你不知道，星星眨眼睛嗎！滿天星星都是恆星，會發光發熱的。絕大多數都比太陽大很多，由於相距太遠，我們才感覺它們很小。而且我們看到的光，都是遙遠的光，那閃爍的光可能在幾千幾萬年前發散的，那時我們可能還是猿人，而現在發出那束光的星星也可能已經不復存在了。我相信時光是交錯的，最遙遠的距離應該是時間，看看《時間機器》這部電影吧。

你肯定聽過這首歌，“一閃一閃亮晶晶，滿天都是小星星……”在晚上的時候，如果天氣好的話，你抬頭看天上，能看到許多亮晶晶的星星。

要是仔細觀察，你還會發現，星星在一閃一閃，好像在眨眼睛一樣。那你有沒有想過這是為什麼呢？難道星星真的會眨眼睛嗎？今天我就來跟你說說這個問題。

（閃爍的星星）附圖一

其實，星星之所以會一閃一閃，跟光的折射有關係。

光可以在很多東西中傳播，比如在空氣裡傳播，在水裡傳播。不過，只有在同一種均勻的物質裡傳播的時候，光走的路線才是直線。

要是在一種不均勻的物質裡傳播，或者是在兩種不同的物質之間傳播，光的路線就會發生偏轉，不走直線了。

咱們講過這個現象，在一個玻璃杯裡裝清水，再把一根筷子插進這杯水裡，從外面看起來，筷子好像折斷了。

這就是光的折射現象。因為光從空氣裡進入水裡之後，傳播的方向發生了改變。

（光的折射現象）附圖二

看到這兒，你應該也就能猜到了，天上的星星為什麼會一閃一閃了。

咱們的地球是被大氣層包圍的，天上的星星發出的光，要穿過大氣層，才能被我們看見。

不過，大氣層並不是均勻的，而且大氣層裡的空氣還會經常流動。所以，星星發出來的光，在傳播的過程中，方向就會發生好多次偏轉。

你可以想象一下，一道光忽左忽右、忽上忽下，看起來是不是就很閃了呢？

現在你知道了吧，星星之所以一閃一閃的，是因為，星星發出的光在大氣層裡發生了好多次折射。

事得從折射定律開始說起。當光穿過密度不一樣的介質的時候會發生偏折，偏離原來的傳播方向，就像這樣：

而空氣，不是鐵板一塊的。隨時隨地都會產生湍流。對的，就是坐飛機的時候空姐經常說的“顛簸”的原因。飛機飛過之後的空氣、風扇吹出來的風都可以算是湍流。

（所以對小飛機來說，跟在大飛機後面馬上起飛可是會翻車，哦不，翻機的哦～）

以上的是大的湍流，空氣裡還有小的湍流，可能因為空氣上下溫度不均、或者有冷暖鋒要過境了而形成的。即使在晴空萬里，看起來空氣非常寧靜的正午，空氣中也還是有很多小湍流的，就像燒水的時候透過水壺口看後面的牆壁會有一點變形一樣，因為地面（水壺口）不斷在產熱，下面的空氣向上跑。空氣最寧靜的時候一般是晚上，空氣基本上都冷卻下沉到地面，與上層的空氣交換變少（所以搞天文的才要熬夜？）。

而這些或大或小的湍流，使空氣的密度變得不均勻。本來恆星的光是平行光，兩個透鏡就可以使光會聚，在焦平面上看到一個清晰的像：

當然完全成為一個點是不可能的，因為還有衍射在，艾裡斑。

現在不均勻的空氣就使星光發生偏折，相當於加上了很多奇怪的透鏡，就變成了這樣：

湍流元的速度一般是10米/秒，所以如果站在一個地方不動，亮區和暗區就會輪流掃過觀測者，看到星星時明時暗。這種現象在望遠鏡裡用肉眼觀察尤其明顯，特別是對準地平線附近的恆星的時候，會抖得很厲害。

而在拍攝中，因為相機可以曝光比較長的時間，就會看到很多個恆星像在不同的地方：

這會使我們比較難分辨出恆星。那怎麼解決這個問題呢？機智的天文學家們（到目前為止）想出了三個解決辦法。

第一是把望遠鏡扔到天上去：太空中沒有大氣，當然就沒有湍流啦，一了百了。但是這個方法貴啊，不是每個國家都有能力扔一個十來噸重的東西上天啊。

所以我們就在地面上下手：自適應光學

既然空氣會將星光偏折。也就是把光的波前搞的歪歪扭扭：

那麼我就把望遠鏡也搞得歪歪扭扭：

就搞定了。一般鏡面的形變大小不大（幾微米左右），但是空氣變化很快，這就要求望遠鏡在0.5到1毫秒之內完成形變，然後準備下一次的形變。那我們怎麼知道空氣是怎樣形變的呢？答案是人工造一顆“星”出來。

這是歐南臺的VLT在用大功率鐳射器造出一顆“星”來獲取空氣抖動的情況。當然這種鐳射器因為功率太大會造成危險，所以在附近有飛機的時候會暫時關閉。

最後一種就直接破罐子破摔了，空氣要抖就讓它抖去吧～這種技術叫做幸運成像，一張照片照出來是這個樣子的：

然後我們重複5000次，把5000張照片疊在一起，這樣最亮的地方基本上就是恆星所在的地方：

之後再把每張照片最亮的地方移到一起，看起來就不是一坨亮光了：

再挑出最好的500張照片（標準我不是很清楚）疊加，效果拔群：

明顯看到有三個天體了吧？

所以星星一閃一閃這事，一般人看起來可能聽好玩，但是對於搞天文的來說還是挺大的問題...

解釋為什麼肉眼能看到的行星不閃。行星的光跟恆星的一樣，都會收到湍流的影響；但是他們閃爍的程度不一樣，這是因為恆星與行星的大小不一樣：行星大， 恆星（除太陽以外的）小。

行星距離我們比較近，所以一般視直徑在幾角秒到幾十角秒之間：水星：5.6"，金星：12.7"，火星：4.1"，木星：43.4"，土星：17.3" （用的是Stellarium今天的資料）當然不同時間視直徑會有一些差別。恆星雖然實際直徑比行星大好多，但是架不住距離遠。離我們最近的比鄰星（4.3光年）如果按2000個太陽直徑（維基百科巨大恆星列表裡面最大的再四捨五入）來算的話也只有7"。所以實際上恆星的視直徑遠比這個小（實際的比鄰星直徑只有0.15個太陽半徑，對應0.00053"），至少可以認為比行星的視直徑小一個量級（除以一個10）。

而不管天體的大小怎麼改變，湍流元的大小是不變的。天體的大小變大了說明它可以包含更多的湍流元。然後我們來做(kai)近(nao)似(dong)~~假設一個湍流元可以在單位時間內使湍流元所在的區域變暗，變暗的程度服從一個高斯分佈：這個區域的亮度就是原來的亮度乘上變暗的程度：這樣在不同的時刻看來這片區域就有不同的亮度，也就是在閃爍了。我們假定對一個畫素在某段時間測量得到的亮度的標準差（彌散程度）為

，根據統計學的公式，可以知道如果在這段時間內有

個畫素，我們對它們同時進行測量的話，這

個畫素的亮度平均值

的標準差為：顯然湍流元的數量越多，平均亮度的標準差（彌散程度）越小。

我們假設恆星佔了a個畫素，而行星佔了b個畫素；顯然a<b，有所以行星的平均亮度隨時間變換的浮動程度更小，也就是閃爍程度更不明顯。而行星雖然大，但是也只有十來個角秒，人眼仍然分辨不出它是個面源，所以拿行星的總亮度來估計實際亮度是可以的。

光有理論不是很直觀，我們還可以紙(bian)上(ge)談(cheng)兵(xu)一下。

假設這是一顆恆星，它的直徑是7個格子，面積大約是39個格子；假設有一顆行星，直徑是14個格子，那麼面積就大約是154個格子。每個格子的亮度遵從上面說的分佈，那麼它們的標準差的比就應該是0.5032。拿MATLAB各做5000次模擬。

（哦你問為什麼不拿70當行星直徑？因為MATLAB跑得慢......）

恆星的結果：

浮動比較大，標準差是0.0457。

行星的結果：

浮動比較小，標準差是0.0232。0.0232/0.0457=0.5077Bingo.

不過這樣的腦洞肯定跟實際情況有出入，畢竟這裡假設了每個格子的亮度都均勻，但是實際上恆星的亮度分佈是點擴散函式；而且亮度的隨機性也不是簡單地服從高斯分佈。這樣的假設只能定性的說明行星閃爍程度更低罷了（攤手~）。

最後建議大家拿望遠鏡看看大氣湍流下的行星和月亮，觀察一下它們是怎麼被我們呼吸著的大氣扭曲的吧~~

“一閃一閃亮晶晶”這是我們最熟悉的兒歌，每個人都知道星星在閃爍。當我們抬頭仰望夜空，幾乎所有的星星亮度和強度都在迅速波動。

為什麼會這樣呢?它肯定和恆星本身沒有任何關係，因為我們的太陽看起來不閃啊，不僅如此，夜空中還有一些不閃爍的物體:月球、行星和衛星都不閃啊

這是為什麼呢?為什麼星星會一閃一閃的?以前提出兩種理論。

一種是地球的大氣層造成了星光閃爍。當暖空氣和冷空氣的小塊湍流在大氣中移動時，它們會導致光的穿不路徑發生改變，造成了相對的亮度和暗度。而行星、衛星、月亮和太陽不會閃爍，因為它們的表觀尺寸太大，不可能受到這種微小變化的影響，但是微小的點狀恆星就會受到影響。

另一種理論認為太陽、月亮、衛星和行星都離我們很近，但是在太陽系邊緣奧爾特雲的分子氣體雲可能會擾動星光，導致遙遠星光發生閃爍。

那麼，到底是哪種解釋正確呢?這個問題不許用各種舉例論證，因為我們只需要乘坐載人太空梭去外太空看星星！這已經透過載人航天飛行測試的一項科學成果!

前宇航員沃爾特·坎寧安曾經寫過一本關於這個問題的文章。標題為：

所以是地球的大氣層的干擾引起了星光的閃爍！而不是太陽系邊緣的氣體雲。