星星为什么会眨眼

文章编号：1003-6148（2016）10-0054-2

夜晚，仰望星空，我们常常会看到天边的星星向我们眨眼。将视线收回到地面，看到远方的灯光会忽明忽暗，上下左右颤动。这些都是由于光线通过大气层后发生折射所产生的现象。这些现象统称为闪烁。

1 闪烁的特点

由于我们所观看的目标物不同，闪烁会具有不同的特点。对于目标物是一个点状光源来说（如恒星），闪烁会具有以下一个或几个特点：

（1）视方向的摆动，亦即它的位置不固定，忽左忽右，忽上忽下。

（2）视强度的振动，亦即它的发光强度忽明忽暗。

（3）颜色的变化，亦即白色的光会转变成某种色彩，并且瞬息变换。[1]

根据光源的来处，闪烁可能会分为天文闪烁和地面闪烁两种。反射从宇宙空间中来的光源，经过大气折射作用而产生的闪烁现象叫做天文闪烁。很显然，我们要探讨的“星星眨眼”现象就是天文闪烁现象。天文闪烁以恒星眨眼现象最为常见。恒星在地平线上的高度角愈小，闪烁的强度愈大。

公元一世纪，托勒密就认为“靠近地平线的恒星比天顶的恒星闪动更强。”天文学家刻卜勒首先发现恒星闪烁时颜色有变换。我们已经明确了星星眨眼是天文闪烁现象，那么闪烁现象是怎样产生的呢？

2 闪烁产生的原因

关于这个问题的研究持续了很久。一开始，有人认为看到“星星眨眼”是人类肉眼的缺陷。之所以看到群星闪烁，是由于视觉过度疲劳，眼花缭乱导致的。有些天文学家认为，恒星以非常高的速度绕自己的轴心转动，因此忽而以光明面，忽而以黑暗面朝向观察者，所以看上去有闪烁现象。

伟大的物理学家伽利略和刻卜勒则认为恒星的闪烁是他们的光度发生变更的缘故。现在的科学家认为无论天文闪烁还是地面闪烁都是由于大气的不规则折射形成的。大气中的不规则折射来源于大气湍流。湍流就是空气中流动的大小不同的旋涡，又名湍涡，其大小范围从几十厘米到上千米。湍流对光的传播的影响本质上是改变了光波的原始波阵面，使之发生畸变。湍流对光的另一主要影响是在观察平面上产生了光照度的起伏，这是由光程差和不均匀衍射共同造成的。当光线在湍流大气中传播时，光波的波阵面便发生无规则的变化。（图1）

如图1所示，当波阵面出现凹面S时，S前方A处的光线是聚合的，光强增大；当波阵面出现凸面T时，T前方B处的光线是发散的，光强减弱。如果我们时而观察到A的情况，时而又观察到B的情况，就会看到光源强度的闪烁[2]。

湍涡的存在使光线发生无规则折射，来自星体的时而从这一方向进入观察者的眼中，时而又从另一方向进入观察者的眼中，这就形成了星体位置摆动的闪烁，即“星星在眨眼”。

3 “星星眨眼”的应用价值

“星星眨眼”这种天文闪烁现象是由于大气的不规则折射形成的。因此，闪烁现象与大气的物理状况有密切关系。光线在大气中的折射是由各气层的不同密度而决定的，空气密度的变化又与各高度的气温有关。所以，折射与各高度的气温有关。当气温垂直变化大时，暖气流容易上升，冷气流容易下沉。[3]当暖气流上升时，这一部分上升的暖空气的密度必然比周围同高度的自然大气的密度小。当冷空气下沉时，这一部分下沉的冷空气的密度必然比周围自由大气的密度大。因此，当气温垂直变化大时，由于冷暖气流的垂直移动，使空气中的密度时刻改变，折射作用加强，闪烁现象变得特别明显。

闪烁与天气的关系既然如此密切，我们就可以根据闪烁现象的强弱来预测天气了。例如，我国古代诗词田家五行中就有这样的诗句“星光闪烁不定，主有风。”

星星向我们“眨眼睛”，是想向我们透露天空的秘密，自然的神奇。希望在后续的研究中探索更多星星闪烁的秘密。

参考文献：

[1]周淑贞.大气光象[M].上海：上海科学技术出版社，1982：97—98.

[2]胡波.大气光象研究[M].西安：陕西科学技术出版社，1993：104—105.

[3]R·格林勒.虹·晕·宝光[M].北京：气象出版社，1984：134—135.

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