星星为什么会闪烁?

相信很多人都曾经在黑夜中仰望星空,看着漫天的星辰,许下自己的心愿。而有时也会在无聊之际,开始思索——天上的星星们为什么会闪烁?其实这里就需要涉及到一个天文学(尤其是天文观测)中的专有名词了,那就是"视宁度"。

视宁度是指通过望远镜看到天体图像的稳定程度(好视宁度能看到稳定的图像,差视宁度会看到不稳定的图像)。它取决于大气端流的活动程度,而端流的强度又主要取决于风、高层大气温度差、地形以及望远镜周围的温度和气流等影响因素。

星星为什么会闪烁?

不同风向、风速情况下对观测的影响

一般来说,平常我们所见的星体闪烁现象就是由于高层大气端流不稳定所引起的,经过大气的光线时而可以传递到达我们的眼中,时而不能。至于望远镜所见到的清晰度不佳则主要是低层大气端流所引起的。同时,这还和望远镜的口径成正比相关。例如一架普通的信达小黑150mm口径的望远镜,观测时我们必然会通过一个直径15000,长约16km(理论上大气端流的厚度)的圆柱形空气柱来观测。在光线穿越这个空间之时,不同高度的大气端流无论是温度还是流速都不能保持一致,其必然的结果就是光线强度发生了变化,所以对于行星观测(摄影)的影响极大。通常爱好者在自己的观测日志中主观地从1到10对视宁度进行评定,其中1最差,10最好。

星星为什么会闪烁?

不同视宁度的图像比较

星星为什么会闪烁?

信达小黑(150mm口径)

在诸多的影响因素中温差可以说是绝对的第一要素。首先温差是造成大气对流的起因,所以从本质上就是辐射热量不均的结果。其次,温差的不均分布是自然界中极为普遍常见的事件,再加上很多人为因素的影响,在观测地点附近的大气端流越发地趋于不稳定。乃至于望远镜的内外温差也会是影响分辨率的重要因素,因此在一些天文爱好者中,通常还会使用一些手段来平衡内外温差。

乃至在天文台的建设中,这一点也极为重要。天文台的建材多采用三合板或者铁皮类较薄的材料,而非石料的目的就是能够更快的达到冷却效果。同时,天文台的白色或浅色漆料以及良好的通风设计也是为了能够促进热量散失从而尽快平衡温度而设计的。

那么视宁度的好坏在地理分布上有什么规律吗?有的,由于海陆气候等因素的影响,一般而言:南方的平均视宁度好于北方,临海的视宁度要好于内陆,高海拔的视宁度好于低海拔,大海东岸的视宁度要好于西岸。这也是大多数天文台选址的重要依据,但是又受地势等因素影响,有许多的天文台不同寻常,你们知道是哪一些吗?

星星为什么会闪烁?

郭守敬天文台

文:佛莫

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往期:一份最基础的星座指南(1)——夜空最亮的恒星


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