为什么星星会闪烁?(为什么星星会闪烁呢)
每当晴朗的夜晚,在黑暗的地方仰望天空,星星似乎都在闪烁。这个概念是如此深入人心,以至于它是有史以来最受欢迎的儿童歌曲之一的内容。但是,这种闪闪发光的景象背后的科学原理是什么?是什么让星星闪烁的?
星星实际上并不闪烁
我们看到的闪烁与星星本身无关,相反,这是我们从地球上的角度看待它们的结果。因为星星距离我们太远,我们把它们看作是夜空中的微小光点。星光在晴朗的夜晚传播很远的距离到达我们的眼睛,在到达我们眼睛的路上,这些来自遥远恒星
实际上,它们并没有闪烁。
每当晴朗的夜晚,在黑暗的地方仰望天空,星星似乎都在闪烁。这个概念是如此深入人心,以至于它是有史以来最受欢迎的儿童歌曲之一的内容。但是,这种闪闪发光的景象背后的科学原理是什么?是什么让星星闪烁的?
星星实际上并不闪烁
我们看到的闪烁与星星本身无关,相反,这是我们从地球上的角度看待它们的结果。因为星星距离我们太远,我们把它们看作是夜空中的微小光点。星光在晴朗的夜晚传播很远的距离到达我们的眼睛,在到达我们眼睛的路上,这些来自遥远恒星的光遇到地球的大气层,这是闪烁效应背后的关键驱动力,它们会在到达我们的眼睛之前穿过层层摇晃的空气,导致闪烁现象的发生。
因此,正是地球摇晃的大气层使恒星看起来闪烁。在太空中,在大气层上方,恒星根本不闪烁。这也是哈勃等太空望远镜被送入轨道的原因之一:它们可以获得更清晰的太空图像,而不会被大气湍流扭曲。
为什么有些星星比其他星星闪烁得更多
很多因素会影响一颗恒星闪烁的程度,一个变量是恒星在我们视野中的位置。如果星光在到达我们的眼睛之前穿过更多的空气,恒星会闪烁得更多,所以地平线附近的恒星似乎更加闪烁,因为它们的光必须穿过更多的大气层才能到达我们身边。天气也起着一定的作用,潮湿的夜晚会导致空气更浓,让星星看起来闪烁得更多。
这些问题有助于指导天文学家决定在哪里放置世界上最大和最好的望远镜,天文台通常被放置在干燥的高地,以尽可能多地降低恒星和望远镜之间的空气量。理想的地点包括智利干燥的阿塔卡马沙漠,以及夏威夷和西班牙加那利群岛的火山峰等。
当我们仰望夜空时,可能还会注意到一些星星在闪烁时似乎在不同颜色之间切换,天狼星是地球夜空中最亮的恒星,它就是一个典型的例子。这是因为星光被大气折射,导致它改变颜色,这种效应在较亮的恒星上更为明显。
我们还还会注意到一些根本不闪烁的“星星”,那是因为它们实际上是行星。与恒星不同,行星距离我们更近,这也让它们在夜空中看起来很大,大气层遮挡不住它们的光。
为什么星星会一闪一闪的?
“一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星”,这首耳熟能详的儿歌已经介绍了星星的状态,它们一闪一闪的,既有宇宙空间的影响也有地球环境的影响,可能还有恒星自身的变化。天上的星星除了少数几颗,主要是距离太阳比较近的水星、金星、火星、木星、土星等天体,依然能反射比较多的太阳光照,所以在地球上肉研究可以观测到,但是除了几颗岩石行星,其它的都需要特殊的时节才能大概观测。其余的星星都是恒星,在地球上人类肉眼大约可以看到7000颗星星,亮度不等距离不等,但是和毫无例外它们本身就是光度很高的恒星,但是由于距离地球十分遥远看起来很小,亮度并不是很高,不过由于多数恒星的体积质量并不是很大,光度也不是非常高,因此人类肉眼可以观测的恒星基本上都位于1000光年的范围内,但是也有少数恒星比如海山二,距离地球6000光年,却依然能被肉眼观测。
在地球上肉眼观测恒星,会发现恒星的亮度会有瞬时的变化,也就是一闪一闪的,而这和它们所处的星际空间以及地球大气环境有关。对于地球大气而言,影响应该是最为剧烈的,美国亚特兰大还是哪曾发生大规模的停电(日本也有过这样的事情),光污染降低,导致银河毕现,结果竟然有人报警,因为他们没见过那样的景象,日本那次也是大规模的停电,停了数天,结果人们没事就观测星空,银河也是相当明显,可见人类 社会 的对恒星观测的影响。
恒星亮度虽然很高,但是毕竟距离地球远,地球上的人造灯光却距离很近显得很亮,可以遮蔽星空中微弱的星光,而人造灯光的特点是强弱会发生变化,还有很多景观灯就是不停地闪啊闪的,这些也是城市中难以观测星空的纤岩桐原因,无论是个人拍摄星空,还是大型天文台,都建设在人迹罕至的地方。另一方面是地球大气的影响,地球大气中有水蒸汽,可以形成云层,阴雨天气无法肉眼观测星空这都是很明显的个人体验,而大气因为受热的不均匀,会有密度的差异,这是地球上风的来源,是由于大气环流导致的,而光在空气中传播会因为密度的差异而有不同的折射率,于是不均匀大气就导致恒星亮度的变化。
恒星所处的星际空间和自身特征也会导致光度的不同。宇宙中由于恒星等天体的形成,其周围绝大多数的气体尘埃都会被吸收或者被恒星风暴推开,但是在广阔的宇宙中,还散在着很多的星际尘埃和气体,它们对恒星也有遮蔽和折射作用,使得照射到地球的光更少,而恒星等也有公转运动,气体尘埃也在运动,这导致其周围的星际空间对光的折射和遮蔽也不同,导致恒星的亮度会有一定的变化。
对于恒星自身而言,恒星的亮度本身就是周期性变化的,来源于恒星内部引力和核聚变爆发能量的平衡,但是偶然的不很平衡会导致恒星的体积和质量有小幅度的变化,这会导致恒星的亮度的变化,比如太阳的活动周期就大概是11年,每11年就会爆发一次较为强烈的耀斑。而恒星周围可能还有行星,行星绕恒星运行时,会使恒星的亮度周期习性的变化,事实上这是人类观测遥远行星的常用手段之一,这也会导致恒星亮度周期性的变化。
我们看到的星星,有太阳系的行星金木水火土星等,还有太阳系外的一些恒星。
恒星自身发光,行星本身不发光,是反射的太阳光。它们射出的光线射入人眼,人就可观察到。这些星体距离地球都十分遥远,所以,由它们射出的光线,传播到地球,可近似的认为是平行光。生物学家研究发现,灯蛾就是利用星光导航的,只要与星光保持一定的角度,就可直线飞行。但人工光源的出现,打乱了灯蛾的生活规律。因为人工光源大都是发散光源,灯蛾在飞行时,依然保持与灯光一定的夹角,结毁坦果距光源越来越近,出现“飞蛾扑火”的现象。
另外,大家都知道光沿直线传播,但这是有条件的,必须是在“同种均匀介质中”。由星体射出的光线传播到地球,要穿过大气层,并且大气层始终都处在不停地动荡之中,进入大气层的星光会被不停地折射,传播方向不停地发生变化,致使星光有时能射入人眼枣差,就能看到星星,有时不能射入人眼,就看不到星星,所以,就感觉星星一闪一闪的。
所说的星星,其实就是散布在浩瀚太空中的物体。有大有小,有远有近,有明有暗,有高有低,有动有静。地球、月亮也就是较大的星体而已。
说到星星为甚么会一闪闪的。星星本身不会发光,而是经太阳的照射反射出来的光,透过大气层而进入地球人的眼帘。正因为高空有个大气层,而这个大气层有稀有薄,有淡有浓。当厚薄不一的大气层在流动时,会影响太阳光对星星的均匀照射,所以就现了一闪一闪的现象。我们可以做这样一个实验,在亮着的电灯下面放一面镜子,然后拿一本书在电灯和镜子之间左右晃动,这时镜子反射出的光就会一闪一闪的。星星为什么会一闪一闪的,就是这个原理,这下明白了吧。还有,朗朗蓝天,艳阳高照,当一小片乌云飘过,我们就会感到一阴,看不见太阳,鸟云一过,又会感到一亮,又会看到太阳也是这个道理。当然还有其因素也会造成星星一闪一闪的现象,这里就不再赘述了。
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