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為什麽星星會眨眼睛?

2024-07-05科學

星星會「眨眼睛」,實際上是一種光學現象。

我們所看到的星星發出的光,需要穿過地球的大氣層才能到達我們的眼睛。而地球的大氣層並非均勻穩定的,其溫度、濕度和密度等都在不斷變化。當星光穿過大氣層時,會發生折射、散射和吸收等現象。

由於大氣層的不穩定,不同位置的大氣密度和溫度等條件不同,導致星光折射的角度和強度不斷變化。有時星光能順利到達我們的眼睛,我們就看到星星亮一些;有時星光被折射到其他方向,我們看到星星就暗一些。這種明暗的變化,就讓我們感覺星星好像在「眨眼睛」。

此外,大氣中的灰塵、水汽等也會影響星光的傳播,進一步加劇了星星「眨眼」的效果。在太空中,由於沒有大氣層的幹擾,星星就不會出現「眨眼睛」的現象。

除了地球大氣層的影響外,還有以下原因可能導致星星看起來閃爍不定:

- 星光在宇宙空間中的衰減和折射:宇宙空間並非絕對真空,充滿著極其稀薄的氣體和星際塵埃,光線在傳播過程中會被吸收、反射和折射,從而使光線的傳播路徑發生輕微改變,能量逐漸衰弱。但這種情況通常不會導致星星突然的明暗變化。

- 觀測者與星星之間存在遮擋物:雖然在觀測者與目標星體之間可能存在其他天體導致視覺重疊,但除了太陽、月球以及太陽系內部份行星外,其他星體距離地球非常遙遠,它們之間的相對位移速度投影到地球上相當緩慢,所以一般不會造成星星一閃一閃的現象。不過,若能影響目標星體亮度的遮擋物,其自身體積和質素需與目標星體相當或更大,這種情況較為少見。

而地球大氣層導致星星閃爍不定的原因主要包括:

- 大氣層的不均勻:地球大氣層的溫度和密度會因高度不同而變化,大氣也不是靜止不動的,存在氣流、渦流以及風等,這使得星光透過大氣層時會發生折射,折射方向不斷變化。

- 大氣層的亂流:冷熱空氣的混合以及空氣在地球表面的運動,會產生大氣亂流。當恒星的光線穿過大氣層時,由於冷熱層空氣的不斷移動,折射角度也隨之變化,導致恒星看起來像是在擺動或閃爍。

- 大氣層對光的多次折射:地球上大氣溫度的變化會使上層冷空氣下沈、下層暖空氣上升,密度大的冷空氣不斷流向密度小的暖空氣,形成風。這層溫度和密度不斷變化的空氣層,會使透過它的光線發生多次折射,從而使星星發射的光在傳到人眼的過程中總在不斷變化。

相比之下,太陽系中的行星離地球較近,看起來像一個圓盤而不是點光源,其光線穿過大氣層時不會像恒星光線那樣被折射和彎曲太多,因此行星通常不會閃爍。在太空中,由於沒有大氣層的幹擾,星星也不會閃爍,而是穩定地發光。