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第77期科学3分钟浏览 29

发布 · 杂学书库 别馆

夜空中的星星为什么会一闪一闪?

同一片夜空中,也有一些光点明显不怎么闪烁。这种差别从何而来呢?

山丘上方夜空中闪烁的星星,以及地平线上方明亮的行星

星星闪烁,并不是因为星光本身忽明忽暗,而是因为我们头顶的空气不断让星光发生轻微的偏移。从太空中看,恒星的光芒几乎是稳定的。

空气让光线摇晃

星光到达地球之前,要穿过厚厚的大气层。不同高度、不同位置的空气,温度和密度都有细微差异,因此光线每次穿过这些空气时,传播方向都会发生极其轻微的偏折。

这些空气团不停地移动,让星光反复进入我们的眼睛,又稍稍偏离。于是,星星看起来就像在忽明忽暗。这与盛夏时透过炽热的柏油路面上方的空气,看见远处的汽车摇晃不定,是类似的现象。天文学家把这种闪烁称为“闪烁现象”,英文叫作 scintillation。

行星不太会闪烁

恒星离我们太远,即使用望远镜看,也只是一个光点。来自光点的光只要稍有摇晃,变化就会很明显。

金星、木星等行星近得多,看起来像一个非常小的圆盘。圆盘这一侧和另一侧发出的光各自发生不同的摇晃,这些摇晃混合后相互抵消,所以行星的光芒更稳定。不过,靠近地平线、位置较低的恒星和行星,其光线要穿过更厚的空气层,因此闪烁会更明显。

变换颜色、闪闪发亮的星星

冬夜里,位置较低的天狼星会闪出红、绿、蓝色的光,甚至有人因此将它当作UFO报警。这是因为空气像棱镜一样,让不同颜色的光发生略有差别的偏折,而且每种颜色的光也会各自摇晃。其他恒星也会出现这种现象,但天狼星是夜空中最明亮的恒星,所以它的变化格外显眼。

星星越闪,越适合观星吗?

我们很容易以为,星星格外闪烁的夜晚就是适合观星的夜晚。但对天文学家来说,这意味着空气正在剧烈扰动。因为通过望远镜看,星像会摇晃、模糊。因此,大型天文台会建在空气稀薄而稳定的高山山顶,而哈勃这样的太空望远镜则干脆升到大气层之上,捕捉不受扰动的星光。如果打算在家拿出望远镜观星,最好选择星星不太闪烁的夜晚。用肉眼寻找行星时,可以找一找那些不怎么闪烁、却明亮发光的光点,再与附近的恒星作对比。

星星的闪烁是地球大气造成的效果,并非星星本身的变化,因此位置越低的星星,闪烁就越明显。

整理与参考笔记 · NASA StarChild、EarthSky、Britannica. 参考了NASA StarChild、EarthSky和Britannica对恒星闪烁(scintillation)的解释,以及EarthSky对天狼星颜色变化的解释。行星位置较低时,也可能闪烁。

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小测验

夜空中,通常哪一种天体不太会闪烁?

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