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  • 1 # 時空通訊

    星星是自發光還是反射光?如果是反射光,經過幾億光年的距離為什麼沒有發散到消失?

    星星是自發光還是反射光的問題是一個基本常識問題。我們晚上看到的星星有兩種,一種是恆星,全天肉眼可看到的有約6000多顆;一種是行星,在夜空中除了月亮,最亮的那幾顆,但很少,肉眼只能夠看到5顆。

    恆星是自發光的星星。

    恆星是我們宇宙中最主要的存在,在宇宙可見物質中佔有99%以上的質量。恆星就是自己會發光的星星,距離我們最近的恆星就是太陽。

    太陽是我們太陽系的老大,佔有了太陽系99.86%的質量,其餘所有的天體,包括八大行星、若干矮行星、幾百顆衛星、無數顆小行星彗星等,加起來才有太陽系質量的0.14%。在這其中,木星這個行星裡面的大哥大又佔去了0.1%,是除了太陽和它自己以外太陽系其他天體總質量的2.5倍;而地球只在剩下的0.04%裡面分得了0.0003%這點殘羹。

    太陽在恆星中只是一顆中小型恆星,最大的恆星有太陽質量的300倍左右。在我們銀河系就有約4000億顆恆星,而銀河系只是整個宇宙約10萬億個星系的一個,因此宇宙恆星至少應該以億億億計。

    恆星是自己發光發熱的天體,是中心熱核聚變形成巨大能量,以電磁輻射的方式源源不斷向太空輻射能量的天體。質量越大的恆星壽命越短,壽命最短的恆星只要幾百萬年就會壽終正寢;壽命最長的恆星可以達到萬億年。

    我肉眼能夠看到的行星只有五顆,就是金木水火土。

    除此之外還有月亮。這些行星和月亮都本身不發光,就像地球和地球上的房子、山川河流、樹木花草一樣,都是依靠反射光才能夠被人眼所接受。

    這些天體和物體,只有在光照的情況下,我們才能夠看到。

    因此月亮有陰晴圓缺,是太陽照射到它表面的位置和我們看到的視角不同而出現的;行星隨著運動,會距離我們遠近變化,太陽照射的角度也發生變化,因此有時會更亮,有時會暗淡。

    其實天上最亮的幾顆星星不是自身發光的恆星,而是依靠反射發光的月亮和幾顆星星。

    星星的亮度以星等劃分,星等有絕對星等和視星等。

    恆星因為自身會發光,有絕對星等和視星等兩個亮度指標衡量;而行星等小型天體因為本身不發光,只有反射光,因此沒有絕對星等,只有視星等。

    絕對星等是把恆星都假定放在距離我們10秒差距(pc),也就是約32.6光年的距離,人眼看到的亮度。

    因此絕對星等是恆星在同一起跑線上的真實亮度。

    而視星等是人眼睛在地球上實際上看到的星星亮度。這些星星距離有遠有近,光線進入人眼視網膜就不一定是星光的真實亮度,因為它們的大小、亮度都因距離不同而掩蓋掉了。

    因此視星等不是星星的真實亮度,而是人眼睛感覺到的亮度。

    星光每個等級亮度相差2.512倍,因此是以2.512倍的指數級變化,比如1等星和6等星差了5等,1等星的亮度就是6等星的2.512^5倍,1等星比6等星亮約100倍。

    星等數值越小,亮度越大,而且有負數,負得越多就越亮。絕對星等和目視星等的級差亮度倍數演算法是一樣的。

    太陽的絕對星等為4.83等,參宿四的絕對星等為-6.02,其星等差距10.85等,因此參宿四的實際亮度是太陽約2.2萬倍;而太陽由於距離我們很近,視星等達到-26.74,參宿四視星等只有+0.5,相差27.24等,那麼太陽亮度是參宿四的788億倍。

    月亮滿月時的亮度是-13等,與太陽差距為13.74等,因此太陽比月亮要亮31萬倍。

    人的肉眼最暗能夠看到6等星。

    夜空中肉眼看到最亮的是幾顆行星。金星是距離地球最近的一顆行星,而且又與地球大小差不多,因此是天上最亮的星星,視星等達到-4.5等。木星雖然比火星距離還遠,但由於巨大,質量為地球的318倍,體積是地球的1300多倍,因此很明亮,是天上第二亮星,最亮時視星等達到-2.9等;火星雖然較小,質量只有地球的約1/9,半徑只有地球的約一半,但由於比木星近很多,因此看起來也很亮,最亮時視星等和木星差不多,也達到-2.9。

    水星的視星等最亮可達-1.9,本來是天上第四亮星,但由於太靠近太陽,常常掩映在太陽的光輝下,很難看到。據說偉大的天文學家哥白尼一生都沒有看到水星,是其人生一大遺憾;土星視星等最亮可達-0.4,就有許多恆星比它還要亮了。

    天上最亮恆星除了太陽,排名前十的是:天狼星最亮,視星等達到-1.46,其餘依次為:老人星-0.72等,南門二-0.3等,大角星-0.04等,織女星+0.03等,五車二+0.08等,參宿七+0.12等,南河三+0.38等,水委一+0.46等,參宿四+0.50等。

    人眼能夠直接看到的恆星,最遠的就是海山二,距離我們約6、7千光年,這是由於它膨脹得太大了,質量有太陽的120~200倍,所以才能夠看到。其實我們看到的這些天上幾千顆恆星,大多數在幾十光年和數百光年。

    所以,我們看到遙遠的星光都是自身發光的恆星,所謂經過幾億光年距離的反射光星球是不存在的。

    距離我們最近的恆星叫比鄰星,只有4.22光年,但由於它質量只有太陽的不到1/8,因此我們肉眼也看不到它。即便是較大恆星,由於距離我們太遠,即便用望遠鏡也只能夠看到一個亮點。

    一顆恆星之光只要在傳輸過程中,不被完全阻擋或吸收掉,就會一直傳下去,能不能看到就看我們的觀測水平了。理論上只要有足夠大的望遠鏡,就能夠看到可觀測宇宙中最遠的恆星。

    但人們無法無限的放大望遠鏡的口徑,因此還是有許多星光由於到達我們這裡的光太微弱無法看到。

    愛因斯坦引力場論預言的引力透鏡被人們證實了,發現了,為我們觀測遠方天體幫了大忙。

    如距離我們90多億光年的單顆恆星LS1,暱稱“伊卡洛斯”,就是哈勃望遠鏡藉助一個巨大的引力透鏡發現的,藉助引力透鏡,哈勃望遠鏡還發現了130多億光年的星系,看到了嬰兒宇宙。

    我們現在看到的遙遠天體,絕大多數都是巨大的恆星或者星系、類星體等天體,大質量恆星都比太陽大幾十倍甚至數百倍;而星系和類星體就更大更亮了,一般都有數千億個太陽質量。

  • 2 # 優美生態環境保衛者

    星星是自發光還是反射光?如果是反射光,經過幾億光年的距離為什麼沒有發散到消失?

    夜晚璀璨的星空,既是我們駐足欣賞、藉以抒發情感的目標,也是眾多科學家特別是天文學家認識和研究宇宙演化規律的重要物件。而無論是我們用肉眼直接觀看,還是藉助天文望遠鏡進行捕捉,都是利用了光線作為電磁波的特性,以其光譜特徵和亮度特徵作為基本指標,因此來自目標發出的光線就成為我們認知的重要途徑。

    根據光源發射光線的來源,我們可以將這些星體劃分為兩大陣營,即自發光星體和發射光線的星體,其中自發光星體就是我們常說的恆星,它們依靠其內部物質核聚變反應過程中釋放的物質和能量,作為光線的載體;而反射光線的星體主要是除了恆星以外的其它天體,這裡主要包括行星、行星的衛星以及小行星、塵埃物質等等,它們本身並不發光,而是依靠反射恆星照射過來的光線,從而被捕捉到。

    以太陽為例,其主要組成為氫和氦等輕物質。在太陽的形成過程中,在引力擾動的影響下,大規模的星雲氣體和星際物質開始進行集中,向著某個中心區域發生坍縮,隨著所吸聚物質的不斷增加,坍縮作用越來越明顯,從而核心區的質量越來越大、溫度越來越高,在量子隧穿效應的加持下,當核心溫度達到1000萬攝氏度時,氫原子中的質子會在本來達不到核聚變的溫度下,突破原子間庫侖力的束縛從而進入到其它原子中,從而開啟了太陽內部氫原子的核聚變過程,4個氫原子透過質子-質子鏈式反應,生成1個氦原子核,同時釋放出相應的正電子、中微子和伽瑪光子,其中的伽瑪光子在太陽內部的高溫高壓環境下,被周圍的眾多微觀粒子不斷吸收和釋放,經過幾萬年的時光才到達太陽表面,從而以不同能級的射線組成的光線形式,向周圍釋放出去。

    由於光線是一種電磁波,其本身攜帶著能量,在光線傳輸的過程中,會與所經過的介質中的微觀粒子發生能量的轉移,從而光線所攜帶的能量會部分轉化為組成介質微觀粒子的內能,在一定程度上提升微觀粒子的平均動能,也就是“加熱”沿途中的介質,而在此過程中光線所具有的能量會發生相應的衰減。介質的密度越大、微觀粒子的分佈越廣泛,則這種衰減作用就會越明顯。在光線的傳輸的宇宙空間中,並非是嚴格意義上的真空環境,也存在著稀薄的氣體分子和星際塵埃,因此光線在傳輸路徑上,必然會發生被氣體分子和星際塵埃吸收和反射的現象,所以距離恆星越遠的區域,理論上光線到達之後的能量就會越小,這也註定了光線在宇宙空間中根本不可能會傳得無限遠。

    當恆星發出的光線照射到大質量天體,比如行星上時,會受到行星表面物質的強烈吸收,只有一部分光線被行星地表反射回太空中,行星表面物質組成越複雜、地面狀況越不平坦,這種光線的被吸收作用就會越強,經過行星等反射回太空的光線,與恆星直接發出的光線相比,所攜帶的能量至少要低好多個等級,因此我們在夜空中看到的星星,絕大部分都是恆星直接發出的光線,只有那些距離地球非常近的非恆星,其反射過來的恆星光線才會到達我們的眼睛中,比如我們在夜空中所能看到的星體反射的光線,只有6個出處,即月亮和太陽系的五大行星-金木水火土,其它行星以及小行星等,都因距離地球太遠或者體積太小,其反射光線的強度,在到達地球之後已經非常微弱了,除非藉助高階的觀測裝置才可能會被捕捉到。

    根據科學家的研究,發現光線在自由空間中的衰減強度,與電磁波的頻率以及傳輸的距離呈正相關的關係,即頻率越高(波長越小)、距離越遠,則光線的能量衰減就越大,這也是為什麼我們在接收到來自遙遠星系發出的宇宙背景輻射時,基本上都是以微波這種大波長的電磁波為主的原因,我們透過接收到的宇宙微波背景輻射的波長來反推宇宙背景溫度,而實質上並不存在背景溫度在3K左右的輻射體在向外輻射能量,它只是光子在退耦作用過程中的痕跡而已,這個時候光子輻射的能量正好處在微波的波段範圍。

    綜合以上的分析我們可以看出,我們看到夜空中的星星,除了太陽系內與地球近距離的一些行星和月球,是反射的太Sunny線之外,其餘的發光源都是恆星,由它們發出的光線同樣遵循著光線在自由空間中的能量衰減規律,那些本身發光強度大、沒有完全被沿途星際物質吸收之後到達地球的部分光線,我們才得以觀測到它們的存在,而它們的明亮程度,則取決於本身的發光強度以及與地球之間的距離,那些沒有被星際物質吸收的光線,根據這個不同的距離,經歷了不同的時間才會到達地球,靠著專門的天文觀測裝置,科學家們觀測到的130多億光年之外恆星發出的微弱光線,而實際上這些光線是在130多億年前發出的,在一定程度上可以讓我們瞭解到“嬰兒宇宙”時期的宇宙面貌。

  • 3 # 九寶快跑

    除了咱們太陽系的行星外,肉眼看到的星星,都是自發光的恆星!

    即使是咱們太陽系內的行星反射光,肉眼能看到的也就只有“金、木、水、火、土”星。其中水星距離太陽太近,最不容易觀察到,常常淹沒在太陽的光輝中。

    有細心同學的同學還能提出,在美國航天局登月的時候,為什麼我們在拍攝月球的背景圖當中沒有看到任何星星?!而在地球上就能看到。所有有人以此為證據來質疑美國航天登月是個騙局。但其實真實的原因是,肉眼接收光的能力太厲害!

    雖然很多拍攝儀器很多都是根據肉眼原理設計的,這個攝像機雖然也在不斷的改良進步,但和我們的肉眼還存在非常大的差距,我們肉眼能捕獲到幾十萬甚至幾百萬光年外的微弱星光,但這些對於攝影機來說還是太暗了,除非在長時間曝光的情況,才能將這些星星成像出來。

    另外,光的傳播會衰弱,但不會消失!

    假如我們在一個漆黑的房間裡用手電筒開啟一束光,2秒後關閉,屋子裡也會立刻恢復到漆黑一片,所以我們總認為光是會消失的,但其實光不會消失,是因為光子的速度實在太快了,它早已經逃離了那件屋子。

    造成光的衰弱有一下幾個原因

    隨著傳播單位面積下的光子數量變少,

    在傳播過程中,被星塵吸收反射,導致波長變長

    在宇宙中幾億光年的長距離傳播,因為宇宙膨脹波長被拉長

  • 4 # 大海1370347745813

    所謂的星星大多都是恆星體,是自發光發熱的天體,而不是反射光。如果是反射光,而距離幾億光年遠,它的光是非常微弱的,地球人不可能看到。

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