夜空的星星为什么会眨眼睛呢?

战疫科普资讯     发布时间:2020/3/30 15:07:04     访问量:

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  “一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星是我们儿时再熟悉不过的童谣。这段时间小朋友们在家除了上网课,在晴朗无云的夜晚,有没有去阳台上仰望天空看繁星闪烁呢?

 

2.jpg图片来源:小学科学库

  事实上,凭借着眼睛我们就可以看到大约6000颗左右的星星。如果你仔细观察过这些星星的话,你可能会发现,星星一闪一闪,就像是在眨眼睛一样。事实上,星星并不会真正地“眨眼睛”,大部分恒星的亮度就像电灯泡的亮度一样,在一段时间内基本上是稳定的;但我们确实看到了许多星光的闪烁,这是为什么呢?

  原来,我们头顶上的空气(地球的大气层)并没有那么平静。厚厚的大气层可以分成许多小层,大气层并不均匀,还存在着空气的流动——大气湍流。因为恒星离我们实在太遥远,它们看起来都变成了一个个小点,被称作“点源”。由于大气湍流的作用使得大气层分布不均匀,犹如层层透镜,这些点源发出的光经过大气层时,发生了很多次折射,光线在不同时刻所走的路线都不一样,不同时刻到达我们眼睛的光线不一样多,星星看起来忽明忽暗,就像是在对我们眨眼睛。这个原理如同艳阳下看到游泳池底晃动的明亮条纹。水面犹如大大小小的透镜,某些地方阳光比较集中,看起来比较明亮,有些地方则比较暗。大气也像游泳池的水一样,一直在晃动,造成影像上下左右晃动甚至是颜色、明暗变化。

  由此可见星星闪烁的现象是由于大气层的扰动,星星闪烁越频繁,就意味着高空气流越不稳定,天气也会发生变化,一般遇到这种情况,来日非风即雨,故而有 “星星眨眼,来日变天”之说。 

  而有一些天体看起来却不怎么闪烁,比如月亮还有太阳系中的行星。这些天体相对于数量众多的恒星,离地球近很多,看上去并不完全是一个光点(尽管肉眼只能把它们辨别成点)。如果你通过望远镜看过去,你会看到圆盘形的一个面,所以它们被称作“面源”。面源的光线经过大气层也会被折射,但因为面源上不同地方发出的光线都在被折射,因此我们看到的整个圆面的亮度基本上是不变的,看上去也就不怎么闪烁了。

 

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事实上,由于大气湍流的影响,通过望远镜看到的月球表面图像也会“抖动”。

图片来源:Philipp Salzgeber

 

  大气湍流不仅会使星星闪烁,还会给天文学家带来麻烦。天文学家在对星星长时间曝光拍照时,由于大气湍流的影响,星象会变成模糊的光斑,而不是理想状况下的锐利的光点。

  天文学家用“视宁度”这个物理量,来描述天体受大气湍流影响而看起来变得模糊或者闪烁的程度。视宁度越好,天体看上去越清晰,闪烁越不明显。视宁度的好坏通常和地理位置有关,天文望远镜在选址时都会密切关注候选台址的视宁度,在相同条件下会选择视宁度更好的台址,从而获得更高质量的观测数据。

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地平线附近的星星比头顶的星星闪烁更明显,因为光线在大气层中走得更远,折射更强。

图片来源:Bob King

  好了小朋友们,今天的科学课你听明白了嘛~?赶紧找个晴朗无云的夜晚,去观察那美丽神秘的星空吧!

 

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图片来源:百度图库

(供稿:吴世仪  审核:曾晓东)


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