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太空中的星星为什么形状很多(星星明明是球形的)

时间:2023-05-31 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 游戏攻略

哈勃空间望远镜拍摄到的恒星照片。这就是每个人看到的星星都是爆炸头的原因了。没有2个人能看到一模一样的星星。虽然我们没办法问其他动物们会看到什么样的星星,但是我们从它们的晶状体缝线的形状上可以推测一二。对了最后说一句,如果你看到的星星的爪爪越来越长,那意味着你的近视程度加深了。在远视眼看来,星星的爪爪会被截肢;而在近视眼看来恒星的爪爪更长更妖娆,星味更足。

本文由公众号 “把科学带回家” 提供

给孩子最好的科学教育

作者 七君

在小朋友的画中,星星常常是五角形六角形的。成人世界的许多商标和图案设计里,星星也是带角的,长得就像海星,大多数人也不觉得有什么不对。

可是,星星(恒星)们明明都是接近球体的形状啊。远处的恒星射到地球的光线,已经接近一道平行光了啊。所以在我们的眼睛里,它们不应该是圆形的,像太阳那样才对吗?

为什么从小朋友到老小孩,大家都接受海星状的星星的设定呢?

其实,这不是一种神秘的文化误差,而是因为人类看到的恒星的确就是“长角”的。而让圆滚滚的恒星变成了海星的原因存在于我们的眼球里。

人类的眼球里有一个叫做晶状体的组织。晶状体看起来是完全透明的,但里面装的不是水也不是空气,而是一些几乎透明的纤维状细胞。

晶状体就像是用一股一股毛线状的纤维细胞缝成的透明半球。这些“毛线”缝合的地方会形成橘子瓣一样的线条——晶状体缝线。如果你可以望穿一个人的眼睛,你就可以看到,晶状体缝线就像一个“星星”一样铺展在晶状体里。

一个37岁的人类的晶状体缝线。

它们,就是让你看到散射状小星星的原因了。

是这样的,光具有波动性,它在穿过缝隙或经过物体的时候会发生衍射。经过不同形状的物体,就会看到不一样的衍射花纹。比如下面这些衍射图案就是不同的形状产生的——

不同形状的物体(上行)会产生不同的衍射图案(下行)

@wikipedia

如果你是天文爱好者或摄影发烧友,那么你会发现这些衍射图案和天文摄影有点像。比如,1990年上线的哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope)拍到的照片里,远方的星星总是有4个爪爪。

哈勃空间望远镜拍摄到的恒星照片。

@wikipedia

其实,这是因为哈勃望远镜的副鏡(secondary mirror)是由四个十字支架支撑起来的。当远方的星光经过这四个十字星后,就会形成四个爪爪的衍射图案。因此这种图案也被称为衍射星芒(Diffraction Spikes)。

牛顿式望远镜上用来支撑副鏡的十字支架。哈勃空间望远镜是一种牛顿式望远镜。

@wikipedia

晶状体缝线也有类似的功能。光线穿过晶状体缝线之后,也会发生衍射。这就是每个人看到的星星都是爆炸头的原因了。

早在1995年,西班牙国家研究委员会光学研究所(Consejo Superior de Investigaciones Cientificas)的研究者就通过实验证明,人类看到的星星图案和晶状体缝线产生的衍射图案非常相似。

下面这张图里,左边是晶状体缝线的形态,右边是晶状体缝线产生的衍射图像。

  • @DOI: 10.1364/JOSAA.14.000353

下面4张图是不同的人看到的同一束光的图像。

  • @DOI: 10.1364/JOSAA.14.000353

所以你可以发现,由于每个人的晶状体缝线的形状各不相同,因此在不同的人眼中,同一颗星星的爪爪的形态和数量也是不同的。没有2个人能看到一模一样的星星。

你可能会好奇,人类看到的星星像海星一样,那么其他动物呢?

虽然我们没办法问其他动物们会看到什么样的星星,但是我们从它们的晶状体缝线的形状上可以推测一二。

比如,鸟类和爬行类动物的晶状体上的纤维细胞排成了一个灯笼状,它们的晶状体缝线实际上是中间的一个小点,就像肚脐眼一样。

鸟类和爬行类动物的晶状体缝线示意图。

@DOI: 10.1387/ijdb.041880jk

所以星星的光通过这样的一个点状晶状体缝线后,可能会形成这样的图案——

兔子和两栖类动物的晶状体缝线是一条竖线——

兔子和两栖类动物动物的晶状体缝线示意图。

@DOI: 10.1387/ijdb.041880jk

所以它们看到的星星可能是一条线段(而且是和晶状体缝线垂直的线段)——

啮齿动物、猫、狗、家猪、绵羊和牛的晶状体缝线是Y形的,

啮齿动物、猫、狗、家猪、绵羊和牛和人类的晶状体缝线示意图。

@DOI: 10.1387/ijdb.041880jk

所以它们看到的星星应该有6条腿——

Y形(上)的衍射图案(下)

只有包括我们人类在内的灵长动物的晶状体缝线是星形的。所以这样看起来,在这个地球上,只有灵长动物的眼睛才是真正的“星星眼”,自带放射模糊的滤镜效果。

1岁(左),9岁(中)和19岁(右)的狒狒的晶状体缝线。

对了最后说一句,如果你看到的星星(或者街灯)的爪爪越来越长,那意味着你的近视程度加深了。因为近视会放大晶状体缝线的滤镜效果,远视则会减少。在远视眼看来,星星的爪爪会被截肢;而在近视眼看来恒星的爪爪更长更妖娆,星味更足。

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