网友提问:
我们看到天上的星星一闪一闪,到底是一颗星闪还是一个星系在闪呢?
优质回答:
“一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星”,夜空中我们经常能看到有星星在眨眼睛,或者说闪烁,这种星光的闪烁通常来说不是因为星星发光强度有变化,而是因为地球大气在抖动。
虽然我们已经对周围的空气熟视无睹了,但人类其实是生活在厚重的大气海洋的底部的。有多厚呢?大概一千公里厚,相当于从北京飞到上海那么远。有多重呢?相当于每个人头上顶着10米深的水,换算一下就是每平方米面积上一辆10吨大卡车。
绘图:乔小海
这么厚重的大气海洋当然也会有波涛,不论是微风徐徐还是狂风呼啸都是大气海洋里的空气在流动。空气并不是一种单一成分的气体,它由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气、以及稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)和杂质等组成。同时大气的密度、温度等也不是均匀的,会形成大大小小的结构。有的结构很大很明显,我们很容易看见,比如云;有的结构不那么明显而且变化很快,比如大气湍流。
大气湍流简单地说就好像大气在抖动,虽然它非常普遍,但一般来说并不引人注目,尤其是对小尺度湍流而言,因为它只会对通过它的光施加一点小影响,比如让光线变得忽明忽暗,就好像一个人一会用手挡住在手电筒的光,一会又松开,反复如此,远处的人看来手电筒的光就像是在闪烁。
恒星因为离我们非常遥远,所以可以看成是一个亮点(点光源),来自恒星的那一小束光在经过地球大气时,会受到湍流的影响,造成光强有明显的亮暗变化(见下图),地面上的人看起来星星就在闪烁。越靠近地平线,星光就需要穿透更厚的大气,所以星星常常闪烁得更明显。
月亮、金星、水星、火星、木星等天体因为离我们比较近,所以它们看起来是一个亮块(面光源),意味着有更多束光穿过大气到达我们的眼睛,这样一来即使其中的小一束受到湍流影响变弱了,其他光束仍然很强,我们基本感受不到整体光强有什么变化,所以月亮、金星等看起来就不闪烁,这也是一种分辨恒星和行星的方法。
开篇提到星星眨眼“通常来说”是因为大气湍流,这里稍微详细讲讲为什么通常不是评论里有人说的恒星本身变化(比如脉冲星和变星之类的)。
咱们看到的星星闪烁是一种重复的光度变化,这样就排除了超新星、新星之类的一次性爆发造成的恒星增亮。
咱们看到的星星闪烁是一种人眼可以察觉的(也就是可见光波段,而且周期不太短也不太长的)光度变化,这样就排除了脉冲星这种通常周期很短(秒甚至毫秒)、光度很暗(人眼不够大所以看不见)的;也排除了变星这种亮度变化周期一般较长(小时到天)的。
恒星之所以叫“恒”就是因为短时间看起来亮度和位置都没啥变化,要是整天闪来闪去的,那就得改名叫闪星了。恒星是星系当中发光的主力军,如果恒星不闪,星系想闪也办不到呀。
恒星的亮度想要变化,要有相应的物理机制来支撑,比如体积变大变小,“通常”的意思是说现有的物理机制下基本就是这种情况,如果发现了例外,那是可以搞大新闻的。
验证到底是谁在闪的办法其实挺简单,同一时间在不同地方的人一起看同一颗恒星就好了,如果不同地方的人看到的闪烁是完全一致的,那就是恒星在闪;如果不是,那就是人家恒星和星系其实都没有闪,只是我们地球大气在抖而已(如果你真的去验证了,就会发现这就是通常情况下会发生的事)。
宇宙浩瀚无垠,个人水平有限。如有疏漏,请多指教。
其他网友回答
在地球上看到的星星眨眼,往往是由于大气层气流的干扰,但也不完全是.在宇宙空间是有一些变星存在的,本身的星内系统就不稳定,有周期性的爆发,所以看起来也会闪烁.另外在一些双星系统中亮星和暗星彼此绕转,时掩时露,也会出现闪烁的效应.
当在宇宙空间观测时,可以避免大气的干扰,但是不能排除后两种情况,所以还是可能会看到闪烁的星的.
天空的星星距离我们所在的地球是非常遥远的,距离我们都有好几光年之远,例如牛郎星距离地球就有 16 光年,所以我们看到的牛郎星所发出的光实际上是在 16 年前从牛郎星发射出来的。
星星发出来的光会经过保护地球的大气层,大气层的空气不是静止不动的,热气上升,冷空气下降,还有不停吹着的风,使得大气层的每一处的密度都不一样,密度不一样,光可透过的程度也不一样,所以会造成在我们眼里看起来,星星是一闪一闪的。