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为什么星星会眨眼睛?

2024-07-05科学

星星会「眨眼睛」,实际上是一种光学现象。

我们所看到的星星发出的光,需要穿过地球的大气层才能到达我们的眼睛。而地球的大气层并非均匀稳定的,其温度、湿度和密度等都在不断变化。当星光穿过大气层时,会发生折射、散射和吸收等现象。

由于大气层的不稳定,不同位置的大气密度和温度等条件不同,导致星光折射的角度和强度不断变化。有时星光能顺利到达我们的眼睛,我们就看到星星亮一些;有时星光被折射到其他方向,我们看到星星就暗一些。这种明暗的变化,就让我们感觉星星好像在「眨眼睛」。

此外,大气中的灰尘、水汽等也会影响星光的传播,进一步加剧了星星「眨眼」的效果。在太空中,由于没有大气层的干扰,星星就不会出现「眨眼睛」的现象。

除了地球大气层的影响外,还有以下原因可能导致星星看起来闪烁不定:

- 星光在宇宙空间中的衰减和折射:宇宙空间并非绝对真空,充满着极其稀薄的气体和星际尘埃,光线在传播过程中会被吸收、反射和折射,从而使光线的传播路径发生轻微改变,能量逐渐衰弱。但这种情况通常不会导致星星突然的明暗变化。

- 观测者与星星之间存在遮挡物:虽然在观测者与目标星体之间可能存在其他天体导致视觉重叠,但除了太阳、月球以及太阳系内部分行星外,其他星体距离地球非常遥远,它们之间的相对位移速度投影到地球上相当缓慢,所以一般不会造成星星一闪一闪的现象。不过,若能影响目标星体亮度的遮挡物,其自身体积和质量需与目标星体相当或更大,这种情况较为少见。

而地球大气层导致星星闪烁不定的原因主要包括:

- 大气层的不均匀:地球大气层的温度和密度会因高度不同而变化,大气也不是静止不动的,存在气流、涡流以及风等,这使得星光通过大气层时会发生折射,折射方向不断变化。

- 大气层的湍流:冷热空气的混合以及空气在地球表面的运动,会产生大气湍流。当恒星的光线穿过大气层时,由于冷热层空气的不断移动,折射角度也随之变化,导致恒星看起来像是在摆动或闪烁。

- 大气层对光的多次折射:地球上大气温度的变化会使上层冷空气下沉、下层暖空气上升,密度大的冷空气不断流向密度小的暖空气,形成风。这层温度和密度不断变化的空气层,会使通过它的光线发生多次折射,从而使星星发射的光在传到人眼的过程中总在不断变化。

相比之下,太阳系中的行星离地球较近,看起来像一个圆盘而不是点光源,其光线穿过大气层时不会像恒星光线那样被折射和弯曲太多,因此行星通常不会闪烁。在太空中,由于没有大气层的干扰,星星也不会闪烁,而是稳定地发光。