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星等

王朝百科·作者佚名  2009-10-24
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magnitude(英)

定义通常即指“视星等”(恒星亮度单位),有时亦包含“绝对星等”(恒星光度单位之一)。

为了衡量星星的明暗程度,天文学家创造出了星等这个概念。它是表示天体相对亮度的数值,记为m。星等值越小,星星就越亮;星等的数值越大,它的光就越暗。

视星等天体亮度测量直接得到的星等同天体的距离有关,称为视星等,它反映天体的视亮度。一颗很亮的星可以由于距离远而显得很暗;而一颗实际上很暗的星可能由于距离近而显得很亮。上面所说的是星星的视亮度,也就是看起来的亮度。视亮度用星等来表示。我们看到的那些最亮的星一般都定为1等星,正常视力的人用肉眼能够勉强看到的最暗的星定为6等星。天空中的亮星,可能真的是发光能力很强的恒星,但也可能只是因为它离我们特别近,才显得亮。相反,有些暗星也不一定真暗,尽管它们要通过望远镜才能观测到,但它们的发光能力可能极强,只是由于距离我们太远,看起来显得比较暗。

星等夜空中繁星满布,有明亮的也有暗淡的。为了方便形容他们的光度,天文学家创立了星等(magnitude)用来表示星体光度。要留意,星等的数值越大,代表这颗星的亮度越暗。相反星等的数值越小,代表这颗星越亮。有些光亮的星,它的星等甚至是负数,如全天最亮的恒星--天狼星,它的亮度是-1.45等。人的眼睛在黑暗的地方,可以看到最暗的星是6等左右。

星星亮度的等级最早是由希腊天文学家依巴谷(Hipparchus)于公元二世纪时创立的,他把天上最亮的二十颗星定为1等星,再依光度不同分为2等星、3等星,如此类推到6等星。直到1850年英国天文学家扑逊(Pogson)加以订定其标准,他以光学仪器测定出星球的光度,制定每一星等间的亮度差为 2.512倍(基本上是定义1等星的亮度为6等星的100倍,而其五次方根为2.512,即是(2.512)^5=100)。而比一等星还亮的星是0等;再亮的则用负数表示,如-1,-2,-3等。

事实上,星等是分为两种的:目视星等(visual magnitude)及绝对星等(absolute visual magnitude)。

目视星等﹕是指我们用肉眼所看到的星等。看来不突出的、不明亮的恒星,并不一定代表他们的发光本领差。道理十分简单:我们所看到恒星视亮度,除了与恒星本生所辐射光度有关外,距离的远近也十分重要。同样亮度的星球距离我们比较近的,看起来自然比较光亮。所以晦暗的星并不代表他比较光亮的星细小。

目视星等和绝对星等﹕目视星等﹕是指我们用肉眼所看到的星等。看来不突出的、不明亮的恒星,并不一定代表他们的发光本领差。道理十分简单:我们所看到恒星视亮度,除了与恒星本生所辐射光度有关外,距离的远近也十分重要。同样亮度的星球距离我们比较近的,看起来自然比较光亮。所以晦暗的星并不代表他比较光亮的星细小。

绝对星等:由于目视星等并没有实际的物理学意义,于是天文学家制定了绝对星等来描述星体的实际发光本领。假想把星体放在距离10秒差距(即32.6光年,秒差距亦是天文学上常用的距离单位,1秒差距=3.26光年)远的地方,所观测到的视星等,就是绝对星等了。通常绝对星等以大写英文字母M表示。目视星等和绝对星等可用公式转换,公式如下:

M=m+5-5 log d

M为绝对星等; m为目视星等; d为距离

下表是一些我们熟悉的明亮星体光度:

星体

目视星等

绝对星等

太阳

-26.70

4.80

月球(满月)

-13.00

不适用

金星(最亮时)

-4.6

不适用

天狼星(全天最亮恒星)

-1.450

1.43

织女星

0.03

0.50

牛郎星

0.77

2.19

请注意:水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星、月球及彗星等太阳系内的天体,并不会自己发光的,他们是靠反射太阳的光线。

绝对星等

为了比较不同恒星的真实发光能力,应该把它们放在与我们距离相同的地方进行比较,就像赛跑必须站在同一起跑线上一样。恒星的这条“起跑线”定为10秒差距(10 pc),即32.62光年。规定恒星在这个标准距离处的亮度为它的绝对亮度,用绝对星等来表示。一个恒星的绝对星等是通过计算得出来的。太阳的视亮度是无与伦比的,但如果把它放到比现在远206万倍远的10秒差距处,它的绝对星等只有+4.75等,是一颗很暗的星星了。

发展历史早在公元前2世纪,古希腊有一位天文学家叫喜帕恰斯Hipparchus),他在爱琴海的罗得岛上建起了观星台,他对恒星天空十分熟悉。一次,他在天蝎座中发现一颗陌生的星。凭他丰富的经验判断,这颗星不是行星,但是前人的记录中没有这颗星。这是什么天体呢?这就引出了这位细心的天文学家一个重要的思路。他决定绘制一份详细的恒星天空星图。经过顽强的努力,一份标有1000多颗恒星精确位置和亮度的恒星星图终于在他手中诞生了。为了清楚地反应出恒星的亮度,喜帕恰斯将恒星亮暗分成等级。他把看起来最亮的20颗恒星作为一等星,把眼睛看到最暗弱的恒星做为六等星。在这中间又分为二等星、三等星、四等星和五等星。

喜帕恰斯在2100多年前奠定的“星等”概念基础,一直沿用到今天。到了1850年,由于光度计在天体光度测量中的应用,英国天文学家普森(M.R.Pogson)把我们的肉眼看见的一等星到六等星做了比较,发现星等相差5等的亮度之比约为100倍。于是提出的衡量天体亮度的单位.一个星等间的亮度比规定为五次根下100即约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,依此类推。它是天体光度学的重要内容。当然,现在对天体光度的测量非常精确,星等自然也分得很精细,由于星等范围太小,又引入了负星等,来衡量极亮的天体,把比一等星还亮的定为零等星,比零等星还亮的定为-1等星,依此类推,同时,星等也用小数表示。星等又分视星等和绝对星等,视星等是地球上的观测者所见的天体的亮度,比如,太阳的视星等为-26.75等,满月为-12.6等,金星最亮时为-4.4等星,全天最亮的恒星天狼星为-1.45等星,老人星为-0.73等星,织女星为0.04等星,牛郎星为0.77等星。而绝对星等是在距天体10秒差距(32.6光年)处所看到的亮度,太阳的绝对星等为4.75等;热星等是测量恒星整个辐射,而不是只测量一部分可见光所得到的星等;单色星等是只测量电磁波谱中某些范围很窄的辐射而得的星等;窄频带星等是测量略宽一点的频段所得的星等;宽频带星等的测量范围更宽;人眼对黄色最敏感,因此目视星等也可称为黄星等。

在晴朗而又没有月亮的夜晚,出现在我们面前的恒星天空中,眼睛能直接看到的恒星约3000颗,整个天球能被眼睛直接看到的恒星约6000颗。当然,通过天文望远镜就会看到更多的恒星。中国目前最大的光学望远镜,物镜直径2.4米,装上特殊接收器,它可以观测到23-25等星。美国1990年4月24日发射的绕地球运行的哈勃太空望远镜,可以观测到28等星。

五十七颗最亮恒星表中文名英文名 所属星座目视星等地球距离(光年) 绝对星等

1 天狼星 Sirius大犬座-1.45 8.6 1.45

2 老人星 Canopus船底座-0.7380 -5.53

3南门二Rigel Kentaurus半人马座-0.104.3 4.20

4大角星Arcturus牧夫座-0.0630 -0.30

5 织女星 Vega天琴座0.0425 0.58

6五车二Capella御夫座0.08 40 0.48

7参宿七Rigel猎户座0.11 700 -6.69

8南河三Procyon小犬座0.35 11 2.70

9水委一Achernar波江座0.46 80 -2.77

10参宿四Betelgeuse猎户座 0.80 500 -5.13

(长周期不规则变星,0.2--1等,周期2000天)

11 马腹一 Hadar半人马座 0.60330 5.1

12河鼓二 Altair 天鹰座 0.77 16 2.21

13毕宿五Aldebaran金牛座0.85 60 -0.63

14十字架二Acrux南十字座0.90 450 -4.00

15角宿一Spica室女座0.96 350 -3.52

16心宿二Antares天蝎座 1.00 500 -4.71

17北河三Pollux双子座1.15 35 1.09

18北落师门Fomalhaut南鱼座1.16 22 1.75

19天津四Deneb天鹅座1.25 1800 -8.73

20十字架三Mimosa南十字座 1.26 500 -4.02

21轩辕十四Regulus狮子座1.35 70 -0.52

22弧矢七Adhara 大犬座 1.52 600

23北河二Castor 双子座 1.58 50 0.58

24十字架一Gacrux南十字座 1.63 80

25尾宿八Shaula 天蝎座 1.63 300

26参宿五Bellatrix猎户座 1.64 400 -2.72

27五车五Elnath 金牛座 1.65 130

28 南船五 Miaplacidus船底座 1.68 50

29参宿二Alnilam猎户座 1.70 1300

30鹤一Al Nair天鹤座1.74 70

31参宿一Alnitak猎户座 1.76 1300

32玉衡Alioth大熊座1.77 60

32天枢Dubhe大熊座 1.79 70

33天社一Regor船帆座1.78 1000

34天船三Mirfak英仙座1.79 500

35 天枢 Dubhe 大熊座 1.79 86

36弧矢一Wezen大犬座 1.84 2800

37箕宿三Kaus Australis人马座1.85 120

38海石一Avior船底座 1.86 80

39摇光Alkaid 大熊座 1.86 150

40尾宿五Sargas 天蝎座 1.87 200

41五车三Menkalinan 御夫座 1.90 60

42轩辕十二Algieba 狮子座 1.90 85

43三角形三Atria南三角座1.92 100

44井宿三Alhena 双子座 1.93 80

45 孔雀十一 Peacock孔雀座1.94 300

46军市一Mirzam 大犬座 1.98 700

47星宿一Alphard长蛇座1.98 110

48娄宿三Hamal白羊座2.00 70

50 斗宿四 Nunki人马座 2.02 200

51天社三船帆座 2.02 65

52土司空Diphda鲸鱼座2.04 60

53壁宿二Alpheratz仙女座2.07 100

54奎宿九Mirach 仙女座 2.06 84

55参宿六Saiph 猎户座 2.06 2100

56 库楼三 半人马座 2.06 50

57 帝(北极二) 小熊座 2.08 84

58 候 蛇夫座 2.08 54

59 鹤二 天鹤座 2.10 260

60 大陵五 英仙座 2.12 72

天空中的星星天空中有一等星20颗,二等星有46颗,三等星134颗,四等星共458颗,五等星有1476颗,六等星共4840颗,共计6974颗。

照相星等UBV系统包括对天体在三个波长段的辐射测量,传统上通过在检测系统前放置标准滤光片实现:

U: 波长360纳米(nm)左右,测量近紫外线成份,所得为紫外星等。

B: 波长440nm左右,测量蓝色成分,所得为蓝色星等(蓝等,英文Blue magnitude)。

V: 波长550nm左右,测量黄、绿色成分,和人眼所见亮度接近,所得为可见星等。天文文献中,不特别说明的星等一般是可见星等。

这三个星等每个又有视星等和绝对星等之区分。绝对星等的定义为:

M=-2.5 log10 E -5log10 r + 常数

E=照度,在国际单位制中的单位是坎德拉/米2;r为天体距离,常数的定义目前为太阳的可见绝对星等MU=5.61, MB=5.84, MV=4.83[1]。

 
 
 
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