A csillagok fénye az égen egyetlen fénysugár, egy vonalon érkező egy foton széles fotonok sorozata?

Képzeld el fénysugár helyett egy vékony vízsugárral... úgy, hogy beraksz az útjába egy ventillátort, ami egy kicsit szétszórja.

Na, a beérkező vízcseppek pont olyan szórtak lesznek, mint a csillag fénye.

Képzelj el egy csonka kúpot, amelyiknek a kisebbik átmérője 2 mm, a nagyobbik átmérője 1-100 millió km, és a hossza úgy 4-1000 fényév között változik. A két utóbbi adat az éppen nézett csillag mérete és távolsága. Ez tele van fotonokkal, sűrűn, egymás hegyén-hátán, amik fénysebességgel száguldanak a nagyobbik karikától (csillag) a kisebbik karikáig (pupillád) ebben a hosszú tölcsérben. A kibocsátó felület az nagyjából cm2-enként tartalmaz 1.000.000x1.000.000 hidrogénatomot, sűrűn egymás mellé préselődve, amelyek mindegyike másodpercenként milliószor bocsát ki a szemünk által érzékelhető fotont.

Ebből állapítsd meg, hogy melyik fotonok tartoznak ugyanabba az egy fotonnyi széles sugárba, és vajon hány ilyen fotonsugár különíthető el egymástól a szemedbe érkező fénypászmában.

A Wikipédia szócikkben ez a fotonos megfogalmazás kicsit megtévesztő. A foton a fizikában a kvantált elektromágneses tér egy sajátállapotát jelenti, egyáltalán nem triviális elképzelni és gyakran az intuícióval ellentétesen viselkedik.

A csillagok szcintillációja szerencsére klasszikus optikai modell alapján megérthető.

A csillagok fénye térben rendkívül koherens, ami durván azt jelenti, hogy a lehető leginkább pontszerű fényforrások. Ha ezeket leképezzük, akkor elvileg egy pontszerű képet kapunk. A probléma, hogy a légkör fluktuációi elrontják a leképezést és időben változó elmosódást okoznak a pontszerű kép körül. Ez a szcintilláció.

A bolygók, vagy egyéb kiterjedtebb égi objektumok nem tekinthetőek már egyetlen pontforrásnak, a képük nagyon sok kis pontforrásból áll össze, amelyek külön-külön szcintillálnak. Ez a sok vibrálás kiátlagolódik és szemmel megfigyelve már állandónak látszik a kép.

¶