星星明明有顏色，為什麼夜空中的星星看起來幾乎都是白色？
― 顏色消失的地方，不是星星，而是你的眼睛裡
圖鑑裡，星星常畫成紅色或偏藍白色。可是實際抬頭看夜空，大多數星星只是一個個白色的光點。並不是星星失去了顏色，而是當我們接收到暗淡的光線時，眼睛會讓「判讀顏色的細胞」暫停工作。
秋天的夜晚，你站在陽台上抬頭看天空。如果是在路燈較少的地方，應該能看到數十顆星星。
你記得理科課上學過「星星有紅色的，也有藍色的」。可是眼前的星星，每一顆看起來都只是泛著白光。
仔細一看，在特別明亮的星星裡，有一顆帶著淡淡的橙色。奇怪的是，只有明亮的星星才能看出顏色。
星星看起來是白色，原因只有兩個
無論是紅色的星星還是藍色的星星，都會同時發出彩虹的所有顏色，只是比例略有不同。顏色的差異只是「哪種顏色稍多一點」，不像顏料那樣分明。
眼睛裡有能分辨顏色的細胞，也有不能分辨顏色但很耐暗的細胞。暗星發出的光，只能讓後者產生反應。
第一個原因出在星星本身，第二個原因出在我們的眼睛。兩者重疊之後，夜空幾乎就變成了黑白的世界。接下來就依序來看。
紅色的星星和藍色的星星，其實都發出彩虹的所有顏色
星星的顏色由表面溫度決定。溫度低的星星呈橙色，像太陽這樣的溫度會偏白黃色，非常熱的星星則發出偏藍白的光。這和炭火或暖爐的紅光是同一種機制：溫度越高，偏藍一側的光就越強。
不過，高溫物體發出的光並不是單一顏色。請看圖1。那條像山一樣的曲線，表示星光強度依顏色（也就是光波長）的分布。這座「山」在橫向上非常寬，完全覆蓋了人眼能看到的範圍（彩虹色的那條帶子）。
轉動旋鈕改變溫度時，山頂的位置會移動。但不管溫度如何，彩虹色帶子裡的曲線都只是一段平緩的斜坡。紅、綠、藍都一起存在，混在一起之後，在人眼看來就接近白色了。
看起來偏橙色的參宿四（Betelgeuse），其山頂據說落在肉眼看不見的紅外線一側。偏藍白色的天狼星（Sirius），山頂則落在紫外線一側。無論哪顆星星，我們看到的都只是那座「山」山腳的一小部分。
光線太暗時，眼睛的「顏色感應器」在休息
眼睛深處排列著兩種接收光線的細胞。一種是能分辨顏色的細胞，分成對紅、綠、藍分別敏感的三種類型。另一種是很耐暗的細胞，連非常微弱的光都能感應，但只有一種類型，所以無法分辨顏色。
能分辨顏色的細胞，需要一定程度的亮度才能運作。夜空中大多數星星的亮度都達不到這個門檻。因此只有耐暗的細胞會產生反應，星星便只呈現「亮或暗」的白色光點。
圖2比較了星星實際發出的顏色（上排）與肉眼看到的顏色（下排）。只有左側的明亮星星能啟動顏色感應器，所以下排仍保留顏色。右側的暗星，則不論原本的顏色是什麼，都會變成偏白的灰色。
雙筒望遠鏡用比瞳孔大得多的鏡片收集光線。星光因此變得更亮，顏色感應器開始運作，肉眼原本看起來白色的星星就會顯出橙色或藍色。天鵝座嘴部的輦道增七（Albireo）就以一對一橙一藍、並列而立的雙星著稱。
想看清星星顏色時，有些人會故意把望遠鏡的焦距調得稍微模糊。這樣光線不再是一個點，而是擴散成一個小圓，能讓更多顏色感應器接收到光線，因此據說會更容易看出顏色。
總結
星星會依照溫度發出相應顏色的光。只是這些光其實混合了彩虹的所有顏色，顏色差異本來就不明顯。再加上暗星的光線不足以啟動眼睛的顏色感應器。所以夜空中的星星，大多數看起來才會是白色。
星星並沒有失去顏色。
只是在黑夜裡，你的眼睛暫停了判讀顏色的工作。
關於眼睛在暗處逐漸適應的機制，可參考「從明亮的地方走進暗房間，為什麼一時間什麼都看不見？」；高溫物體的顏色與溫度的關係，則可參考「鐵匠為什麼不用溫度計，就能知道鐵的溫度？」。星星為什麼會閃爍，請見這篇文章。
- 在路燈較少的地方，讓眼睛適應黑暗大約10分鐘。這段時間不要看手機螢幕。
- 挑幾顆最明亮的星星比較顏色。如果是秋天，深夜從東方升起的橙色畢宿五（Aldebaran）可以當作標記。
- 接著看看較暗的星星，試試能不能看出顏色。如果有雙筒望遠鏡，再用望遠鏡看同一顆星，比較顏色有什麼變化。
越明亮的星星越能看出顏色，用雙筒望遠鏡看顏色變得更濃，就代表你親眼確認了本文提到的第二個原因。夜間觀察要注意腳下安全，請與大人一同進行。
想深入了解的人 ― 術語、公式與教科書的對應從國中理科到大學專業科目，會明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「物理」「地球科學」「生物」課程範圍
- 高中＋高中的進階內容，或教科書專欄程度的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（天體物理學・視覺科學）的內容
- 研究即使在大學也不會當作「定論」教授，是研究者目前仍在調查中的內容
國中術語：這個現象是有名稱的
- 錐狀細胞：視網膜上能分辨顏色的細胞。分成對紅、綠、藍分別敏感的三種類型，在明亮的環境下運作。
- 桿狀細胞：視網膜上很耐暗的細胞。能對非常微弱的光產生反應，但因為只有一種類型，所以無法分辨顏色。
- 星等：星星亮度的刻度。數字越小越亮，規定1等星大約是6等星亮度的100倍。
國中高中用公式驗證：星光的「山頂」在哪裡？
高溫物體發出光線最強的波長，只由溫度決定。利用這一點，可以計算橙色星星和偏藍白星星的「山頂」位置。
| 用符號寫 | λmax ＝ b ÷ T |
| 用文字寫 | 光最強的波長 ＝ 固定常數 ÷ 表面溫度 |
| 這個公式從何而來 | 這是從描述高溫物體依顏色發光強度的「普朗克公式」中，求出山頂位置後得到的關係式（維因位移定律） |
| λmax | 光最強的波長，單位是奈米（nm） |
| b | 維因位移常數，單位是 nm・K |
| T | 星星的表面溫度，單位是凱氏溫度（K） |
| 維因位移常數 | 約 2898000 nm・K |
| 參宿四的表面溫度 | 據推算約為 3500 K |
| 天狼星的表面溫度 | 據推算約為 9900 K |
| 太陽的表面溫度 | 約 5800 K |
| 人眼可見光範圍 | 約 380〜780 nm |
| 參宿四的山頂 | 2898000 ÷ 3500 ≒ 828 nm |
| 超出可見範圍紅端的部分 | 828 − 780 ＝ 48 nm |
| 天狼星的山頂 | 2898000 ÷ 9900 ≒ 293 nm |
| 超出可見範圍紫端的部分 | 380 − 293 ＝ 87 nm |
| 太陽的山頂 | 2898000 ÷ 5800 ≒ 500 nm |
橙色星星的山頂超出到紅外線一側，偏藍白星星的山頂則超出到紫外線一側。進入人眼可見範圍的，不管哪一種都只是山的斜坡部分。所以顏色的差異不是「紅」和「藍」那麼強烈，而只是「白裡帶一點橙」或「白裡帶一點藍」的程度。
高中高中＋星星的顏色與溫度，以及亮度的刻度
高中地球科學課程會學到星星的顏色（光譜型）與表面溫度的關係。依照 O・B・A・F・G・K・M 的順序，溫度依次降低，顏色則從偏藍白、白、黃、橙，一路變化到紅色。生物課程則會學到視網膜上錐狀細胞與桿狀細胞功能上的差異。
高中＋星等是以對數表示亮度比例的刻度。其規定方式是讓5個等級的差距恰好對應100倍的亮度，因此1個等級的差距約為2.512倍。這種規定方式，因提出者之名被稱為「波格森公式」。在天文學中，會用藍色與黃綠色濾鏡測得的亮度差（色指數）以數值表示星星的顏色。
大學黑體輻射與中間視覺・暗視覺
星光大致可以當作「黑體輻射」來處理。光強度的分布可用普朗克輻射定律表示，求出其極大值的位置，就能得到維因位移定律。在視覺方面，只有錐狀細胞運作的狀態稱為明視覺，只有桿狀細胞運作的狀態稱為暗視覺，兩者同時運作的中間狀態稱為中間視覺。肉眼能否看出星星的顏色，取決於星光是否強到足以讓錐狀細胞產生反應。此外，眼睛中央的「中央凹」聚集了大量錐狀細胞，幾乎沒有桿狀細胞。因此，觀看暗星與辨別顏色時，使用的視網膜區域並不相同。
📖 公式推導與更深入的內容：維因位移定律（日文維基百科） ／ 星等（天文）（日文維基百科）
研究目前尚未完全明瞭的事
- 中間視覺下的顏色感知 在桿狀細胞與錐狀細胞同時運作的亮度下，兩種訊號如何組合形成顏色感知，細節目前仍在研究中。
- 個人之間顏色感知的差異 同一顆星星，有人看成橙色，有人看成白色。這與年齡造成水晶體泛黃，或是錐狀細胞數量的個體差異有多大關係，目前並不清楚。
- 星星顏色的傳說記載 據說有些古老記錄把某顆星寫成「紅色」，但現在看起來卻是白色。這究竟是星星本身起了變化，還是記錄或觀測方式上的問題，目前仍有爭論。
也就是說，本文內容也只是「目前已知範圍內的解釋」。星星顏色的呈現，同時牽涉到星星本身的物理性質與眼睛的運作機制。
與教科書的對應（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應段落 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科：光的性質、眼睛的構造 | 星光是所有顏色的混合物，眼睛的兩種細胞 |
| 高中 | 地球科學：恆星的顏色與溫度／生物：視覺 | 圖1中的溫度與顏色，錐狀細胞與桿狀細胞 |
| 高中＋ | 地球科學進階：星等與色指數 | 1等星與6等星的亮度比 |
| 大學 | 天體物理學・視覺科學 | 普朗克輻射定律、明視覺・暗視覺・中間視覺 |
| 研究 | 視覺心理物理學 | 中間視覺下的顏色感知、個體差異 |
| ― | 與生活的連結 | 夜間難以分辨花朵或衣服的顏色，也是同樣的眼睛機制 |
- ウィーンの変位則（維因位移定律） - 日文維基百科
- 等級（天文）（星等） - 日文維基百科
- 國立天文台 編『理科年表』丸善出版（恆星表面溫度・光譜型）
- 日本視覚学会 編『視覚情報処理ハンドブック』朝倉書店（錐狀細胞・桿狀細胞與明視覺・暗視覺）
※本文為大眾科普解說。文中數值僅為幫助理解原理的參考估算值。星星的表面溫度依資料來源而略有差異。