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迷你世界的奇妙現象

圖文 更新时间:2024-08-31 22:20:13

上一期我們解釋了星星“眨眼”的秘密,另一個問題也随即而來:星星為什麼會發光呢?

要回答這個問題,先要來了解一下夜晚我們看到的“星星”到底都是些什麼吧!

首先數量最多的一閃一閃的是跟太陽同屬一類的恒星,另一些較為穩定的是太陽系的行星、衛星,還有少量一團團、一簇簇的是星雲、星團和星系,另外就是可遇而不可求的彗星、流星,除此之外還有些是人造天體。它們在星空中散發着光芒,構成了繁星閃爍的壯美夜空。雖然同是發光但又各具特色,讓我們來逐一了解一下它們各自的發光機制和特點吧!


  • 恒星

恒星指那些能自己發光的星體,由于恒星距離我們太遠,不借助特殊工具和方法,很難發現它們在天空相對的位置變化,因此古人認為它們是固定不動的星體,稱之為恒星。

恒星誕生于分子雲的塌縮,最初主要以氫為主,有氦和微量的其他重元素。随着坍縮的進行,恒星核心密度和質量會越來越大,内部壓力越來越高,溫度也會越來越高。當核心達到一定溫度時,恒星“肚子”裡儲備最豐富的氫元素便被“點燃”,即氫原子與氫原子發生核聚變,變成氦原子并釋放出大量的能量,這些能量會阻止其進一步的坍縮,使恒星達到一個靜态平衡。這一刻便是恒星的“成人禮”,從此之後恒星會保持這種穩定的狀态很長一段時間。

核聚變,又稱核融合、融合反應或是聚變反應,是指兩個較輕的核結合形成一個較重的核和一個很輕的核或是粒子的一種核反應形式。在兩個較輕的核融合過程中産生質量虧損進而釋放出巨大的能量。恒星内部發生的聚變反應主要是氫元素的核聚變反應。如圖所示:一個氘和一個氚,在恒星内部的高溫高壓下,發生原子核聚合作用,生成中子和氦,并伴随着巨大的能量釋放。


  • 行星和衛星

太陽系的行星、衛星與恒星不同,自身并不會發光,我們之所以能看到它們,是因為它們被恒星照亮,并反射了恒星的光芒。

在滿天繁星中如何區分行星和恒星呢?

在解釋星星為什麼會閃爍時,我們提到可以通過星光的閃爍程度來區分行星和恒星,由于行星距離地球較近,相對于我們觀察者來說是個“面源”,因此受到大氣擾動的影響較小,看起來比普通的恒星穩定而且較亮。

另外一個方法是通過行星的運行特點來區分。由于地球的自轉作用,我們看到的夜空中的恒星都是圍繞着北極星旋轉的。而太陽系的八大行星則運行于一個幾乎相同的軌道平面——黃道面(僅水星的公轉軌道略微偏離這個平面)。由于我們置身于黃道面之中,隻能看到這個平面的側面,因此這個平面在地球夜空上的投影是一條穿越星空的弧形軌道——黃道。行星總是在黃道附近運行。

迷你世界的奇妙現象(星星為什麼會發光)1

黃道面是地球的公轉軌道所在平面,目前與地球赤道面夾角為23°26'。赤道是垂直地球自轉軸的平面,與軌道平面(黃道)的夾角也就是黃赤交角。

迷你世界的奇妙現象(星星為什麼會發光)2

從1994年克萊芒蒂娜環月軌道探測器(Clementine)拍攝的圖片裡能很好地觀察到黃道平面。在圖中(從右至左)月球被地球反射光照亮,太陽從月球較暗的一側升起,然後依次是土星、火星和水星(左下角三個小點)。


  • 星雲、星團、星系

人造天體夜空中除了能看到點點繁星,如果觀測條件允許的話還可以看到一些似雲霧或亮團的天體。這些看似雲霧狀的星雲,包括由塵埃、氫氣、氦氣和其他電離氣體聚集而成的星際雲和銀河系之外的星系。而亮團狀的天體則多是由幾十甚至成千上萬顆恒星構成的聚合體,稱之為星團。

星系和星團由于其中包含的大量恒星而發光;星雲同樣多由其中的恒星激發電離而發光,但有些是冷暗的塵埃、氣塵物質,本身不發光,卻能反射周圍恒星的光芒。

通常在觀測條件較好時,我們可見的星雲有M31(仙女座星雲/仙女星系)、M42(獵戶星雲)和M8(礁湖星雲);常見的星團有M44(蜂巢星團)、M45(昴星團)和M35(畢星團)。

迷你世界的奇妙現象(星星為什麼會發光)3

金牛座中有兩個著名的疏散星團——昴星團和畢星團。左邊那亮亮的一團,就是距離地球約400光年的昴星團。右邊那片呈V字形的恒星,則是距離地球約150光年的畢星團。(圖片來源:APOD)

迷你世界的奇妙現象(星星為什麼會發光)4

在獵戶座的照片中你能不能找到M42呢?(獵戶座腰帶左下方)

迷你世界的奇妙現象(星星為什麼會發光)5

圖中為智利阿塔卡馬沙漠帕瑞納天文台3座1.8米輔助望遠鏡的圓頂。在這三台輔助望遠鏡上方,大小麥哲倫雲清晰可辨。(圖片來源:APOD)


  • 彗星、流星

彗星和流星相對于其他天體來說就相對容易辨别了,它們或拖着彗尾潇灑路過或帶着耀眼的光芒轉瞬即逝,都為深邃的星空留下了炫美的一筆。那它們是怎樣發光的呢?

迷你世界的奇妙現象(星星為什麼會發光)6

2013年11月22日,日本著名天文插畫師加賀谷穰在山梨縣拍攝的ISON彗星與富士山。

彗星主要是指由冰構成的太陽系小天體,繞太陽運行時自身表面融解、汽化,并在太陽風的作用下形成彗尾。由于太陽風的壓力,其彗尾總是指向背離太陽的方向。彗星本身并不發光,是因為反射了太陽光芒我們才能看到它的優雅軌迹。

流星是指運行在星際空間的流星體(通常包括宇宙塵粒和固體塊等空間物質)在接近星球時由于受到星球引力的攝動而被星球吸引,從而進入星球大氣層,并與大氣摩擦燃燒所産生的光迹。若流星體在摩擦中尚未完全燒盡而落在地面上,則成為隕石。

彗星在太陽風的作用下分離出大量塵粒、固塊等物質,這些殘留物質會繼續沿着和彗星幾乎相同的軌道運動。有時地球軌道會穿過這些殘骸,當這些物質進入地球大氣燃燒的時候,就成了流星。這也意味着有些流星雨和特定的彗星相關聯。

與行星類似,人造天體,如人造衛星、國際空間站等本身也是不發光的。當它們在夜空中過境并反射了太陽光後便會“現身”。如果正當你沉醉在閃爍繁星中感慨宇宙的浩渺時,一個亮點緩緩劃過,那肯定就是人造天體啦!

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