視星等的概念
晴朗的夜晚,點點繁星,有明有暗。天文學家用“視星等”來區分它們的明亮程度。整個天空肉眼能見到的大約有6000多顆 恆星。將肉眼可見的星分為6等。肉眼剛能看到的定為6等星,比6等亮一些的為5等,依次類推,亮星為1等,更亮的為0等以至負的星等。 視星等,是指觀測者用肉眼所看到的星體亮度。視星等的大小可以取負數,數值越小亮度越高,反之越暗。值得注意的是,視星等既與星體的發光能力(光度)有關,也與星體距離觀測者的距離有關。因此,暗弱、甚至不發光的星體可以擁有很低的視星等,如滿月時月球的視星等約為-12;而發光能力很強的星體常常擁有很高的視星等,是因為它們往往與地球有著上萬光年的距離。視星等的意義
在地球量度之星的亮度等級。物體越近顯得越亮;物體越遠顯得越暗。例如:近的燭光比遠的街燈顯得還要光亮些。視星等不能作為量度真實光亮度的指標。視星等只能量度物體表面上的光亮度(在地面上接收到的光能量)。星圖上所示的星等數反映了我們看到的恆星的亮暗不同,星等數越小, 星星越亮。這個星等數並不反映恆星本身真正發出的光度大小,因為這裡沒有考慮恆星的距離(同樣發光度的恆星,距離越遠,我們看到的視亮度越小),所以我們把這個星等數叫作視星等。根據長時間的觀測,肉眼剛能看到的星為六等星。視星等從一等到六等,等級相差5等,視亮度相差100倍。可見兩顆星等數相差一等,它們的視亮度相差2.512倍。
恆星的光度
恆星的真正亮度還用光度表示。光度就是恆星每秒鐘輻射的總能量。恆星的光度由它的溫度和表面積決定,溫度愈高光度愈大;恆星的表面積愈大光度也愈大。恆星的大小和溫度是決定恆星光度的兩個重要物理量。恆星的光度與 絕對星等之間存在著密切的關係。絕對星等相差1等,光度相差2.512倍。例如絕對星等1等星的光度是絕對星等2等星的光度的2.512倍,是絕對星等6等星的100倍。這和星等與視亮度之間的關係是類似的。天文學家把光度大的恆星叫做 巨星,光度小的稱為 矮星。光度比巨星更強的叫超巨星。從表面積愈大光度也愈大的規律可以知道,光度大的巨星,體積也大,光度小的矮星,體積也小。太陽是一顆黃色的矮星,相比之下光度比較弱。但還有比它更弱的矮星。
![天狼星的伴星:白矮星-內部結構模型圖](/img/0/679/nBnauM3XyEjNyADM2QDN4QDN3MTM2MDO0YTMxADMwAzMxAzL0QzLwAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
光度用每秒輻射 爾格(爾格/秒)來表示。不僅適用於光學波段,也適用於其它波段,如紅外、紫外、射電、X射線及γ射線波段。
全天星圖上通常標記出五等以上的星,通過這些較亮的星,認識星座的形狀,從而熟悉星空。大的星圖上標有10等甚至15等的星,供望遠鏡觀測者使用。
發展歷史
早在 公元前2世紀, 古希臘有一位 天文學家叫 喜帕恰斯(又名:伊巴古,英文:Hipparchus),他在 愛琴海的 羅得島上建起了 觀星台,他對恆星天空十分熟悉。一次,他在 天蠍座中發現一顆陌生的星。憑他豐富的經驗判斷,這顆星不是 行星,但是前人的記錄中沒有這顆星。這是什麼天體呢?這就引出了這位細心的天文學家一個重要的思路。他決定繪製一份詳細的恆星天空星圖。經過頑強的努力,一份標有1000多顆恆星精確位置和亮度的恆星 星圖終於在他手中誕生了。為了清楚地反應出 恆星的 亮度,喜帕恰斯將恆星亮暗分成等級。他把看起來最亮的20顆恆星作為一等星,把眼睛看到最暗弱的恆星做為六等星。在這中間又分為二等星、三等星、四等星和五等星。喜帕恰斯在2100多年前 奠定的“星等” 概念基礎,一直沿用到今天。到了1850年,由於 光度計在天體光度測量中的套用,英國天文學家 普森(M.R.Pogson)把我們的肉眼看見的一等星到六等星做了比較,發現星等相差5等的亮度之比約為100倍。於是提出的衡量天體亮度的單位。一個星等間的亮度比規定為五次根下100即約2.512倍,一等星比二等星亮2.512倍,二等星比三等星亮2.512倍,依此類推。它是天體光度學的重要內容。當然,現在對天體光度的測量非常精確,星等 自然也分得很精細,由於星等範圍太小,又引入了負星等,來衡量極亮的天體,把比一等星還亮的定為零等星,比零等星還亮的定為-1等星,依此類推,同時,星等也用小數表示。星等又分視星等和絕對星等,視星等是地球上的觀測者所見的天體的亮度,如,太陽的視星等為-26.71等, 滿月為-12.6等,金星最亮時為-4.6等星,全天最亮的恆星天狼星為-1.45等星, 老人星為-0.73等星,織女星為0.00等星,牛郎星為0.77等星。而絕對星等是在距天體10 秒差距(32.616光年)處所看到的亮度,太陽的絕對星等為4.75等,熱星等是測量恆星整個輻射,而不是只測量一部分可見光所得到的星等;單色星等是只測量 電磁波譜中某些範圍很窄的 輻射而得的星等;窄頻帶星等是測量略寬一點的頻段所得的星等,寬頻帶星等的測量範圍更寬;人眼對黃色最敏感,因此目視星等也可稱為黃星等。
在晴朗而又沒有 月亮的夜晚,出現在我們面前的恆星天空中,眼睛能直接看到的恆星約3000顆,整個天球能被眼睛直接看到的恆星約6000顆。當然,通過 天文望遠鏡就會看到更多的恆星。 中國目前最大的 光學望遠鏡,物鏡直徑2.4米,裝上特殊接收器,它可以觀測到23-25等星。 美國1990年4月24日發射的繞地球運行的 哈勃太空望遠鏡,可以觀測到28等星。
絕對星等
只有從已知距離觀察一個恆星得到的亮度,才能確定它自身的發光強度,並用來與其他星體進行比較。我們把從距離星體10個 秒差距的地方看到的目視亮度(也就是視星等),叫做該星體的 絕對星等。按照這個度量方法, 牛郎星為2.19等, 織女星為0.00等, 天狼星為1.44等, 太陽為4.83等。因為 行星、 小行星、 彗星等 天體只能依靠反射星光才能看到,即使從固定的距離觀察,它們的亮度也會不同,所以行星、小行星、彗星的絕對星等需要另外定義。
區別及示例
目視星等:
是指我們用肉眼所看到的星等。看來不突出的、不明亮的恆星,並不一定代表他們的發光本領差。道理十分簡單:我們所看到恆星視亮度,除了與恆星本生所輻射光度有關外,距離的遠近也十分重要。同樣亮度的星球距離我們比較近的,看起來自然比較光亮。所以晦暗的星並不代表他比較亮的星暗。絕對星等:
由於目視星等並沒有實際的物理學意義,於是天文學家制定了絕對星等來描述星體的實際發光本領。假想把星體放在距離10秒差距(即32.6光年,秒差距亦是天文學上常用的距離單位,1秒差距=3.26光年)遠的地方,所觀測到的視星等,就是絕對星等了。通常絕對星等以大寫英文字母M表示。目視星等和絕對星等可用公式轉換,公式如下:M=m+5-5 log d
M為絕對星等; m為目視星等; d為距離。
下表是一些我們熟悉的明亮星體的視星等和絕對星等:
下表是最亮星表(前十):
序號 | 英文名 | 中文名 | 絕對星等 | 所屬星座 |
1 | Sirius (αCMa) | 天狼 | -1.45 | 大犬座 Canis Major |
2 | Canopus (αCar) | 老人 | -0.65 | 船底座 Carina |
3 | Rigil Kent (αCen) | 南門二 | -0.27 | 半人馬座 Centaurus |
4 | Arcturus (αBoo) | 大角 | -0.04 | 牧夫座 Bootes |
5 | Vega (αLyr) | 織女一 | 0.03 | 天琴座 Lyra |
6 | Capella (αAur) | 五車二 | 0.08 | 御夫座 Auriga |
7 | Rigel (βOri) | 參宿七 | 0.12 | 獵戶座 Orion |
8 | Procyon (αCMi) | 南河三 | 0.38 | 小犬座 Canis Minor |
9 | Achernar (αEri) | 水委一 | 0.46 | 波江座 Eridanus |
10 | Betelgeuse (αOri) | 參宿四 | 0.50 | 獵戶座 Orion |