星星为什么会“眨眼睛”？（把自然讲给你听）

星星“眨眼睛”是光线的折射率出现了波动，大气湍流导致了折射率变化

 

夏天的夜晚，观星是不少人的一大乐趣。

当我们在晴朗无云的夜晚仰望天空，常常能看到星星一闪一闪，好像在眨眼睛，特别是当星体观察位置靠近地平线时，闪烁更剧烈。那么，星星为什么会“眨眼睛”呢？

你有没有想过，我们看到的星星，其实并不是星星的“真身”。

我们从光的折射现象说起。当光从一种介质传播到另一种介质，会发生折射现象。不仅如此，当光在同一种介质中传播时，也会因为密度不同而发生折射。地球上的空气，靠近地面的密度大，接近太空的密度小。光线从太空照向地球时，也会因为空气密度不同而发生折射现象。因此，我们看到的星星的位置，其实不是它的实际位置，而是有一定“位移”。这种现象在专业上又叫“蒙气差”。

所以，星星“眨眼睛”，并不是“真身”在动，而是光线的折射率出现了波动，导致肉眼观察下的星星，与其“真身”所在位置的偏移距离在短时间内发生了变化。这种变化非常频繁，每秒钟有几十次到上百次。

那么，是什么导致了光线折射率的变化呢？

答案是——大气湍流。按照物理学定义，大气湍流是大气中一种复杂的运动。大气湍流分为两种，一种是机械湍流，地面包括房屋建筑、山川树木等阻挡了近地面风力，导致上下部位气流风力不均衡，形成“风力差”；另一种是热力湍流，因为地表温度分布不均匀，热空气上升、冷空气下沉。可见，大气湍流是时时都在发生的。通常，白天发生的大气湍流更加强烈，导致折射率波动更大，星星“眨眼睛”也更频繁，只是我们观察不到。

了解了大气湍流的形成机制，人们就能更好加以利用。比如，为了更稳定地观测星星、尽可能减少大气湍流带来的干扰，天文台多选址在高山上，受地表机械湍流及热力湍流的影响小了，光的折射率也不会在短时间内有明显波动。

星星“眨眼睛”，给观星的人们带来愉悦的体验。让我们更好地保护环境，一起为了星空更璀璨而努力。

（作者为南京大学大气科学学院教授，本报记者姚雪青采访整理）

（责编：李茜）