【本回答共3298字,预计阅读时间8-10分钟,图片12张,请尽量连接WIFI。半夜失眠逻辑混乱不周之处敬请见谅】
前言:有朋友问我为什么要回答这种……问题,其实我个人感觉,任何看似简单的问题,都可以得到认真的对待,我的志愿也在于简单的问题入手,剥茧抽丝,讲出一些深刻的来。这是曾经与贴吧的不同之处,我也诚恳的希望大家把这种真诚保留下来。要知道,和贴吧真正的不同,不在于提问者抛出的问题是否深刻严肃,而在于我们对待这些问题的态度。
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你朋友的论点是不严谨的,结论是错误的。
要搞清楚这个问题,我们首先要对“能看到的星星”有个基本的概念。通俗的来说,在太阳落山后太阳中心位于地平以下18度到日出前太阳中心位于地平以下18度之间的这段时间,是严格意义上的夜晚,而在这个时间段内,我们能看到的大气层外的天体——甭管是自己发光的恒星,还是反射太阳光的行星、天然卫星,都可以被归纳在星星这个并不严谨的语言范畴里。
而一颗星星能否被我们看到,取决于它的亮度,衡量它们的亮度的标准,就是所谓的星等,严格意义上说,星等分为很多种,但我们要讨论的是在地面上肉眼能看到的行星,那就只需要研究视星等,也就是——我们用肉眼能看到的星星的亮度程度。
视星等的规则是这样的,一个天体的亮度越高,它的视星等数值就越小,比如夜空中最亮的天体——我们的卫星月亮,它在满月时的可以达到−12.74平均视星等,可谓是整个夜空中最亮的天体,而稍逊于它的是金星,它最亮的时候视星等可以达到−4.9,而在满月的时候,由于月光的影响,金星看起来就没有那么亮了,视星等就降到了-3.8。
好了,我们对星星的亮度有了基本的概念,那么就该解决本题的核心问题——我们用肉眼是否能看到人造天体(人造卫星,或是空间站,宇宙飞船,火箭残骸之类的东西)呢?它们的亮度是不是真的足够高,以至于由于环境的污染,我们在看不到真正的天然星星的情况下,还可以看到人造天体,以至于像题主朋友所说的那样“用肉眼所能够看到的星星都是人造卫星”呢?又是否像题主所言,只要不闪烁,就肯定不是真正的星星呢?
Q1:我们用肉眼能否看到人造天体?A:完全没问题
这不是彗星,这是一颗人造卫星的反光
事实上,我们是经常可以看到人造天体的,形形色色的人造卫星、空间站、甚至火箭残骸,虽然自己不会发光,但它们距离我们实在是太近了,仅仅靠着自己身上那些太阳能电池板或者金属构件反光,也有可能被我们用肉眼看到。在环境条件允许的情况下,一整个夜晚,甚至可能看到上百次的人造天体反光。
而这些人造天体里“最闪耀的星”,当属摩托罗拉当年力推的“铱星”系统之下的铱星卫星,论个头,这种人造卫星并非庞然大物,但它最大的特点在于,它始终将三面金属抛光的、门板一样的大天线对准地面,而这三面天线,活像我们古代的金属镜,在阳光经过它们反射到地面的时候,我们能看到极为明亮的闪光,最亮的时候甚至可以达到-8视星等,几乎可以和月亮媲美!
但是,铱星的反光面非常的集中,它在天空中闪耀登场的时间,也非常的短暂,一颗铱星从能被你看到,到再次消失在茫茫夜空中,大多不过十几秒时间,而最高的亮度,顶多维持个一两秒,很多人以为自己看到的流星,其实就很有可能是一颗铱星的“惊鸿一瞥”。
铱星卫星,可以看到三面门型的金属天线,它的亮光就是这三面天线反射的太阳光
通过延时拍摄捕获到的一颗铱星反射光线,铱星在整个星空中留下的轨迹,只有这么短短的一条线
而亮度仅次于铱星的卫星,可能要算得上欧空局的极地轨道卫星Metop-A和Metop-B了,这两颗卫星的反光来自于它们长长的太阳能电池板,在最亮的时候,它的视星等可以达到-5,也可以力压金星,成为夜空中的焦点。紧接着的就是意大利航天局的COSMO-SkyMed卫星,它的最高视星等可以达到-4,再其次就是现在大气层外最大的人造天体——国际空间站,国际空间站的块头和众多的太阳能电池板都可以反光,它的最高视星等可以达到-2.6。
Metop-B卫星
COSMO-SkyMed卫星
国际空间站由于其硕大的个头,有时甚至可以在白天被肉眼发现
延时拍摄的国际空间站的反光,可以看到空间站自本图左下方进入肉眼视野,在图片中部达到最亮后,又快速消失不见
其他的许多卫星,其实也可以被肉眼发现,甚至一些发射卫星使用的火箭残骸,在大气层外滞留期间都能反射足以被肉眼捕获的光亮,但大多数情况下,人造天体的视星等都不会高于2等,超过0等的就少之又少,基本就是以上几位了。
Q2:人造天体的光亮,是否普遍超过自然天体
A:这个说法不严谨
由于我们人类肉眼的限制,绝极为理想的条件下,我们能看到的最暗的星星,大约是+6等,少数视力极好的人可以看到+6.5甚至更高(甚至有人认为可以看到+8等的星),那么,整个天球中可以被我们肉眼察觉的星星有多少呢?
根据目前的统计,亮度超过+6.5等的星星,有9096颗;亮度超过+6等的星星,有4800颗;亮度超过+3等的,还有不到200颗;亮度超过+2等的,就只有五十多颗了……而亮度超过0等的,卫星里只剩下月亮,行星里只剩下金木火土,恒星里只剩下天狼,老人,大角,南门二,织女等等这么寥寥十数颗了。(拓展阅读)
而我们刚才说到我们能看到+6甚至+6.5等星的前提,是极为理想的条件下,但这种极为理想的条件,对我们现代社会生活的人来说,简直是太难以实现了。阴天虽然会挡住整个星空,但乌云总有散去;雾或者霾虽然也会遮挡住绝大多数的星空,但哪怕你生活在帝都,也不是一年365天都有霾。而对于观星者来说,最可怕的污染,其实是我们每天都离不开的——灯光。
在许多上了年纪的人的记忆深处,应该还能回想起自己仰望星空面对银河时,心中激起的那种敬畏,但对当今中国来说,即便是偏远的农村,也很难找到一片不被灯光所遮蔽的夜空。在灯光的庇护下,我们在夜晚延续自己的生活,但也是在灯光的干扰下,现在在城市中,已经极难看到亮度低于+3等的星星,甚至有的繁华所在,连+2等的星都很难辨识。我们的大街愈是繁荣灿烂,我们的星空便愈是荒芜黯淡。
所以对于我们大多数人而言,想看到几千颗群星闪耀的壮观,已是不可能,我们可以肉眼观察的,可能就是那么几十颗星。而在文章开头我说到,人造天体反光并不少见,那么是不是说,当光污染达到一定程度的时候,我们看到的星星,真的都是人造天体了呢?
其实不然,虽然有许多人造天体可以达到+2等的亮度,但人造天体可是在高速移动的(和我们相对静止的同步卫星轨道都在35786公里之远,我们几乎不可能用肉眼发现它们),它们所反射的光能被我们观察到的时间,普遍都非常的短,即便是国际空间站这样的庞然大物,往往也只能被我们持续观测到几分钟而已,而像铱星这样的特例,则短至几秒,那么,在我们抬头仰望星空的瞬间,很可能连一颗正好在反光的人造天体也找不到,即便是同时有两颗人造天体反光的情况都罕见至极,而且,如同自然的星星一样,绝大多数的人造天体反光,也会被地面的光污染所遮盖,这就造成了一个现实——虽然由于污染我们看到的真正的星星很少,但依然比人造天体反光要多的多,两者的数量差距,只有在一个极端的情况下才会追平——那就是阴天或大雾强霾,我们一颗星星都看不到,双方0:0打平。
说到这里,本题的答案已经出来了,但还要多说几句,是因为题主指出,她的朋友得出这个错误的结论的依据是“真正的星星都是闪耀的”,事实果真如此吗?
知友 提供的在赞比亚利文斯顿-维多利亚瀑布瞭望树拍摄的星空
其实这句话是对的,也是错的。
我们要知道,星星之所以闪耀,其实是它们发射或反射的光在到达我们眼中之前,还要穿越地球的大气层,而大气层中的空气并非是稳定不动的,各种气流的波动,都导致了光线在通过空气这种不均匀的介质时,折射路径发生了晃动,也就是我们所感受到的闪耀(眨眼睛)。相对于距离我们超级远的恒星来说,我们肉眼可以看到的金木火土(条件特别好的话可能也能看到天王星)这几大行星距离我们实在是太近了,它们在我们肉眼中的面积,其实比恒星要大很多(虽然我们感觉都是一个小亮点,但点和点的面积也是不同的),那它们反射的太阳光虽然也会受到空气波动的干扰产生晃动,但却不易被我们的眼睛察觉。而人造天体距离我们就更近了,它们反射的光线受到的晃动,就更不易被我们的眼睛察觉。
所以我们可以说,其实所有的星星和人造天体都是晃动,只是我们的眼睛分别不出来,我们能看到恒星眨眼睛,却几乎看不到行星和人造卫星眨眼睛。(拓展阅读)
还有一种情况是,大气中的气流波动幅度相对较小,那么,它对星星光线产生的晃动,也就更难被我们发现,所以有时候我们甚至连恒星眨眼睛都看不见。
所以现在可以下一个总结:
我们夜空中看到的星星,绝大多数还是真正的星星(恒星,星星,以及唯一一颗卫星月球),我们虽然能看到人造天体的反光,但绝不是大多数,更不是夜空中的全部。
最后说个悲伤的故事,由于连日阴雨强霾,我现在连月亮长啥样都忘了,还在这叭叭叭给人说什么星星呢……
知友 提供的在赞比亚利文斯顿-维多利亚瀑布瞭望树拍摄的星空
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