星辰的“荣耀”
你可曾在晴朗的夜空下,对满天的繁星赞叹不已呢?你也许留意到星星不但一闪一闪的,而且明暗不一,甚至颜色有别,正如圣经说:“这颗星的荣耀和那颗星的荣耀,也不相同。”(哥林多前书15:41)
为什么星星会有不同的亮度呢?为什么会有不同的颜色?比如白色、蓝色、黄色或红色?为什么它们会一闪一闪的?
星体的中心仿佛是个大型的核子反应堆,可以产生巨大的能量。这些能量会传导到星体的外层,再发散到太空,而且大部分都转变为可见光和红外线。你也许会感到意外,温度较高的星体呈蓝色,温度较低的则呈红色。为什么会有这种差别呢?
光是由无数微粒构成的粒子流,这些粒子称为光子。光也是一种能量,具有波的特性。温度较高的星体发散能量较高的光子,这些光子的波长较短,在光谱中的蓝端;温度较低的星体发散能量较低的光子,这些光子在光谱中的红端。我们看得见的太阳温度居中,所以发出的光主要是在光谱的中央,也就是绿色和黄色的光。那么,为什么太阳不是绿色的呢?因为太阳也发散大量可见光中其他波长的光,不同颜色的光混合起来,结果我们在太空中看见的太阳是白色的。
大气层为太阳“着色”
我们是在地球上隔着大气层看太阳的,因此太阳的颜色或多或少都受到大气层影响。在一天中的不同时间,太阳的颜色也会有所变化,例如,中午的太阳通常呈亮黄色,日出或日落时的太阳接近地平线,看上去呈橙色或红色。太阳的颜色之所以有这样的变化,是因为阳光受大气层中各种微粒、水蒸气和其他气体分子所影响。
大气层中的气体和微粒使阳光中的蓝光和紫光散射开去,因此天气晴朗时天空一片蔚蓝。由于蓝光和紫光被散射,中午的阳光主要是黄色的。当太阳接近地平线时,阳光会以最小的角度进入大气层,因此要穿越更厚的大气我们才能看见,途中有更多的蓝光和绿光被散射,结果日落的太阳呈火红色,十分艳丽。
多彩的夜空
我们凝望夜空时,能看到的多少都受视觉所限制。眼睛通过视锥和视杆这两种细胞来接收光线。视锥能够辨别颜色,但光线太暗时就无法运作了。视杆虽然对颜色并不敏感,却是极佳的感光细胞。事实上,在理想的环境下,一个视杆细胞可以感应到一个光子!人眼的视杆对波长较短的蓝光比较敏感,因此,当用肉眼看亮度较暗的星体时,我们可以看见蓝色的星星,却看不见红色的。幸好,我们还可以借助于别的工具来观赏星星。
通过望远镜,我们可以看见夜空中昏暗的天体,例如恒星、星系、彗星和星云。不过,我们所能看见的仍然受到大气层所影响。环绕地球运行的哈勃太空望远镜能解决这个问题。哈勃太空望远镜是科技上的一项杰作,天体的亮度即使只有肉眼能见的最暗天体的100亿分之1,也能被它探测得到!因此,哈勃太空望远镜可以拍摄到太空深处令人惊叹的天体,包括星系和由星际尘埃及气体构成的星云。
今天,有些地面望远镜足以跟哈勃望远镜媲美,在某些方面甚至比哈勃望远镜更优越。例如,这些望远镜运用先进的技术,可以不受大气的影响,让天文学家观测到更清晰的天象。凯克一号就是这样的望远镜。凯克一号望远镜安设在夏威夷岛的凯克天文台,是世上最大的望远镜之一。通过这个望远镜,澳大利亚悉尼大学的天文学家彼得·塔特希尔发现,在人马座中有个双星系统喷出尘埃云。从地球上看这个人马座是在银河系中心附近。
天文学家越深入观测太空,发现到的恒星和星系就越多。有多少呢?数不胜数!但我们的创造主耶和华上帝很清楚。诗篇147:4说:“他数算星辰的数目,一一点名呼召。”
先知以赛亚也说过类似的话。他的话还带出了一个跟科学事实完全一致的观点,那就是,上帝是用无穷的力量创造了物质宇宙。以赛亚说:“你们向天举目吧!这一切是谁创造的呢?是上帝创造的,他率领星辰如领大军,悉数号召,一一点名呼唤。他能力充沛,力量强大,所以连一颗星都不缺少。”(以赛亚书40:26)
以赛亚生活在大约2700年前,他怎么知道宇宙万物是来自上帝无穷的力量呢?当然不是他自己猜想到的,而是耶和华启示他写下来的。(提摩太后书3:16)因此,以赛亚和圣经其他的执笔者所做的一件事,任何科学课本或望远镜都没有做,就是让人知道:是耶和华上帝创造了美丽的星辰,给它们荣耀。
[第16页的附栏或图片]
为什么恒星一闪一闪的?
恒星之所以一闪一闪、忽明忽暗、忽左忽右,是因为受到大气层的空气扰动所影响,就像游泳池底一些发亮的小射灯一样。想想看,当水波动的时候,小射灯会怎样呢?一闪一闪的,就像恒星闪烁一样。不过,我们看较大的射灯时却不怎么受到水的波动所影响。行星就像较大的射灯一样。行星看上去比较大并不是因为实际比恒星大,而是因为距离地球较近。行星不怎么受到空气扰动所影响,看起来就不闪了。
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太空照片的颜色是真的吗?
凭着哈勃太空望远镜之助,我们可以看见科学家所拍的恒星、星云和星系的照片。这些照片色彩缤纷、令人赞叹。可是,照片的颜色是真的吗?其实照片是经过加工的,是科学与艺术的结合。哈勃望远镜接收到的影像是黑白的,却通过彩色滤镜拍摄下来。天文学家和成像专家再运用现代科技和软件(软体),把拍摄下来的影像做最后处理。有时,他们还能尽量按照他们认为的天体的自然颜色制作出图像来。a不过,有时为了使图像的某些地方更突出,方便进行科学分析,天文学家会故意改变图像的颜色。
[脚注]
a 当我们用望远镜观看夜空中较暗的天体时,眼睛的视锥细胞难以发挥作用,视杆细胞却可以发挥作用,让我们看得见天体,但视杆细胞并不能辨别颜色。
[图片]
黑白影像
红色
绿色
蓝色
三色合成后的图像
[鸣谢]
J. Hester and P. Scowen (AZ State Univ.), NASA
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麒麟座V838
[第16页的图片]
相互作用星系Arp273
[第15页的图片鸣谢]
NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration
[第16页的图片鸣谢]
V838: NASA, ESA, and H. Bond (STScI); Arp 273: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)