星星為什麼會眨眼睛？

Twinkle Twinkle Little Star

Singing In The Twins Wonderland Vol.2

Twins

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在晴朗無雲的夜晚，我們遠離城市，仰望天空，憑我們的眼睛就可以看到大約6000顆星星。如果你仔細觀察過這些星星的話，你可能會發現，星星一閃一閃，就像是在眨眼睛一樣。事實上，星星並不會真正地「眨眼睛」，大部分恆星的亮度就像電燈泡的亮度一樣，在一段時間內基本上是穩定的；但我們確實看到了許多星光的閃爍，這是為什麼呢？

原來，我們頭頂上的空氣（地球的大氣層）並沒有那麼平靜。厚厚的大氣層可以分成許多小層，大氣層並不均勻，還存在著空氣的流動——大氣湍流。因為恆星離我們實在太遙遠，它們看起來都變成了一個個小點，被稱作「點源」。由於大氣湍流的作用，這些點源發出的光經過大氣層時，發生了很多次折射，光線在不同時刻所走的路線都不一樣，不同時刻到達我們眼睛的光線不一樣多，星星看起來忽明忽暗，就像是在對我們眨眼睛。而有一些天體看起來卻不怎麼閃爍，比如月亮還有太陽系中的行星。這些天體相對於數量眾多的恆星，離地球近很多，看上去並不完全是一個光點（儘管肉眼只能把它們辨別成點）。如果你通過望遠鏡看過去，你會看到圓盤形的一個面，所以它們被稱作「面源」。面源的光線經過大氣層也會被折射，但因為面源上不同地方發出的光線都在被折射，因此我們看到的整個圓面的亮度基本上是不變的，看上去也就不怎麼閃爍了。

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事實上，由於大氣湍流的影響，通過望遠鏡看到的月球表面圖像也會「抖動」。

圖片來源：Philipp Salzgeber

大氣湍流不僅會使星星閃爍，還會給天文學家帶來麻煩。天文學家在對星星長時間曝光拍照時，由於大氣湍流的影響，星象會變成模糊的光斑，而不是理想狀況下的銳利的光點。

天文學家用「視寧度」這個物理量，來描述天體受大氣湍流影響而看起來變得模糊或者閃爍的程度。視寧度越好，天體看上去越清晰，閃爍越不明顯。視寧度的好壞通常和地理位置有關，天文望遠鏡在選址時都會密切關注候選台址的視寧度，在相同條件下會選擇視寧度更好的台址，從而獲得更高質量的觀測數據。

地平線附近的星星比頭頂的星星閃爍更明顯，因為光線在大氣層中走得更遠，折射更強。

圖片來源：Bob King

本文作者小熊貓的微信公眾號

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