华威大学：烟火的启示
本文转载自Warwick News & Events，由ChatGPT翻译，图片来源于网络在2024QS世界大学排名中，华威大学荣获第67位原文发布于2023年11月3日，原标题“What Guy Fawkes can teach us about the sky at night”
随着篝火之夜（Guy Fawkes Night）的临近，科学家们揭示了为什么烟火会出现不同的颜色，以及这可以教导我们关于夜空中的星星。
烟火中使用常见的盐类元素来制造不同的颜色。当这些元素受热时，它们释放出不同颜色的光，从明亮的蓝色到深红色。科学家们利用这些化学现象制作多彩的烟火，并利用它们来研究夜空中的星星。
华威大学化学系助理教授亚历克斯·贝克说：“烟火由不同的化学元素组成，包括钾和钠。这些元素的原子中含有更小的、带负电的电子。
“当这些元素受热时，例如有人用火焰点燃烟火时，电子就会‘兴奋’起来。这意味着它们的能量增加，从而从原来的位置（称为‘基态’）跳到原子内的另一个‘激发态’位置。
“当电子从激发态回落时，它们释放出最初吸收的能量，以热和光的形式。特别有趣的是，每个电子的回落和释放的光对于每个元素来说都是独特的。”
“从原子层面来看，明亮的蓝色和紫色光非常高能，电子已经‘下降’了相对较长的距离（尽管在微小的亚原子尺度上）。红光能量较低，下降的距离较短。
“我们称这些颜色范围为光谱，我们在日常生活中经常看到光谱。彩虹是最常见的光谱例子；棱镜也是光谱的例子，它将光分解为其个别组成部分（彩虹的颜色）。
“如果烟火是由钾元素制成的，它们会燃烧出蓝色和紫色的光；钠则会产生红色的光。硼酸、钡或铜盐会产生绿色。镁则会产生白色。”
天体物理学家可以将烟火颜色的科学应用于观察夜空中的星星。
包括华威大学在内的研究团队绘制了图表和图形，显示星星发出的光在能量波长上的强度。与烟火类似，星星中存在的每个元素都与彩虹光谱上的颜色相关。这种被称为光谱学的技术告诉我们星星由哪些元素组成。
华威大学物理系的皮尔-埃曼纽尔·特朗布莱教授说：“光谱学为我们提供了一个了解宇宙更多信息的绝佳工具。每种化学元素或分子在光谱上提供一种独特的代码，有点像购物时的条形码。”
这意味着我们可以在星星的大气中识别元素，准确地确定存在的气体。例如，我们的太阳富含氢和氦，还含有一些重元素的微量。基于光谱学的原理，我们甚至可以推断出温度、密度和磁场等信息。
“如果宇宙中存在生命，光谱学将是我们寻找生命的关键工具之一。”
所以当你在这个篝火节晚上看到烟火时，一定要向朋友们展示它们明亮颜色的原子原理。并且要知道，同样的科学正在被应用于更好地理解我们的宇宙。
阅读原文：https://warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/?newsItem=8a17841a8b8b07e0018b949326c4219b