星星都是球形,为什么站在地面抬头看会是四角的形状?
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发布时间：2022-05-14 16:41
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时间：2023-10-13 17:15
为什么我们要用五角星来代表星星？这可能是一个数学问题，因为我们笔尖不用离开纸面，一笔五画就可以画出一个五角星。你可能不一定注意过，但是这样的效率高得可怕，要知道画一个最简单的空心三芒星，都需要六画。
天天画五角星，或许都忽略了它的好处。
需要六画的空心三芒星。
当然我们还有很多很多其它的手段来表现星星。譬如最简单的，用两条直线组成的四芒星、四条直线组成的八芒星，复杂的话则感觉根本没有上限，有些人会一层层地描绘星星的“星芒”，直到实在画不下了为止。
约翰·拜耳《测天图》局部——看上去就亮得不成样子的那颗，是全天第九亮星参宿四。
然而从物理上来说，星星都是远在天边的巨大火球，绝大部分星星都是完美的球形，除了刚刚我们提到的参宿四。参宿四是一颗剧烈膨胀的红色超巨星，和其它恒星相比，它一点也不圆，但是和五角星比较起来，它还是圆墩墩的，看不出一丝棱角。
参宿四的艺术想象图，这幅图的尺标是整个太阳系。
你可能会说：“我们有图有*啊，你看看哈勃望远镜照出来的照片，星星都是有星芒的！”但是照片所表现的，真的是*吗？
哈勃空间望远镜所拍摄的最著名的照片之一，M16鹰星云的局部。图中的每颗星星，都长着四个长长的角。
实际上，照片只是通过特定仪器，在几种介质上记录下的物体的像而已，很多很多的光学现象会影响记录的准确性。光线在镜头镜片间的反射造成的“炫光”、不同颜色的光在镜头玻璃中的折射率不同而导致的“紫边”，在现实中都是不存在的。给星星装上角的，是另外一种光学现象——衍射。
月球登陆器的照片也少不了炫光的影响。左上角的大光球在事实上是不存在的，右下角那几个蓝紫色、红色的暗色光晕也是。对，别以为哈苏相机上装上最好的蔡司镜头，就不会产生炫光了！
光的衍射，指的是光有绕过物体，被物体后正后方的眼睛观测到的能力，这是光波粒二相性的表现之一。不要害怕，我们不会太过纠结于这个艰深的知识点，我们只需要由这个点衍生出的光的衍射图样就好。
单色激光通过狭缝或者光栅形成的衍射图样。
当然，这里我们也不打算来计算不同波长的单色光衍射图样会有什么差别，只需说一个结论就好：用相机拍摄一个点光源，如果光源和底片之间存在一条直线障碍的话，照片上的点光源影像就会产生一条与之垂直的，中间亮两边逐渐变暗的细线。
大概就是这样。
是不是感觉有的衍射图样似曾相识？是不是有的光斑和之前哈勃望远镜照出来的一毛一样？
哈勃太空望远镜组装时的照片，最左边那一坨黑色的圆柱形是望远镜的二级镜片，支撑它的八根（特别细的）黑色支架，从正面看，其实等效于上图的图5。望远镜拍出来的星芒与衍射图样类似，也就再正常不过了。
对，这就是哈勃望远镜的结构导致的。哈勃这样的反射型望远镜需要一个置于主反射镜正前方的二级镜片，这组镜片不可能凭空出现在那里，必然有支撑结构，而那四根支撑，就成为了孕育星芒的温床。来看一架稍微简单一些的牛顿反射望远镜吧：
就是前面那个细小的十字形结构，给照片里的星星插上了美妙的星芒。
实际上，这种物镜的支持结构使用三条支架的也很多，所以看见六芒星（这里我们说的不是大卫星“✡”）也不要太过惊讶：
一张向日葵星系（M63）的照片，六射星芒十分显眼。
如果光学系统里没有这讨厌的支架，譬如说我们用折射望远镜，或者更简单一些，直接用相机，来拍星星呢？有的时候，我们的确可以避免这些本不该存在的星芒，但是有的时候星芒依然不请自来，这是咋回事儿？
是的，有星芒的可以不只是星星。
这次捣乱的依然是阻挡光线的结构，不是位于视场的中间，而是边缘。熟悉相机的朋友一定知道相机里有一个叫做“光圈”的结构，这个结构是用来控制进入镜头的光量，进而影响和照片亮度和景深的结构。因为光圈本身结构的*，收小的光圈都是多边形的，而正是这样的多边形，造成了衍射。
正如反射望远镜支架数量各不相同，镜头光圈的页片数量也是各种各样的，因此照出来的星芒也是五花八门。一般来说，偶数片光圈页片的镜头拍出来的星芒和光圈页片数相同，而奇数页片的镜头拍出来的星芒数则是光圈页片的两倍。
光圈如果是圆形的，或者全开光圈的话，其实是可以避免星芒出现的。
说到底，我们之所以能在照片上看到星芒，都是因为器材的光学缺陷。但是在相机、望远镜发明之前，似乎大家画星星的时候也都长着“角”？上文引用的拜耳《测天图》成书于1603年，那时候望远镜还没有被发明出来呢！
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时间：2023-10-13 17:15
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时间：2023-10-13 17:16
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时间：2023-10-13 17:17
