چرا ستاره‌ها چشمک می‌زنند (علت چشمک زدن ستاره‌ها)

چرا ستاره‌ها چشمک می‌زنند: علت چشمک زدن ستاره‌ها شکست نورشان هنگام گذر از جو زمین است. چگالی جو زمین با چگالی فضای بیرون از جو فرق دارد. وقتی نور ستاره‌ از فضای رقیق خلأ وارد جو زمین می‌شود، مدام در جهت‌های مختلف تغییر زاویه می‌دهد و آنگاه به نظر می‌رسد که ستاره‌ها چشمک می‌زنند. پس ستاره‌ها واقعا چشمک نمی‌زنند بلکه از دید ما چنین به نظر می‌رسند. در عین حال، ستاره‌ها چون بسیار از ما دور هستند، مثل نقطه‌های نورانی دیده می‌شوند. منابع نور نقطه‌ای در برابر شکست نور آسیب‌پذیرترند فلذا به نظر می‌رسد که سوسو می‌زنند. اگر زمین، جو یا هواکره نداشت، یا اگر می‌توانستیم مثل فضانوردان از جو زمین خارج شویم، آنگاه می‌دیدیم که همه ستاره‌ها نور ثابتی دارند و سوسو نمی‌زنند. در ادامه علت چشمک زدن ستاره‌ها را دقیق‌تر بررسی می‌کنیم. ضمنا منظورمان از شکست نور توضیح می‌دهیم.

چنانچه با مبحث شکست نور آشنا نیستید، می‌توانید ابتدا از فهرست عناوین مقاله به بخش «شکست نور یعنی چه؟» مراجعه کنید و سپس مطالعه مقاله را پی بگیرید.

چرا ستاره‌ها چشمک می‌زنند: شکست نور و نقطه‌ای بودنِ منبع نور

دو عامل مهم سبب می‌شود که ما ستاره‌ها را چشمک‌زن ببینیم:

• جو زمین (که سبب شکست نور می‌شود)
• ریز بودن ظاهریِ ستاره‌ها (که سبب می‌شود شکست نورشان در برخورد با جو زمین بیشتر به چشم بیاید)

در ادامه، هر دو عامل را توضیح می‌دهیم.

جو زمین عامل شکست نور ستاره

خط سیر نور در همه محیط‌ها یکسان نیست، زیرا گاهی چگالی محیط‌ها متفاوت است. مثلا اگر نور از هوای رقیق وارد هوای غلیظ شود، زاویه تابش‌اش تغییر می‌یابد. جو زمین در مقایسه با فضای خلأ غلیظ‌تر و چگالیش بیشتر است. درنتیجه، ضریب شکست نور نیز در آنها یکسان نیست. در عین حال، لایه‌های مختلف جو زمین نیز چگالی متفاوتی دارند و متغیر هستند. پس، وقتی نور ستاره از جو غلیظ و چندلایه‌ی زمین می‌گذرد، مدام در جهت‌های مختلف تغییر زاویه می‌دهد و اصطلاحا می‌شکند. بعضی از پرتوها به چشم ما می‌رسند و برخی دیگر منحرف می‌شوند و به چشم ما نمی‌رسند. به همین علت به نظر می‌رسد که ستاره‌ مدام چشمک یا سوسو می‌زند.

ریز بودن ظاهری ستاره‌ها

ستار‌ه‌ها اجرام بسیار بزرگی هستند اما چون بسیار از ما دور هستند، مثل نقطه‌های نورانی به نظر می‌رسند. نورهای نقطه‌ای در برخورد با جو زمین به‌راحتی می‌شکنند و مدام در جهت‌های مختلف پراکنده می‌شوند. به همین علت از دید ما ساکنان زمین چنین به نظر می‌رسد که ستاره‌ها اصطلاحا چشمک یا سوسو می‌زنند و نورشان کم و زیاد می‌شود. بعضی از ستاره‌ها که بسیار از ما دورترند، چنان ریز به نظر می‌رسند که وقتی به آنها می‌نگرید گمان می‌کنید مدام محو می‌شوند و سپس مجددا ظاهر می‌شوند.

اگر ستاره‌ها آنقدر به ما نزدیک می‌بودند که به‌جای نقطه مثل دایره‌های کوچک به نظر برسند، دیگر چشمک نمی‌زدند، زیرا پرتوهای نور از تمام سطح دایره به سمت ما می‌تابید و آنگاه حتی اگر بخشی از پرتوها دچار شکست می‌شدند، بخش دیگری از پرتوها به چشم ما می‌رسیدند و ما نهایتا آنها را ثابت می‌دیدیم.

سیاره زهره (ناهید) به همین علت چشمک نمی‌زند. سیاره زهره بسیار کوچکتر از ستاره‌هاست اما چون بسیار به ما نزدیک‌تر است، ما آن‌را به‌شکل دایره‌ای کوچک می‌بینیم. نور از تمام سطح دایره به‌ چشم ما می‌رسد. لذا وقتی بخشی از پرتوهای قرص نورانیِ زهره در برخورد با جو زمین منحرف می‌شود، نورِ بخش‌های دیگری از دایره کماکان به چشم ما می‌رسد و شکست نور را جبران می‌کند. درنتیجه سیاره زهره از دید ما ثابت به نظر می‌رسد و سوسو نمی‌زند. ماه و خورشید نیز به همین علت چشمک نمی‌زنند. اندازه ظاهری ماه و خورشید چنان بزرگ است که شکست نور آنها در برخورد با جو زمین اصلا به چشم نمی‌آید. پس هرچه منبع نور از نظر ظاهری کوچکتر باشد، اثر ناشی از شکست نور، بیشتر به چشم می‌آید.

چرا بعضی از ستاره‌ها بیشتر و بعضی کمتر چشمک می‌زنند؟

در اثر دو عامل ممکن است بعضی از ستاره‌ها بیشتر و شدیدتر و برخی دیگر کمتر و خفیف‌تر چشمک بزنند:

1. فاصله ستاره: بعضی از ستاره‌ها بسیار دورتر هستند و به‌شکل نقطه‌های بسیار ریزتری به نظر می‌رسند. گفتیم که منابع نور نقطه‌ای به‌راحتی از پدیده شکست نور تاثیر می‌پذیرند و هرچه اندازه ستاره ریزتر به نظر برسد، چشمک‌زدنش شدیدتر خواهدبود و حتی ممکن است گاهی به نظر برسد که محو می‌شود و مجددا بازمی‌گردد!
2. موقعیت ستاره نسبت به ناظر: مجددا تصویر ۱ را ببینید و توضیحاتش را مرور کنید. گفتیم که اگر ستاره از دید ما در راستای افق باشد، یعنی به افق زمین نزدیک‌تر باشد، پرتوهایش مسافت بیشتری را در جو زمین می‌پیمایند و طبیعتاً شکست نور بیشتری را تجربه می‌کنند. اما پرتوهای ستاره‌هایی که بالای سرمان هستند، مسافت کوتاه‌تری را در جو زمین می‌پیمایند تا به چشم ما برسند و لذا خفیف‌تر چشمک می‌زنند.

با توضیحی که ارائه شد، اکنون می‌توان به پرسش‌های دیگر از این نوع نیز پاسخ داد. در ادامه چند نمونه از چنین پرسش‌هایی را پاسخ می‌دهیم.

چرا ستاره‌ها چشمک می‌زنند اما سیاره‌ها چشمک نمی‌زنند؟

ستاره‌ها در مقایسه با سیاره‌ها بسیار بزرگتر هستند و شدت نورشان نیز بسیار بیشتر است. در واقع، ستاره‌ها نور و گرما تولید می‌کنند اما سیاره‌ها فقط نور خورشید را منعکس می‌کنند. پس چرا ستاره‌ها چشمک می‌زنند اما سیاره‌ها نه؟ زیرا سیاره‌ها به سبب نزدیکتر بودن‌شان به زمین، اغلب نه به شکل نقطه بلکه به شکل قرص یا دایره‌های کوچک دیده می‌شوند، یعنی قطر ظاهری‌شان بیشتر است. لذا حتی اگر بخشی از نور سیاره بشکند و به چشم ما نرسد، نور از بخش‌های دیگرش به ما می‌رسد و شکست نور را جبران می‌کند.

البته سیاراتی که به سبب کوچکی یا دورتر بودن‌شان از زمین به‌سختی دیده می‌شوند نیز تا حدی سوسو می‌زنند. برای مثال، مریخ، زهره، زحل و مشتری چشمک نمی‌زنند. اما عطارد (تیر) چون سیاره کوچکتری است و نور ضعیف‌تری دارد، شبیه نقطه کوچکی است و معمولا چشمک می‌زند.

ستاره‌ها نیز همان‌گونه که گفتیم به‌سبب فاصله زیاد، اندازه ظاهری کوچک و نور ضعیف‌شان سوسو ستاره‌ها نیز همان‌گونه که گفتیم به‌سبب فاصله زیاد، اندازه ظاهری کوچک و نور ضعیف‌شان سوسو و نقطه‌ای است. بعضی از ستاره‌ها چنان ریز می‌نمایند که گویی مدام ناپدید می‌شوند و سپس مجددا ظاهر می‌شوند.

خورشید هم ستاره است اما چرا خورشید چشمک نمی‌زند؟

گفتیم که قُطر یا اندازه ظاهری منبع نور در میزان ثبات یا بی‌ثباتی نور موثر است. خورشید در مقایسه با دیگر ستاره‌ها بسیار به زمین نزدیک‌تر است و طبیعتاً ما آن‌را به‌شکل قرص بزرگی می‌بینیم که نور از تمام سطحش به سمت ما می‌تابد. طبیعتا نور خورشید نیز هر لحظه در برخورد با جو زمین می‌شکند و در جهت‌های مختلف می‌پراکند؛ بعضی از پرتوها که انحراف بیشتری دارند، به چشم ما نمی‌رسند و بسیاری دیگر با چشم ما تلاقی می‌یابند. لذا نهایتا ما نور خورشید را ثابت می‌بینیم.

چرا ماه که از ستاره‌ها کوچکتر است چشمک نمی‌زند اما ستاره‌ها چشمک می‌زنند؟

گفتیم که اندازه ظاهری منبع نور مهم است. ماه بسیار بسیار از ستاره‌ها کوچکتر است اما چون بسیار به ما نزدیکتر است، اندازه ظاهریش بسیار بزرگتر از ستاره‌ها به نظر می‌رسد. اندازه ظاهری ماه چنان بزرگ است که حتی وقتی به‌شکل هلال است نیز مساحت ظاهری زیادی دارد و نور از تمام سطح آن سمت ما می‌تابد. نور ماه در برخورد با جو زمین دچار شکست می‌شود و پرتوها در جهت‌های مختلف می‌شکنند. بعضی از پرتوها طوری می‌شکنند که در راستای خط دید ما حرکت می‌کنند و به چشم ما می‌رسند و برخی دیگر نه. لذا نهایتا ما نور ماه را ثابت و نه چشمک‌زن می‌بینیم.

شکست نور یعنی چه؟

تا وقتی که چگالی محیط یک‌دست و یکنواخت باشد، نور همواره در خط مستقیم حرکت می‌کند. اما اگر نور در ادامه حرکتش به محیطی با چگالی متفاوت برخورد کند، مقداری تغییر زاویه می‌دهد و اصطلاحا می‌شکند. میزان شکست نور به میزان اختلاف چگالی دو محیط بستگی دارد. هرچه اختلاف چگالی دو محیط بیشتر باشد، نور با زاویه شدیدتری می‌شکند و برعکس.

عکس ۲ را بنگرید. احتمالا شما نیز منظره‌های مشابه آن‌ را بارها دیده‌اید. در عکس ۲ اگر با زاویه مایل لیوان را بنگرید، به نظر می‌آید که مداد داخل آب شکسته است. علتش چیست؟ علتش همان پدیده شکست نور است. چگالی هوا با چگالی آب یکسان نیست. نوری که از محیط داخل آب به چشم شما می‌رسد و نوری که از فضای بیرون از آب سمت شما می‌آید، اختلاف زاویه دارند. لذا به نظرتان می‌رسد که مداد دوتکه است.

جو زمین نیز با نور ستاره‌ها چنین می‌کند. در خارج از جو زمین، فضا بسیار رقیق و تقریبا یکنواخت است. پس نور در مسیر مستقیم سیر می‌کند. اما جو زمین لایه غلیظی است و چگالی آن با فضای خارج فرق دارد. در عین حال، خود جو نیز یک‌دست و یکنواخت نیست بلکه لایه‌لایه است و چگالی لایه‌ها متفاوت از یکدیگر است. درنتیجه وقتی نور از لایه‌های جو عبور می‌کند، مدام در جهات مختلف می‌شکند.

جمع‌بندی: علت چشمک زدن ستاره‌ها چیست؟

گفتیم که دو عامل در چشمک زدن ستاره‌ها نقش اساسی دارند: یکی شکست نور ستاره‌ها در عبور از جو زمین و دیگری ریز بودن ستاره‌ها از نظر ظاهری که سبب می‌شود شکست نور آنها در برخورد با جو زمین بیشتر به چشم بیاید. گفتیم که چگالی جو زمین با چگالی فضای خلأ فرق دارد و به همین سبب وقتی نور ستاره از فضای خلأ وارد جو متغیر زمین می‌شود، مدام در جهت‌های مختلف می‌شکند. در عین حال، گفتیم که اگر ستاره‌ها باندازه کافی به ما نزدیک می‌بودند، نه به‌شکل نقطه بلکه به‌شکل دایره‌های کوچک دیده می‌شدند و آنگاه شکست نورشان کمتر به چشم می‌آمد و مثل سیاره زهره ثابت به نظر می‌رسیدند.

جالب است بدانیم که چراغ‌های دوردست نیز شب‌ها به همین علت چشمک می‌زنند. چراغ‌های دوردست نیز مثل ستاره‌ها منبع نور نقطه‌ای محسوب می‌شوند که نورشان در برخورد با لایه‌های مختلف هوا پیاپی دچار شکست می‌شود و چنین به نظر می‌رسد که سوسو می‌زنند.