星明天文台

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如何衡量天体亮度

作者:高孟嘉

晴朗的夜晚,天空中繁星点点,小星抬头望去,发现星星竟然有明有暗!(这个重大发现简直太让人惊讶了!)好吧,小星承认,这是个大家都看见过的事实。但是不知大家思考过没有,天文学中天体的亮度是如何衡量的呢?

早在古希腊时期,著名的天文学家喜帕恰斯就意识到了划分星星的亮度的必要性,他把自己编制的星表中的1022颗恒星按照亮度划分为6个等级,即1等星到6等星。小星举个例子,假设一颗星星亮度为3星等,我们便称这颗星星为3等星。喜帕恰斯规定最亮的星为1等星,最暗的是肉眼勉强可以看见的6等星。星等数值越小,星星就越亮;星等的数值越大,星星就越暗。可以看到的最暗的恒星亮度称为极限星等,理想条件下,人肉眼的极限星等为6星等。这便是“星等”最早的概念。

古希腊天文学家喜帕恰斯(图片来源于网络)

 如果你以为,星等每差1等,天体亮度也相差1倍,那就大错特错啦~通过现代的测量方法,1850年英国天文学家普森发现,1等星刚好比6等星亮100倍,通过进一步量化,我们规定每差1个星等,天体亮度相差2.512倍。

再后来,天文学家们希望描述得更全面,扩充了星等的范围:为了描述比1等星更亮天体的亮度,引入了“零星等”和负星等的概念;同样的,比6等星更暗的称为7等星,比7等星更暗的称为8等星……并且将小数引入星等。自此,“星等”的体系更为完善,并一直沿用至今。比如我们常说的牛郎星为0.77星等,织女星为0.03星等,而夜空中最亮的恒星天狼星亮度为-1.45星等。

夜空中亮度排名前十的恒星(图片来源于网络)

  对了,小星差一点忘记说啦,我们上星期谈到的金星,可是全天第三亮的天体呢!它最亮时可达到−4.89星等。第一和第二嘛,当然是我们熟悉的太阳和月亮喽:太阳的亮度为−26.7星等,是当之无愧的“亮度之王”;满月的亮度则为−12.8星等。

星等系统(图片来源于网络)

但是,小星又要打抱不平了!有些恒星虽然看上去并不明亮,但发光本领却不一定差,它们因为与地球距离稍远而显得黯淡,所以如果只用在地球上看到的亮度去划分,一些“远方亲戚”岂不是要吃亏了?

就拿我们熟悉的猎户座中的恒星来说吧,参宿四作为夜空中第十亮的恒星,亮度能达到0.50星等,而位于猎户座腰带三星中间的参宿二却只有1.65等。但是,参宿四距离我们只有746.54光年,而参宿二距离我们却有大约2000光年!

猎户座(图片来源于网络)

 

细心的天文学家们早就想到了这一点啦,为了保证公平公正,天文学家们创造了绝对星等这个术语,而将前面所说的星等称为目视星等(也称为视星等)。通常,如果没有特别说明,所说的星等均指目视星等。关于绝对星等的小知识,小星以后再讲啦~


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