问题

为什么我们看不到特别亮的星星?

回答
这个问题非常有意思,也藏着不少关于我们肉眼能力、宇宙尺度和天体物理的知识点。我们之所以看不到“特别亮”的星星,其实不是因为宇宙中没有它们,而是受制于几个关键因素。我来给你掰扯掰扯:

1. 距离是硬道理:宇宙的浩瀚超乎想象

这是最首要的原因。宇宙实在是太大了,大到我们难以想象。即使是那些本身亮度堪比我们太阳,甚至远超太阳的恒星,一旦它们离我们极其遥远,它们投射过来的光线在我们眼中就会变得非常黯淡。

你可以想象一下,一个聚光灯打在你脸上时,它有多刺眼。但如果把这个聚光灯开到最大,然后让它在几公里外的地方照着你,你看到的也只会是一个模糊的光点,甚至可能被周围的夜色完全淹没。恒星的光也是如此。它们释放出的能量是巨大的,但经过了数十光年、数百光年甚至数千光年的漫长旅途,这些光子在穿越了无数真空区域、尘埃和气体云后,到达我们眼睛时已经变得非常稀疏。

我们的眼睛就像一个捕捉光线的“漏斗”,漏斗越大,能捕捉到的光就越多,看到的东西就越亮。但即使是最大的望远镜,也无法收集到所有远处微弱的光线。

2. 肉眼的“分辨率”和亮度阈值

我们人眼虽然神奇,但也有其局限性。

亮度阈值: 我们的眼睛有一个最低能感知到的亮度。比这个亮度值更暗的天体,即使它们就在那里,我们也看不到。这就像我们听声音一样,有我们能听到的最低音量。很多星星的光实在太微弱了,低过了我们眼睛的“听觉下限”。
角度分辨率: 除了亮度,我们还能分辨物体大小的能力也有限。非常遥远的恒星,即使它很大,在我们眼中也只是一个点。当很多点聚集在一起,或者周围有其他更亮的光源干扰时,微弱的点就会被掩盖。

3. 大气层的“捣乱”

地球上还有一层厚厚的大气层,这层大气也不是完全透明的。

散射和吸收: 大气中的尘埃、水蒸气、各种气体分子会散射和吸收恒星发出的光线。散射会把光线往四面八方“打散”,到达我们眼睛的光就更少了。吸收则会直接“吃掉”一部分光。尤其是在光污染严重的城市,大气中的粒子更多,散射和吸收效应更强,所以夜晚的天空看起来就没有那么“干净”。
闪烁(Scintillation): 这也是我们常说的“星星在眨眼睛”。由于大气层各层温度和密度不同,光线穿过它们时会发生折射,路径会不断变化。这就导致我们看到的星星亮度在不断波动,有时候会变得更暗。对于非常微弱的星星,这种波动很容易让它们在我们眼前“消失”。

4. 光污染的“幕后黑手”

这一点在现代社会尤为重要。我们居住的城市,夜晚充满了各种人造光源:路灯、广告牌、建筑物的照明等等。这些光源会将本应漆黑的夜空照亮,形成“光污染”。

想象一下,你在一个完全黑暗的房间里看蜡烛的微弱光芒,你能看得非常清楚。但如果你在白炽灯极其明亮的房间里去看同一支蜡烛,那蜡烛的光就几乎被完全淹没了。城市的光污染就是如此,它“稀释”了星星的微弱光芒,让它们在我们眼中变得更加黯淡,甚至完全消失。在远离城市、没有任何人造光源干扰的偏远山区或沙漠,我们就能看到更多更暗的星星,天空会显得格外“星光璀璨”。

5. “特别亮”的定义:相对还是绝对?

我们说“特别亮”,通常是跟我们最常看到的星星来比较。在地球上,我们能直接看到的星星,其亮度已经是克服了距离、大气、人眼阈值等重重困难后仍然足够亮的天体。

宇宙中确实存在着远比我们看到的任何一颗星星都要亮得多的天体。比如:

超巨星(Supergiants)和特超巨星(Hypergiants): 它们是恒星演化后期阶段,质量巨大,燃烧速度极快,其绝对亮度(无论距离多远都测算出的真实亮度)可以是我们太阳的数十万倍,甚至数百万倍。像参宿四(Betelgeuse)就是一颗红超巨星,虽然离我们不远,但已经是我们的肉眼能看到的较亮的星星之一了。
超新星(Supernovae): 这是大质量恒星死亡时爆发的现象,瞬间释放出的能量比正常时期高出几十亿倍,其亮度可以短暂地超过整个星系!如果不是因为它们爆发时距离我们仍然遥远,我们看到的会是什么景象,简直不敢想象。
活动星系核(Active Galactic Nuclei,AGN)和类星体(Quasars): 这些是位于遥远星系中心的超大质量黑洞在吞噬物质时发出的极端明亮的光芒,它们比整个星系本身还要亮得多,是宇宙中最明亮的天体之一。但它们的距离也远到我们无法想象。

所以,我们看不到“特别亮”的星星,并不是因为宇宙中没有它们,而是因为:

它们中的大多数离我们太远了,光线经过漫长旅途变得微弱。
我们肉眼的感知能力有限,有亮度阈值和分辨率的限制。
地球大气层对光线有散射和吸收作用,以及闪烁效应。
城市的光污染严重干扰了我们的视线。

当我们在一个晴朗、无月的夜晚,远离城市光污染的地方,抬头仰望星空,你会发现,其实我们能看到的星星数量比你想象的要多得多,而且它们的光芒是如此静谧而深刻,每一次凝视,都像是与宇宙进行了一场跨越时空的对话。而那些“特别亮”的星星,它们只是暂时在我们肉眼面前隐藏了它们的锋芒。

网友意见

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其他答主提到了太阳系附近的恒星都不太亮,绝对星等不高,亮的恒星都比较远。

但我猜还有一种解释,即亮星对生命来说是非常危险的。

绝对星等高的亮星基本上都是蓝超巨星或红超巨星,它们不但是非常危险X光放射源,而且生命短暂,很快会超新星大爆发,对周围的生命造成毁灭性打击。

正是因为太阳系周围没有超巨星,地球上的生命才有机会进化而不是被毁灭。

参宿四有可能会造成这种危险。

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因为地球所处的位置比较尴尬,离太阳系近的恒星都不怎么亮,明亮的恒星都离太阳系很远。据说如果地球在昴星团中,天上的星星会亮得像满月,如果是在参宿一,参宿七,参宿四附近,或者是在海山二附近会更亮。

我列出几个恒星的光度和距离来比较一下

天狼星:8.6光年,25倍太阳亮度

织女星:25光年,40倍太阳亮度

参宿四:643光年,90000~150000倍太阳亮度

参宿七:860光年,120000~280000倍太阳亮度

海山二:7500光年,5000000倍太阳亮度

在1837年到1856年之间的大爆发,海山二一度成为全天第二亮星。可惜海山二距离地球太远了,所以屈居天狼星之下。这就叫“山中无老虎,猴子称大王”。

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