星星为何会闪?

“一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星。挂在天空放光明,好像许多小眼睛……”估计每一个人在童年都唱过那首歌谣。但是,星星为什么“一闪一闪”呢?

地球外面有一层厚厚的空气,这层空气中有很多对流以及热运动,这些都会令大气层各处温度和密度不断地发生不规则的变化,而这些变化会不断对星光产生多次无规律的折射和聚焦散焦。这样,星星发射的光在传到我们眼睛的过程中就会忽左忽右,忽前忽后,忽明忽暗,总在不断地变化。当然,还一种有可能:光在传播的过程中受到了障碍,比如说受到了强力的作用(例如能扭曲光线的黑洞)而发生了偏移。

实际上,在天空中的星星闪的都是恒星,行星是不闪的。原因是恒星离得太远,最近的恒星距地球都有4.6光年,在地球上,在天文望远镜下,也只是一个小点。而行星却要近得多,在地球上看就是一个圆面。我们观察星星是透过大气层的,大气层有杂质,有扰动,恒星的点光就很容易被干扰,形成闪烁,而行星是 个圆面(尽管很小,肉眼看也只是一个点),是由无数个光点构成的。因而抗干扰能力要强得多,看起来就不闪了。因此,我们看到的一闪一闪的小星星都是遥远的恒星,而不闪的都是较近的行星。

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1、恒星是一种由发光球体的等离子体,通过其自身重力保持在一起的天体。离地球最近的恒星是太阳。

2、空气中有水蒸气、灰尘等杂质,不同区域含量不同,又由于温度不匀,大气层也就不均匀,所以光线在穿过大气层时会发生折射。这样来自星星的光线,经过折射后,折射光线一会能进入人眼,一会不能,人就一会看见了星星,一会又不能看见星星,就觉得星星在闪烁。

3、我们见到的星星其实就是恒星,综上所述所以星星会一闪一闪。

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  这事得从折射定律开始说起。当光穿过密度不一样的介质的时候会发生偏折,偏离原来的传播方向,就像这样:

  而空气,不是铁板一块的。随时随地都会产生湍流。对的,就是坐飞机的时候空姐经常说的“颠簸”的原因。飞机飞过之后的空气、风扇吹出来的风都可以算是湍流。

  (所以对小飞机来说,跟在大飞机后面马上起飞可是会翻车,哦不,翻机的哦~)

  以上的是大的湍流,空气里还有小的湍流,可能因为空气上下温度不均、或者有冷暖锋要过境了而形成的。即使在晴空万里,看起来空气非常宁静的正午,空气中也还是有很多小湍流的,就像烧水的时候透过水壶口看后面的墙壁会有一点变形一样,因为地面(水壶口)不断在产热,下面的空气向上跑。空气最宁静的时候一般是晚上,空气基本上都冷却下沉到地面,与上层的空气交换变少(所以搞天文的才要熬夜?)。

  而这些或大或小的湍流,使空气的密度变得不均匀。本来恒星的光是平行光,两个透镜就可以使光会聚,在焦平面上看到一个清晰的像:

  当然完全成为一个点是不可能的,因为还有衍射在,艾里斑。

  现在不均匀的空气就使星光发生偏折,相当于加上了很多奇怪的透镜,就变成了这样:

  湍流元的速度一般是10米/秒,所以如果站在一个地方不动,亮区和暗区就会轮流扫过观测者,看到星星时明时暗。这种现象在望远镜里用肉眼观察尤其明显,特别是对准地平线附近的恒星的时候,会抖得很厉害。

  而在拍摄中,因为相机可以曝光比较长的时间,就会看到很多个恒星像在不同的地方:

  这会使我们比较难分辨出恒星。那怎么解决这个问题呢?机智的天文学家们(到目前为止)想出了三个解决办法。

  第一是把望远镜扔到天上去:太空中没有大气,当然就没有湍流啦,一了百了。但是这个方法贵啊,不是每个国家都有能力扔一个十来吨重的东西上天啊。

  所以我们就在地面上下手:自适应光学

  既然空气会将星光偏折。也就是把光的波前搞的歪歪扭扭:

  那么我就把望远镜也搞得歪歪扭扭:

  就搞定了。一般镜面的形变大小不大(几微米左右),但是空气变化很快,这就要求望远镜在

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