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说到夜空中最亮的恒星,很多人会不约而同地想到北极星,在大家的印象里,北极星极为明亮,能够在野外迷路时为我们指引方向。事实真是这样吗?其实,北极星只是一颗2等星,如果你观测过星空,就会发现比北极星亮的恒星还有很多!如果把全天的恒星按亮度排序,北极星大约只能排到第五十名左右!
全天的恒星是如何准确地根据亮度进行划分的呢?这里就要讲一讲关于星等的知识啦!
我们说到一颗星是几等星,一般都是指目视星等(视星等),用m表示。顾名思义,目视星等指的就是我们在地球上,用肉眼观测到的星星亮度。目视星等的由来,要追溯到公元前2世纪,当时古希腊有一位伟大的天文学家名叫喜帕恰斯(也有译名为依巴谷),他编制了西方的第一个星表,发现了岁差现象,还首次用“星等”来划分星星的亮度,在天文学领域取得了诸多成就。
在望远镜还未出现的年代,所有的天文观测都是用眼睛进行的。传说喜帕恰斯的视力非常好,他在观测恒星时把全天肉眼可见的恒星按照亮度分成了6个等级,1等星最亮,2等星稍暗……6等星表示的是人的眼睛能看到的最暗的星星。星等的数值越小,表示星星越亮,这个星等系统沿用至今。
两千年后,法国数学家布盖发明了测日光度计,用以比较天体的亮度。1857年,英国天文学家普森用光度计测出了恒星的亮度,并与星等进行了比较,他发现1等星的亮度是6等星的100倍!那么,星等相差一个等级,亮度差异就是(100) 1/5=2.512倍。根据人眼的生理特性,对亮度强弱的感受服从对数规律,因此星等之间的亮度关系可以用以下公式表示:
其中,E1和E2分别为两颗恒星的实际亮度,即单位时间单位面积接收到的辐射流,称为“照度”,这是用光度计测得的。而m1和m2分别表示两颗恒星的目视星等。
现在我们测定一颗星星的星等,会先用天文仪器测定星星的亮度,然后通过星等与亮度的换算公式计算出星等。英国天文学家普森为了更准确地测定星等值,还引入了“负数”表示更亮的星星,比如太阳的视星等为-26.75等,月亮满月时的星等为-13等,金星最亮时能达到-4.6等。当然,月球和金星本身是不发光的,它们是反射的太阳光。
夜空中最亮的恒星——天狼星的视星等为-1.45等,而北极星为2.02等,它们的实际亮度相差25倍!随着望远镜的发展,我们通过望远镜看到了比6等星更暗的天体,于是出现了7等星、8等星……大型望远镜甚至能观测到28等星。
视星等能代表恒星的真实亮度吗?答案是否定的!这就像我们夜晚看到的路灯,离我们近的路灯明亮耀眼,远处的路灯则呈现点点微光,然而实际上这些路灯亮度几乎相同。夜空中的恒星和我们的距离各不相同,我们是根据在地球上接收到的恒星“辐射流量”测得的恒星亮度,这和恒星距离有很大的关系,并不能反映出恒星真实的发光能力,比如:小犬座的南河三距离我们约11.4光年,视星等为0.38等;天鹅座的天津四距离我们约1400光年,视星等为1.25等;如果我们把它们放在同样的距离比较一下,就会发现天津四的真实发光能力是南河三的10000倍!南河三之所以看上去更亮,是因为它离我们更近。
那么如何测量一颗恒星真实的发光能力呢?我们知道恒星之所以会发光,是因为其核心在不断地进行热核反应,产生的能量不断地向外层转移,最终从恒星表面逸出,射向宇宙。要衡量恒星真正的发光能力,我们要测量的是恒星表面单位时间内辐射的总能量,这才是恒星的真实亮度,天文学上称其为恒星的“光度”。恒星的光度一般通过天文望远镜和辐射探测器进行测量。
为了能公平地比较不同恒星的光度,天文学上假设把所有恒星都放在同一个距离上,即10秒差距(pc)处。在这个距离上,我們看到的视星等大小,被称为绝对星等,用大写字母M表示。
秒差距
恒星之间的距离非常遥远,在测量恒星之间的距离时一般使用秒差距作为距离单位,英文用pc表示。1秒差距大约等于3.26光年。
太阳的绝对星等是4.83等,在地球上看,太阳光芒万丈,是所有恒星中最明亮的,因为它离地球最近。如果把太阳放在10秒差距处,它看上去就是一颗视星等为4.83等的暗弱的星星,这个视星等的恒星如果放在灯火辉煌的城市夜晚,我们几乎看不到它。而牧夫座大角星的绝对星等是-0.2等,和太阳相差大约5个星等,也就是大角星真实的发光能力是太阳的100倍,只不过它离我们很远,在我们看来它并没有太阳明亮。可以想象一下,如果把大角星放在太阳的位置将会怎样?我们的地球是否还能存在生命?此外,天文学家们还发现了很多比太阳亮的恒星,比如船底座的海山二,其光度约为太阳的500万倍!
牧夫座最亮的星——大角星绝对星等M,视星等m,恒星到太阳的距离D之间的关系可以用公式来表示:
M=m 5-51gD(D的单位就是秒差距)
了解了视星等与绝对星等的概念,你还觉得北极星是最明亮的恒星吗?看看全天最亮的21颗恒星表,你还可以用手机或电脑下载“虚拟天文馆”等软件模拟一下今晚夜空中有哪些亮星,它们都是几等星?然后试着找一个开阔的地方进行观测,看看你是否能找到它们。
全天的恒星是如何准确地根据亮度进行划分的呢?这里就要讲一讲关于星等的知识啦!
恒星亮度与视星等
我们说到一颗星是几等星,一般都是指目视星等(视星等),用m表示。顾名思义,目视星等指的就是我们在地球上,用肉眼观测到的星星亮度。目视星等的由来,要追溯到公元前2世纪,当时古希腊有一位伟大的天文学家名叫喜帕恰斯(也有译名为依巴谷),他编制了西方的第一个星表,发现了岁差现象,还首次用“星等”来划分星星的亮度,在天文学领域取得了诸多成就。
在望远镜还未出现的年代,所有的天文观测都是用眼睛进行的。传说喜帕恰斯的视力非常好,他在观测恒星时把全天肉眼可见的恒星按照亮度分成了6个等级,1等星最亮,2等星稍暗……6等星表示的是人的眼睛能看到的最暗的星星。星等的数值越小,表示星星越亮,这个星等系统沿用至今。
两千年后,法国数学家布盖发明了测日光度计,用以比较天体的亮度。1857年,英国天文学家普森用光度计测出了恒星的亮度,并与星等进行了比较,他发现1等星的亮度是6等星的100倍!那么,星等相差一个等级,亮度差异就是(100) 1/5=2.512倍。根据人眼的生理特性,对亮度强弱的感受服从对数规律,因此星等之间的亮度关系可以用以下公式表示:
其中,E1和E2分别为两颗恒星的实际亮度,即单位时间单位面积接收到的辐射流,称为“照度”,这是用光度计测得的。而m1和m2分别表示两颗恒星的目视星等。
现在我们测定一颗星星的星等,会先用天文仪器测定星星的亮度,然后通过星等与亮度的换算公式计算出星等。英国天文学家普森为了更准确地测定星等值,还引入了“负数”表示更亮的星星,比如太阳的视星等为-26.75等,月亮满月时的星等为-13等,金星最亮时能达到-4.6等。当然,月球和金星本身是不发光的,它们是反射的太阳光。
夜空中最亮的恒星——天狼星的视星等为-1.45等,而北极星为2.02等,它们的实际亮度相差25倍!随着望远镜的发展,我们通过望远镜看到了比6等星更暗的天体,于是出现了7等星、8等星……大型望远镜甚至能观测到28等星。
恒星光度与绝对星等
视星等能代表恒星的真实亮度吗?答案是否定的!这就像我们夜晚看到的路灯,离我们近的路灯明亮耀眼,远处的路灯则呈现点点微光,然而实际上这些路灯亮度几乎相同。夜空中的恒星和我们的距离各不相同,我们是根据在地球上接收到的恒星“辐射流量”测得的恒星亮度,这和恒星距离有很大的关系,并不能反映出恒星真实的发光能力,比如:小犬座的南河三距离我们约11.4光年,视星等为0.38等;天鹅座的天津四距离我们约1400光年,视星等为1.25等;如果我们把它们放在同样的距离比较一下,就会发现天津四的真实发光能力是南河三的10000倍!南河三之所以看上去更亮,是因为它离我们更近。
那么如何测量一颗恒星真实的发光能力呢?我们知道恒星之所以会发光,是因为其核心在不断地进行热核反应,产生的能量不断地向外层转移,最终从恒星表面逸出,射向宇宙。要衡量恒星真正的发光能力,我们要测量的是恒星表面单位时间内辐射的总能量,这才是恒星的真实亮度,天文学上称其为恒星的“光度”。恒星的光度一般通过天文望远镜和辐射探测器进行测量。
为了能公平地比较不同恒星的光度,天文学上假设把所有恒星都放在同一个距离上,即10秒差距(pc)处。在这个距离上,我們看到的视星等大小,被称为绝对星等,用大写字母M表示。
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秒差距
恒星之间的距离非常遥远,在测量恒星之间的距离时一般使用秒差距作为距离单位,英文用pc表示。1秒差距大约等于3.26光年。
太阳的绝对星等是4.83等,在地球上看,太阳光芒万丈,是所有恒星中最明亮的,因为它离地球最近。如果把太阳放在10秒差距处,它看上去就是一颗视星等为4.83等的暗弱的星星,这个视星等的恒星如果放在灯火辉煌的城市夜晚,我们几乎看不到它。而牧夫座大角星的绝对星等是-0.2等,和太阳相差大约5个星等,也就是大角星真实的发光能力是太阳的100倍,只不过它离我们很远,在我们看来它并没有太阳明亮。可以想象一下,如果把大角星放在太阳的位置将会怎样?我们的地球是否还能存在生命?此外,天文学家们还发现了很多比太阳亮的恒星,比如船底座的海山二,其光度约为太阳的500万倍!
牧夫座最亮的星——大角星绝对星等M,视星等m,恒星到太阳的距离D之间的关系可以用公式来表示:
M=m 5-51gD(D的单位就是秒差距)
全天最亮的21颗恒星
了解了视星等与绝对星等的概念,你还觉得北极星是最明亮的恒星吗?看看全天最亮的21颗恒星表,你还可以用手机或电脑下载“虚拟天文馆”等软件模拟一下今晚夜空中有哪些亮星,它们都是几等星?然后试着找一个开阔的地方进行观测,看看你是否能找到它们。