下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星。”这首儿歌描述了夜空中的繁星忽明忽暗的现象。
古代天文学家早就发现了星星一闪一闪的现象，并尝试破解星星“眨眼”之谜。
在公元前300多年的古希腊，亚里士多德认为星星闪烁的现象不是它自身造成的，而是观察者在观察时眼睛肌肉的颤抖引起的。他认为，由于人们在观察那些不明亮甚至非常暗的天体时，需要用力扩张瞳孔，导致眼部肌肉颤抖，瞳孔大小不断发生变化，从而令星星看上去一闪一闪的。几百年后，有人猜测，或许这些星星本身的形状就类似于钻石。这样，当它们旋转起来，以不同的面朝向地球时，就会发出不同强度的光。
直到18世纪，牛顿使用望远镜观测星空时才发现，把望远镜放在高海拔的山上观察到的星星闪烁现象会比把同一架望远镜放在低海拔处观察到的闪烁现象弱。牛顿猜测，低海拔相对高海拔增加的空气是造成星星闪烁的原因。
牛顿的推测后来被科学家们证实了，确实是空气造成了星星“眨眼”。看上去透明的空气是如何让星星“眨眼”的呢？
在夜空中，我们所看到的星星大部分都是银河系内的恒星和银河系外的星系。即使距离太阳系最近的恒星比邻星，我们以光速从地球飞过去也要4.26年左右。如果我们真的可以以光速飞行，那么飞到月球只需要1.3秒，而飞到太阳也不过8.3分钟。可见恒星距离我们是非常遥远的，那些银河系外的星系就更遥远了。
小实验
最常见的折射实验就是将一根筷子斜插入盛着水的玻璃杯中，从玻璃杯外面看，筷子好像弯折了。原因就是水面上方的空气与水的折射率不一样，从而改变了光线的行进路线，让筷子看上去仿佛被折断了。如果让这个实验再复杂一些，在水面上再倒一层厚厚的、不溶于水的油。由于油和空气、水的折射率都不同，筷子就会在空气和油、油和水的交界处都发生弯折，一根筷子看上去像变成了三截。
●筷子的折射实验
所以，即使这些天体的体积巨大，但因为距离足够遥远，从地球上看去，它们仍是一个个非常小的亮点。这些“亮点”在光学上被称为点光源。当这些光经过地球大气层时，会发生折射现象。我们知道，折射是指光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，因介质的成分不同导致光的传播方向发生变化的现象。同样的道理，星光穿过地球大气层时，光线的行进路线也会受到折射的影响。也就是说，这些光跑着跑着就拐弯了。
但是，与油和水这两种不相溶的物质不一样，来自天体的光经过的是大气，光线的行进方向怎么会在一种介质里发生变化呢？
在夏日炎热的街面上，尤其是柏油马路附近，由于地面温度高，接近马路的空气和附近阴凉处温度较低的空气之间的较大温差就会产生湍流。在湍流的影响下，空气的密度会随时随地发生变化。如果空气密度高，折射率就高；如果空气密度低，折射率就低。随着湍流的空气不断运动，光线在穿过它们时就会扭来扭去。我们在观察远处的车辆时，会看到它们像海市蜃楼一样晃来晃去，就是由于光线在穿过地面湍流的空气时发生弯折而造成的。
地球上的大气层与杯中静置的水不同。大气层时刻都处于复杂的运动中，其中有一种被称为“湍流”的小漩涡，在大气中到处兴风作浪，导致各个地方的空气密度不断发生变化。同样的道理，大气中的湍流也会影响星光的行进方向。
由于大气湍流不停地变化，星光穿过大气时，即使光线都来自同一个恒星，前一时刻光线的行进路线也会与后一时刻不同。所以，天空中随时变化的湍流会使得进入我们瞳孔的光线有时多、有时少，只有那些进入我们瞳孔的光线才能被我们感受到。
这给我们带来的直观感受就是星星看上去时明时暗，并一闪一闪的。而月亮由于离地球很近，巨大且明亮，尽管也会受到大气湍流的影响，但还是会有大量的来自月亮的光线进入我们的眼睛，湍流造成的影响可以忽略不计，但天文学家利用灵敏的探测器仍然可以探测到月亮光的闪烁现象，从而测量大气湍流的强度。
光的折射 光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫作光的折射。
●湍流改变了恒星发出的光线的行进路线