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为什么星星会眨眼睛(为什么有人说天上的星星会“眨眼睛”)
2022-06-04 23:25
星星“眨眼”是因为大气湍流造成的。
大气层
我们地球的上空覆盖着一层厚厚的大气，一般地说地球大气层的厚度有1000千米，实际上据最新的探测结果，科学家们发现大气层最厚的地方竟然高达60万公里，也就是说月球实际上是在地球大气层中运行的。当然，120千米以上的空气就已经极稀薄，常常被视作真空地带了。
地球大气层中主要含有78.1%的氮气；20.9%的氧气和0.93%的氩气；还有少量的二氧化碳、水蒸气、氢气和氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气等稀有气体。这些气体物质都是有质量的，地球引力吸引气体，使其在地球表面周围形成稠密的大气层。
（大气层）
大气湍流
我们知道地球每时每刻都在转动，大气层基本上与地球的转动保持同步。地球自转的速度很快，在赤道上的自转线速度为 466 米/秒，要知道声音在1个标准大气压和15℃的条件下的传播速度才是340米/秒，你坐在家里不动分分钟就超音速了，如果地球动大气不随着地球一起运动，那风速是难以想象的。
这并不代表地球的大气很平静，它时刻都在运动，这种运动被科学家们称为“大气不稳定”，简单说就是有风。
（别当真，更不要对号入座）
大气不稳定通常分为水平不稳定与垂直不稳定。水平不稳定就是大气的水平运动，因为地球自转、大气压力梯度等原因，大气层从低空到高空的水平运动速度不同；垂直不稳定通常因为大气层中某一部分空气中水分含量高，高含水的空气受热或者变冷，冷热造成空气密度变化使它们上升或下降，从而造成垂直对流。这两种不稳定同时发生，就形成了整个大气层的不稳定。
（地形变化也可以造成空气湍流）
空气湍流会弯曲光线
盛夏将至，细心的朋友会发现这样一种自然现象，在被太阳炙烤的街道上会看到热空气造成的波浪，甚至出现“假水”的海市蜃楼景观。这是空气受热发生湍流弯曲光线的结果。
（热浪会扭曲光线，在马路上造成“假水”的光学现象）
我们知道光线在真空中是直线传播的，当光线从空气进入水中时它会发生折射，这是由于水这种透明介质的密度与空气的密度不同造成的。当光在两种不同密度的介质中传播时，光线就会因折射而发生扭曲，空气也可以折射光。这种现象不仅出现在前面说的炙热的街道，还出现在摄影者拍摄地平线附近夕阳的时候，星星“眨眼”也是一样的道理。
（夕阳被空气弯曲，看起来不圆）
热空气的密度低，冷空气的密度相对高一些，当冷热空气相遇发生空气湍流时，大气中就出现许多不同密度空气团相互交错无规律运动的情况。这时候一束遥远的星光穿过大气，它的光线就会在不同密度的空气团中反复弯折，我们只有在大部分光线扫过视网膜的时候看见的星星才最亮。
（星光在大气中反复折射，看起来很不稳定）
大气湍流对天文观测的影响
有两种职业的人最不喜欢大气湍流，其一是飞行员，另一个就是天文学家。
大气湍流会严重影响飞机的飞行，使飞机发生颠簸。除非多普勒激光气象雷达的帮助，否则飞行员们是无法在高空观察到空气流动的，一旦飞机进入到乱流区域，它会在气流的推动下剧烈颠簸，增大安全风险。而如果遇到强烈的风速变化（也就是我们常说的风切变），它甚至可能造成严重的空难事故。
（飞机尾流本身也可以造成空气湍流，在机场区域，它会影响后方飞机的飞行安全）
天文学家们没有生命安全上的顾虑，但不稳定的大气会严重影响他们的观测工作，特别是在使用光学望远镜观测星空的时候。
世界上许多著名的天文台都设在高高的山顶，或是空气极其干燥的高原之上。并不是这里离太空更近，而是这里的水气更少、大气湍流的现象更轻一些。
（高山之巅的天文望远镜）
即便如此，高空大气层中空气流动的影响还是会影响对遥远星光的观测。科学家们通过光学干涉仪来修正大气湍流的影响，他们开发出精密的自适应光学系统，它通过发射强大的激光束来实时检测大气层中某些区域空气密度的变化，在计算机的帮助下对拍摄的天文图像进行补偿和修正，从而得到更加清晰的太空影像。
（先进的天文望远镜通过发射激光束来修正大气湍流对图像的影响）
当然，要想看见“不眨眼”的星星，最好的办法就是飞出大气层，到外太空，甚至到月球上去。那里没有空气，没有大气湍流，也就不会有“眨眼”的星星了。
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