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星星到底有几个角?五角星最早是齿轮

2024-07-11 16:30:01

五角星,是我们日常生活中最常见的星星图案。不过很多时候,我们也会把星星画成十字形的“四角星”,或者六角的“六芒星”。你有没有好奇过,星星到底有几个“角”,这些“角”又是从何而来?

每个人眼中的星星,角都不一样

所有肉眼可见,且看上去明显小于太阳和月亮的天体,都被统称为星星。在万有引力和天体自转的作用下,这些天体大都是近乎标准的圆球状,显然并没有长角。

但是在人眼看来,星星却常会发散出多道锐利光芒。这些光芒称为“星芒”,就是绘画中“星星长角”的来源。不仅星光如此,远处的路灯,黑暗中的手电,也往往带着这样的“星芒”。用照相机去拍摄,星芒还会更加清晰——这就很奇怪了,星星明明是球体,路灯和手电里的灯泡也多为球形,为什么会发出针状的光芒来?

其实这些都是光学效应:当光束穿过窄缝时会发生衍射,形成垂直于窄缝的两条衍射光。光源越亮缝隙越小,衍射就越明显。把眼睛眯成一条缝去看小灯泡,能看到灯泡“射出”两道星芒,一条朝上一条朝下,都垂直于眼皮缝,这就是因为衍射。

而人以及一些哺乳动物眼中的晶状体,天然就带有三条小“缝隙”。医学上多称为“缝合线”或“Y字缝”,是晶状体纤维相连接的地方。这三条缝拼在一起,呈“Y字形”。当人眼看向明亮的点光源,每条缝都会衍射出两道星芒,三条缝一共就衍射出六道星芒——所以大部分人看到的星星,都长着六个“角”。

但每个人眼睛里的缝合线,形状都会有些差别。所以每个人看到的星芒,也都有着不同的排布和粗细。甚至同一个人的左右眼,看到的星芒也是不同的。而且随着年龄增长,缝合线还会变得更复杂,发散出更多小纹路,每个小纹路也会带来两道微弱星芒。所以年纪越大,看到的星芒也就越多,可能会是八角星、十角星等等。

拍到几角星,光圈说了算

除了窄缝,光束穿过小孔时也会产生明显衍射。如果是三角形小孔,三角形的每条边都会产生两道垂直星芒,远处一看就是六芒星了。而有四条边的小方孔,衍射出来的却不是八角星——四条边确实会产生八道星芒,但因为互相重叠,看上去会是十字形的四角星。

光圈叶数与星星图案的关系

小孔的边数越多,衍射出的星芒也就越多。当边数多到接近圆形,就会有非常多条星芒绕小孔一周,组合成一圈光晕。因此光束穿过圆形小孔,衍射光会均匀发散成更大的圆斑,不会有锐利的星芒。人眼的瞳孔几乎就是正圆,我们看星星或灯泡时,会觉得光源周围还有一圈光晕,就是这个原理。

而照相机上对应瞳孔的结构是光圈,常见的光圈一般是5~9个叶片,会形成五边形到九边形的小孔。其中五边形光圈会衍射出十角星,六边形光圈的十二道星芒,重叠后形成六角星——因此相机拍摄星星和路灯时,最常见的就是六角星和十角星。

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五角星:其实我是齿轮

经过前面的分析,我们已经知道,星芒的数量必定是偶数。因此无论肉眼去看星星,还是用相机拍摄,都不会出现三角、五角、七角等星芒类型。因此今天全世界都流行的五角星,在近代以前却很少用来象征星星。

比如中国以及日本等东方文明,传统上五角星图案,只象征“金木水火土”五行,并不用来表示星星。至于中国古代的星图,大多画成一个个的小圆点,显然是对星球及其光晕的准确表现。欧洲古代也有五角星,多用来象征耶稣身上的五处伤口,也可以代表马刺上的齿轮。而欧洲古人画星星时,还是以六角星和八角星最常见。

中国传统星图都是圆点连线

欧洲传统绘画中,以六芒星表示星星最为常见。

古苏美尔人将星星画成八角星

中世纪的欧洲贵族,流行用各种图案装饰盾牌,做成家族标志,称为纹章或盾徽。齿轮和星星,都是盾徽上常见的图案。18世纪前后,这两种图案开始混淆,常统称为“星星”。比如美国国父华盛顿,其家族盾徽上就画着五角齿轮。而华盛顿家的盾徽,被认为是美国国旗“星条旗”灵感来源之一。直到今天,美国国旗的左上角都缀满了五角星,每颗星星都象征着一个州——然而追根溯源,这些可能并不是星星,都是五角齿轮。

华盛顿家族盾徽

华盛顿家族盾徽

到了20世纪初苏联建立,红色五角星又成为苏联红军的象征,并登上了苏联国旗。美国和苏联两个超级大国,都将五角星画在国旗上。这让五角星一时间风头无两,开始在全世界大流行。我国1949年制定国旗时,也将五角星画上了国旗。今天全球190多个国家中,有50多个国家国旗都带五角星。

初版美国国旗,十三颗五角星象征当时美国的十三个州。

澳大利亚国旗上的星星是七芒星

以色列国旗上有六芒星


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