子的“溫度”時，他們基本上是在描述光子的等效能量。

至于為什么溫度是一個有用的變量，重要的是要指出不是每個來自宇宙背景的光子的溫度都是2.7k。事實上，有整個能量（或溫度）的范圍。然而，這個范圍恰好是你所期望的在2.7k溫度下黑體輻射能量的光譜。如果你使用維恩位移定律

要在2.7千米的溫度下找到黑體光譜中的峰值，你會發(fā)現(xiàn)峰值波長是

而這個峰值波長恰好是實驗人員在宇宙背景輻射的光子光譜中所觀察到的。

因此，并不是所有的光子都處于2.7k的溫度，而是它們看起來就像是由一個自身溫度為2.7k的黑體發(fā)射的。

圖解：威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）拍攝到宇宙在大爆炸發(fā)生后宇宙微波背景的影像

相關知識-宇宙背景輻射

宇宙背景輻射是來自大爆炸的電磁輻射。這種輻射的起源取決于被觀測到的光譜區(qū)域。其中一個組成部分是宇宙微波背景。這個成分是紅移光子，早在宇宙的輻射第一次變得顯而易見時他們就已經(jīng)開始了自由流動。它的發(fā)現(xiàn)和對其性質的詳細觀測被認為是大爆炸的主要證實之一。宇宙背景輻射的發(fā)現(xiàn)（偶然在1965年）表明，早期的宇宙被一個輻射場所支配，一個溫度和壓力極高的場。

圖解：由FIRAS儀器對COBE觀測的宇宙微波背景輻射光譜，為最精確測量的黑體輻射光譜性質，即使將圖像放大，誤差范圍也極小，無法由理論曲線中分辨觀測數(shù)據(jù)。

蘇尼阿耶夫-澤爾多維奇效應顯示了輻射宇宙背景輻射與“電子”云相互作用的現(xiàn)象，扭曲了輻射的光譜。

圖解：由宇宙背景探測者、WMAP和普郎克衛(wèi)星的結果比較宇宙微波背景 - 2013年3月21日。

紅外線、X射線等也有背景輻射，成因不同，有時可以解析成個別的來源?？吹接钪婕t外線背景和x射線背景。還可以看到宇宙中微子背景和銀河系外背景光。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Suraj-顧元陽- physlink

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