李雨奇
晴朗的夜晚,我們抬頭看夜空,可以看到繁星點點。仔細(xì)觀察,可以看到有的發(fā)黃,有的發(fā)紅,有的發(fā)青,卻極少能看到紫色的星星。這是為什么呢?
被遮住的紫光
要了解這一點,我們首先來看看紫色光的特點。
我們眼睛所看到的光的顏色,是由光源輻射出的電磁波的波長決定的。大多數(shù)人的眼睛可以感知的波長在400納米到760納米之間,也有少數(shù)人能感知到380納米到780納米之間的電磁波。在彩虹的七種顏色中,紅光波長最長,為622納米到770納米之間,接下來依次遞減,紫光波長最短,為350納米到455納米之間。當(dāng)不同波長的光相交在一起時,短波長的光容易被長波長的光覆蓋。也就是說,紫色光最容易被其他顏色的光覆蓋。
常見的例子是鉀離子的焰色反應(yīng)。透過藍(lán)色鈷玻璃,我們可以看到金屬鉀在空氣中燃燒的火焰是紫色的,這也是鉀離子焰色反應(yīng)的本色。但是,如果不透過藍(lán)色鈷玻璃觀察,我們看到的火焰會是黃色的,這是由于鉀的化合物中?;煊锈c的化合物,而鈉離子燃燒的火焰顏色是黃色的,波長較長的黃色掩蓋了波長較短的紫色,所以要觀察到紫色火焰,需要用藍(lán)色鈷玻璃濾去黃光。
恒星分類
那么,天空中星星的紫光,也是被其他波長較長的光遮住了嗎?
事實上,雖然在天文學(xué)詞匯中,紫色星辰并不令人陌生,太空中和地球上一樣有許多物質(zhì)是紫色的,但目前為止天文學(xué)家們還沒發(fā)現(xiàn)過真正發(fā)出紫光的星星。
原因是,我們所能看到的星星大部分是恒星,恒星由于溫度不同,輻射出的光的顏色也不同:溫度越低,電磁輻射的波長越長,可見光的顏色越趨于紅色,而溫度越高,則越趨于紫色。天文學(xué)家將恒星按可見光光譜特征分類,最低溫的恒星肉眼看起來是橙紅色,其次是橙黃色,再者是黃白色、白色和藍(lán)白色,而最高溫的是藍(lán)色。所有我們能看見的恒星顏色在光譜中構(gòu)成了一條叫做“普朗克軌跡”的曲線,而這條曲線上,并不存在紫色恒星。
有一種說法支持紫光被遮蓋說,這種說法認(rèn)為由于發(fā)出紫光的恒星也發(fā)出藍(lán)光,而波長較長的藍(lán)光遮蓋了紫光,因此,人眼主要感知到的是藍(lán)光。但是,如果恒星本身發(fā)出的是紫光,科學(xué)家應(yīng)該給紫色恒星一個分類才對,就像科學(xué)地說明鉀離子的焰色反應(yīng)實際發(fā)出的是紫光而不是我們看到的黃光一樣。另外,普朗克軌跡是由一個函數(shù)表達(dá)式計算出來的軌跡,目前科學(xué)家甚至都還沒發(fā)現(xiàn)屬于這條軌跡末端溫度最高分類的O0和O1恒星,即接近湖藍(lán)色的恒星,就更不用說紫色的恒星了。
為什么會看到紫星
但是,用天文望遠(yuǎn)鏡仰望星空,我們會發(fā)現(xiàn)仙后座有這樣一對雙星,其中的主星是一顆明亮的白色星,而輔星顯現(xiàn)出丁香紫色。在其他情況下,也偶然會聽到有人說看到了紫色的星星。那么,究竟是天文學(xué)家的分類漏掉了處于紫色光譜的恒星,還是這些人看錯了呢?
首先,天文學(xué)家指出,其實仙后座的這顆星本身所發(fā)的光并不是紫色的,而是淡藍(lán)色。之所以我們看到了丁香紫,是“同時色彩對比”所造成的錯覺。同時色彩對比,是指當(dāng)兩種顏色同時并置在一起時,雙方都會把對方推向自己的補(bǔ)色,比如:紅和綠并置,紅的更紅,綠的更綠;黑和白并置,黑的更黑,白的更白。我們會觀測到丁香紫色,其實是雙星并置時,眼睛在其主星白光的強(qiáng)烈對比下受到欺騙,輔星顯現(xiàn)出丁香紫色。當(dāng)這對雙星的相對位置換一個角度發(fā)生變化時,我們就不會觀測到丁香紫,而是淡藍(lán)色了。
其次,從我們眼睛對色彩的感知來分析其他紫星的可能情況。人的視網(wǎng)膜中存在兩種感光細(xì)胞,桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。桿狀細(xì)胞只能接收微光,不能分辨顏色,在夜晚處于活躍狀態(tài)。錐狀細(xì)胞中有不同折疊方式的視蛋白,可以對不同波長的光產(chǎn)生感光信號,傳遞給大腦后形成我們的顏色認(rèn)知。人類有三種視蛋白,所以錐狀細(xì)胞也分為接收短波長的短錐細(xì)胞(分辨藍(lán)色)、接收中波長的中錐細(xì)胞(分辨綠色)和接收長波長的長錐細(xì)胞(分辨紅色)。所以,就像人與人不會有兩個同樣的指紋一樣,我們的視覺體驗也是高度主觀,獨一無二的。所以,如果我們聽別人說他們看見了紫色的星星,那也有可能是真的。
最后,不要忘了這些星光到達(dá)我們的眼睛,經(jīng)歷了多么漫長的歷程。除了時空彎曲和引力作用,地球的大氣層和望遠(yuǎn)鏡鏡片的顏色都會影響光的顏色,就連太陽,也會有從早晨的咸鴨蛋黃,到中午的雪白,再到落日前的暗紅的顏色變化,何況是其他更遙遠(yuǎn)的星星呢。