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趣味天文学
1.5.2 4.2 为什么恒星会闪烁,而行星的光芒却很稳定?

4.2
为什么恒星会闪烁,而行星的光芒却很稳定?

即使是不懂天象的人,用肉眼也能分辨出哪一颗是恒星、哪一颗是行星。行星的光是稳定的,恒星却忽明忽暗地闪烁;在离地平线不远处的明亮的恒星,还会不时地变换着颜色。“这种忽明忽暗、忽白忽绿又忽红的光,像晶莹夺目的钻石一般闪烁,使天空显得灵活起来,人们就会不由自主地觉得星星中有一双眼睛正看着地面。”——佛兰马理翁说道。寒夜或者刮风的时候,以及雨后乌云散去的时候,恒星尤其明亮,颜色变化十分厉害[2]。地平线附近的星星比高悬在天空的星星闪烁得更厉害;白星比黄星和红星更闪烁。

和光芒一样,闪烁也不是恒星所固有的性质。星光在达到我们的眼睛之前穿过大气的时候,大气赋予了它们闪烁的外观。如果我们上升到不稳定的大气层上面去,就看不见闪烁的恒星了,我们所看见的就将是稳定不变的星光。

炎热的日子里,由于太阳的炙烤地面发烫,而使得远处的物体看上去像是在颤抖。恒星闪烁的原因也如此。

星光需要穿过的大气层性质是不一样的。各层大气的温度不同、密度不同,所以它们光线偏折的程度也不一样。在这种大气中就好像有许多三棱镜、凸透镜和凹透镜在不断地改变星光的位置。这样,光线在到达地球之前必须经过多次偏折,时而汇聚,时而分散。因此,星光就一会儿变暗,一会儿变亮。光线在偏折的同时,还会发生色散。所以,除了明暗变化之外,星光的颜色也在发生变化。

普尔科夫天文台的天文学家季霍夫在研究了星星的闪烁之后写道:“有一些方法可以用来计算星光在一定时间内颜色改变的次数。实际上,这种变化非常快,变化的次数因条件的不同从每秒钟几十次到一百多次。要验证这一点很容易:取一个双筒望远镜来观察一颗很亮的星星,同时快速旋转望远镜物镜。这时候,我们就不会看见星星,而是看见一个有许多个色彩各异的星星所组成的光环。在闪烁较慢或者望远镜转动极快的时候,这个环并不会分裂成星星,而只是分裂成许多长短不一、颜色各异的弧。”

现在我们还需要解释的是,为什么行星不像恒星那样闪烁,而是散发着平稳的光芒。相对于恒星而言,行星离我们更近,因此我们的眼睛看见的不是一个个的光点,而是发光的小圆面。这种圆面上的视角小到基本让人觉察不出来。

这种圆面上的每一点所发出的光都在闪烁,然而,各个点的明暗和颜色在不同的时间里都是在各自变动着,因此它们就能相互补充。较暗的点和较亮的点合在一起,使得整个行星的光亮度不会发生变化。行星不闪烁的道理就在于此。

也就是说,之所以我们所看见的行星不闪烁,是因为它上面的各点是在不同的时间闪烁的。