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為何恆星會閃爍,行星卻不會?

《小星星》這首歌,很可能是英語世界的嬰兒最早接觸到的科學事實。而且它很容易驗證。在晴朗的夜晚望向窗外,你就會看到恆星閃爍。然而,夜空中並非所有天體都會閃爍,行星便是例外。

天空中有五顆行星可用肉眼看見,分別是水星、金星、火星、木星和土星。金星,尤其是水星,不會離太陽的視位置太遠。由於它們的軌道在地球軌道之內,從幾何位置上看,它們無法離地平線太高,所以根據它們和地球在各自軌道上的位置,你會在東方或西方找到它們。

另外三顆行星離太陽的距離都比地球遠,所以它們能到達天頂,也就是天空中的最高點,但你總能在黃道附近找到它們。黃道是地球繞太陽公轉的假想平面,沒有一顆行星會偏離這個平面太多度。找到黃道線並不難,但更簡單的方法是找那些不會閃爍的、類似恆星的天體,因為這樣做你不需要任何方位知識。

恆星會閃爍是由於大氣層的緣故。即使在最平靜的日子,地面沒有風,地面到太空這100公里(62英里)的區域內仍會有氣流運動和湍流。從各方面來看,恆星可視為點光源,所以這種湍流會使我們接收到的恆星光線發生輕微偏移,導致它們看起來在閃爍。

在我們眼中,行星或許同樣看起來是微小的點,但它們離地球足夠近,實際上是小小的圓面。鑒於這些圓面有一定的大小,大氣湍流對它們的影響就沒那麼大,所以它們的光看起來不會閃爍,這使得它們在天空中與恆星相比非常容易區分。

大氣湍流實際上是高精度地面天文觀測的一大障礙。一些天文臺會用雷射製造人造恆星,以便校正影象。天文臺也可以使用自適應光學系統,其鏡面能根據湍流做出移動。甚大望遠鏡將使用每秒傾斜10次的鏡面,以校正大氣造成的模糊。

如果你想做個實際練習,看看自己能否在恆星中辨認出行星,那你選對時間了。目前正上演著行星大會串,除了水星之外的所有行星都排成了一列。而且幾周後,水星也將可見。所以日落後出門,試著找找它們吧!