تقنيات التحليل الطيفي لقياس درجة الحرارة في الغازات والبلازما والأجرام الفلكية.قياس الحرارة بالتحليل الطيفي هو مجموعة من التقنيات التي تستخدم الضوء المنبعث أو الممتص أو المبعثر من مادة ما لتحديد درجة حرارتها دون تلامس مباشر. بدلاً من مقياس الحرارة، يحلل العلماء طيف الضوء — شدته عند أطوال موجية مختلفة — لاستنتاج مدى سخونة غاز أو بلازما أو نجم بعيد. هذا ضروري في بيئات يستحيل فيها استخدام مسبار فيزيائي، مثل داخل مفاعل اندماجي، أو الغلاف الجوي لنجم، أو الكون المبكر.
وُضعت الأسس في القرن التاسع عشر بأعمال غوستاف كيرشوف وروبرت بنسن، اللذين ربطا الخطوط الطيفية بالعناصر الكيميائية ودرجة الحرارة. تطور الاستخدام الكمي لنسب الخطوط الطيفية لقياس درجة الحرارة في أوائل القرن العشرين مع ظهور نظرية الكم.
المبدأ الأساسي هو أن الذرات والجزيئات تصدر أو تمتص الضوء عند أطوال موجية محددة، وتعتمد القوة النسبية لهذه الخطوط الطيفية على درجة الحرارة. على سبيل المثال، في غاز ساخن، تكون المزيد من الذرات في حالات مثارة، لذا تصبح خطوط الامتصاص من تلك الحالات أقوى. بمقارنة شدة الخطوط المختلفة، أو بملاءمة الشكل العام للطيف المستمر (إشعاع الجسم الأسود)، يمكن للعلماء استخلاص درجة حرارة دقيقة. في بعض الطرق المتقدمة، مثل مطيافية المشط الترددي، يُستخدم ليزر بطيف من خطوط متساوية التباعد لقياس الامتصاص بدقة متناهية، مما يسمح برسم خرائط درجة الحرارة في الغازات واللهب.
يُستخدم في الفيزياء الفلكية لتحديد درجات حرارة النجوم، وفي فيزياء البلازما لمراقبة تجارب الاندماج، وفي أبحاث الاحتراق لرسم خرائط درجات حرارة اللهب في المحركات والتوربينات.
إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، الذي يملأ الكون، هو طيف جسم أسود مثالي بدرجة حرارة 2.725 كلفن — قُيس بدقة تكشف تباينات صغيرة جداً تبلغ بضعة ميكروكلفن، وهي بذور المجرات.
| S_a^{1/2} | متغير | Spectral density of acceleration noise (square root) — acceleration noise spectral density metre per second squared per root hertz |
| T | متغير | Temperature — درجة الحرارة kelvin |
| k | متغير | Spring constant of the resonator — spring constant newton per metre |
| m | متغير | Mass of the resonator — كتلة kilogram |
| ω | متغير | Angular resonance frequency — تردد زاوي radian per second |
| Q | متغير | Quality factor of the resonator — عامل الجودة |
| k_B | ثابت | Boltzmann constant, relates thermal energy to temperature — ثابت بولتزمان = 1.380649e-23 joule per kelvin |
| T_B | متغير | brightness temperature — brightness temperature kelvin |
| F_ν | متغير | spectral flux density — spectral flux density watt per metre squared per hertz |
| ν | متغير | frequency — تردد hertz |
| Ω | متغير | solid angle of the source — solid angle steradian |
| c | ثابت | speed of light in vacuum — سرعة الضوء = 299792458 metre per second |
| k_B | ثابت | relates energy to temperature — ثابت بولتزمان = 1.380649e-23 joule per kelvin |
| \Delta\lambda | متغير | Line broadening (full width at half maximum) — line width metre |
| \lambda | متغير | Central wavelength of the spectral line — طول الموجة metre |
| T | متغير | Temperature of the emitting/absorbing gas — درجة الحرارة kelvin |
| m | متغير | Mass of the emitting/absorbing particle — كتلة kilogram |
| c | ثابت | Speed of light in vacuum — سرعة الضوء = 299792458 metre per second |
| k_B | ثابت | Relates thermal energy to temperature — ثابت بولتزمان = 1.380649e-23 joule per kelvin |
| \sqrt{} | مؤثر | Takes the square root of the argument — جذر تربيعي |
