圖/123RF
文/陳文屏
在晴朗的夜空中會看到星光閃爍,有如眨眼睛一般, 正如童謠唱的「一閃一閃亮晶晶,滿天都是小星星」。
恆星光點 行星光面
的確,恆星與行星的光都通過一樣的地球大氣,恆星之所以會閃爍,是因為遙遠的距離使它們看起來是極微小的「光點」,而行星則因為距離近,看起來是個「光面」, 所以閃爍現象比較不明顯。
恆星是團高溫氣體球,中央溫度超過攝氏千萬度,能夠進行核反應釋放能量,這些能量使氣體得以高速運動,產生方向朝外的熱壓力,平衡了內縮的重力而維持穩定結構。
我們的太陽就是顆恆星,它的直徑約140萬公里,與地球隔著1億5000萬公里的距離,從地球看太陽的張角約半度,差不多是我們伸直手臂,食指寬度的一半。這樣的角度足以讓我們透過望遠鏡觀察太陽的表面,研究太陽黑子等現象。
除了太陽以外的其他恆星,都距離我們非常遙遠,例如離太陽最近的恆星,也就是位於半人馬座方向的α星,雖然實際大小也差不多為百萬公里,但是距離我們將近40兆公里,張角只有百萬分之一度。行星內部沒有核反應,無法支撐太大的體積,因此比 恆星小很多。
如果把從地球看遙遠恆星比喻成從台灣看美國的一個籃球,那麼從地球看木星,就好比從操場的一端看另一端的一顆乒乓球。我們的眼睛一般能分辨大約1/60度的細節,在這樣的解析能力下,無論是恆星或行星皆如同「光點」。但是透過望遠鏡,行星的影像放大成為「光面」,我們因此能夠看清表面,而恆星卻仍然是極微小的光點。
星光閃爍的原理,是因為大氣冷熱、密度不均,當光線通過時,產生折射現象。豔陽下我們會看到游泳池底晃動的明亮條紋,是因為水面晃動,有如大大小小的放大鏡一般,使得某些地方陽光比較集中,看起來便比較明亮,有些地方則比較暗。
光點光面 閃爍不同
大氣也像游泳池的水一樣,一直在晃動(所以才有風),造成影像上下左右晃動以及明暗變化(一閃一閃)。光點和光面有何差別呢?光面可以想成由非常多光點組成,來自個別光點的光通過地球大氣時也都受到擾動,但由於擾動是隨機變化,光面上不同光點的變化會互相抵消,所以整體來說,光面的晃動與閃爍反而比較不明顯。可以想成黑夜裡遠方某人拿個小手電筒步行,我 們能看到光點上下左右晃動,而要是他拿著大面積的光罩走動,晃動就比較不明顯了。除了行星以外,像是月亮、星系、星雲等張角比較大的天體也都比較不會閃爍。當然,要是大氣氣流旺盛,或是低觀測仰角使得星光通過大氣厚度增加,連行星看起來也會晃動與閃爍。