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喜见星虹和光塔

在宇宙飞船高速航行时可以看到星虹  随着宇宙飞船的飞行速度不断提高,从舷窗外闪过的星星,一个个变成向前倾斜的飞镖,它们在前进的水平方向上的尺度被压缩了,而在与前进方向垂直的上下方向上则被拉长了,因而由原来的圆形变成了弯勾形,而且向视野中心靠拢。

  这是为什么?圆形变弯勾形是由爱因斯坦广义相对论的速度效应造成的。而向前倾斜则是由光行差效应造成的。大家都会有这样的经验,在雨中行车,会感到雨滴是从前上方斜着落下来的,那就是光行差效应。

  在宇宙中高速航行,光行差效应和其它效应的组合,还会造成绝世美景。在飞船速度达到97%以上后,通过舷窗向后看,一个星星也看不到。原来,所与星星都跑到飞船前面去了,而且一个个都改变了原来的颜色,按蓝、白、黄、橙、红色,从正前方中心点向两边呈弯弓状排开,真像旧戏中主帅出场时,站在舞台两边跑龙套的队伍。其实,这些比拟都是蹩脚的,它就是用言辞难以形容的星虹!

  星星都跑到飞船前面去了,这当然是光行差效应,而星星改变颜色则是光的多普勒效应造成的。由于星光与宇宙飞船有相对运动,它们的波长和频率会发生变化。在飞船后面的星星,远离飞船而去,星光的波长变长,频率变小,因此,其光谱向红端移动,即发生“红移”,颜色逐渐变红;而在飞船前面的星星,高速向飞船靠近,星光的波长则缩短,频率增高,因此,其光谱向蓝端移动,即发生“蓝移”,颜色逐渐变蓝。由于在飞船正前方的星光,特别是视野中央最前方的星光,相对飞船而来的速度最高,蓝移最大,不管原来是什么颜色,都因蓝移而一律呈蓝白颜色。而飞船后边的星光,由于都以极高速度远离而去,则不管原来是什么颜色,都一律按远近距离呈黄、橙、红色排列,这就形成了星虹。

  在宇宙飞船的速度无限接近光速时,就像在地球上日落西山之后,天空逐渐变暗一样,在宇宙飞船前面的星虹逐渐消失,整个宇宙空间逐渐黑暗下来。

  就在这时,最后的奇迹出现了,在飞船前方出现一个光点,像是在黑暗中指引宇宙飞船前进方向的灯塔。

  这又是为什么?原来,这时在飞船前后的星光,都分别蓝移或红移出了可见光波段,看不见了,而宇宙大爆炸时遗留在空间的微波背景辐射却频移到了可见光波段,并集中在正前方形成一个亮点。


宇宙礼花好壮观  宇宙航行无易事

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