這是一個很棒的問題,事實上,這個問題的答案就在我們身邊。
你曾在極其炎熱的一天外出的經曆嗎?在熱到冰淇淩都會融化在手裡那種天氣,你也許會注意到一個奇怪的事情,地平線附近的樹木有點搖晃或者有點模糊,當我們看到夜空中的星星閃爍時,其原理和樹木搖晃很相似。
圖解:來自夕陽的光線在大氣層中彎曲,形成海市蜃樓。這種海市蜃樓的現象與星星的閃爍光原理一樣。-- Brocken Inaglory
當我們擡頭時,我們不是單純地望向太空,我們的目光會穿過大氣層。
地球的大氣層是一層空氣,大概距地面120公裡或者更高。在不同高度的大氣在我們上空旋轉和移動的速度是不一樣的。
大氣的運動速度取決于它的溫度,溫度越高,速度越快。
溫度較高的空氣也相對較輕,因此它會穿越并與周圍的冷空氣混合,在大氣中産生稱為“湍流”的漩渦。
圖解:梵高的畫作“星夜之夜”以藝術的方式展示了星星在我們的大氣層中被湍流所扭曲的現象。Vincent van Gogh, Wikimedia
當空氣在地球表面上下山巒和山脈上下穿過時,空氣也會被碰撞,産生進入高層大氣的熱浪。這些熱浪擾亂了上面的空氣,便引起了湍流。
圖解:當空氣經過山脈和山丘時,空氣可以向上推,在大氣層中産生波浪。這些波浪可以在阿爾及利亞東南部的Moul n'ga Cirque附近創建非常酷的雲模式。Pir6mon/維基百科
當一顆恒星的光線穿過我們的大氣層時,在你看到它的光線之前它會在大氣中産生折射。由于冷熱層的空氣不斷移動,折射角度也會發生變化,導緻恒星的看起來像是在擺動或閃爍。
幾千年來,土著澳大利亞人和托雷斯海峽島民一直在觀察着閃爍的星星。因為星星閃爍顯示風是如何移動的,這在預測天氣時非常有用。
圖解:在夏威夷莫納凱亞山天文台的頂上,從這個可愛的地方接收到的星星并不稀缺。MICHELE FALZONE / PHOTODISC / GETTY IMAGES
光路還原雖然閃爍看起來很漂亮,但天文學家發現它非常煩人。這是因為它模糊了我們想要看到的東西,比如遙遠的星系。
我們能做些什麼呢?
太空是看到一顆沒有閃爍的星星的最佳地方。然而,将大望遠鏡送入太空非常困難。
由于其紅外攝影設備,美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡拍攝了潛伏在銀河系中的數十萬顆恒星的照片。 NASA / JPL-加州理工,CC BY
我們可以在地面上建造大型望遠鏡,使用激光和可彎曲鏡面 – 可彎曲鏡面能還原閃爍的星光的原貌。這寫些技術向我們展示最真實的宇宙,仿佛大氣層消失在我們頭上一般!
天文學家使用激光來計算大氣的運動方式,這樣他們就可以消除他們觀察到的恒星的閃爍。整個過程稱為“自适應光學”。 G.Hüdepohl/ ESO
行星光線也會被大氣層虛化嗎?這就是為什麼恒星在天空中閃爍的。如果你仔細觀察,你會注意到行星,如金星和木星,似乎并沒有像周圍的星星一樣閃爍。
這是為什麼呢?
即使你通過最大的望遠鏡觀察一顆恒星,你仍然隻能看到一個微小的光點。這種光線通過一個微小的光束穿過大氣層 – 很容易被折射。
如果你通過望遠鏡觀察行星,你會看到它們的環 - 它們離我們足夠近,我們可以“放大”,看到一個行星,而不是一個光點。這意味着來自這些行星的光線穿過大氣層的光束比來自恒星的光束更強 - 而且更密集的光束更難被扭曲。
隻有星星在夜空中閃爍。太陽系中的行星太近了,太大了,不能閃爍。金星是距離中心最近的最明亮的光線。木星就在金星的西北方。Brocken Inaglory/維基百科
所以,行星幾乎沒有閃爍的時候,而恒星則像瘋了一樣“眨着眼睛”。
參考資料1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. curious
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