關于“星等”的那些事兒

東耳果果 2021-09-30

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昨天有小伙伴問我關于星等的這樣一個問題：

我先說說我的回答，然后再給大家介紹一下星等的概念吧～

Q：星等會變化嗎，什么原因使它變化呢？還是說每個星的星等都有一定的范圍？

A：星等有很多種，通常說“星等”，默認就是“視星等”。視星等就是我們在地球上眼睛看到的星星的亮度。星等會發生變化，有很多原因：

1、距離。這種因素更明顯地發生在太陽系的行星上。比如火星，距離我們遠的時候和北極星差不多暗，而像現在的火星比天狼星還要亮一點。這就是距離引起的星等的變化。恒星雖然看上去固定不動，但是它們在宇宙中也是運動的，所以現在看起來不變，但是幾萬年以后就會變化了。

2、內部因素。恒星內部發生一些變化的時候通常會引起它本身亮度的變化，因此我們在地球上也能看到它亮度發生變化，也就是星等發生變化。這種變星天文學上稱為內因變星（變星，顧名思義就是亮度會發生較為明顯的恒星）。舉個最通俗易懂的例子吧，就是超新星，你會看到天上原本沒有星星的地方突然出現一顆非常非常亮的星星。這就是恒星內部變化導致亮度急劇增大，引起星等的變化。

3、外部因素。這種變星天文學上叫外因變星。宇宙中像太陽一樣的單星其實是非常少的，大部分恒星都是以雙星或者多星系統存在的。當一顆星星跑到另一顆星星前面，在地球上看來A星星把B星星給擋住了，就會引起它們亮度的變化，即星等的變化。還有一種情況，很多星星和太陽一樣帶有行星。當不發光的行星經過恒星前面的時候，在我們看來行星擋住了一部分的星光，也會引起視星等的變化。開普勒太空望遠鏡就是這樣探測系外行星的。我們可以分析星星亮度變化情況推測行星的大小、運動軌道等。

我要講的主要就是這些啦，不知道你明白了嗎？

接下來我就給大家簡單介紹一下“星等”的一些概念吧。

一、什么是星等？

星等這個概念最先是由古希臘天文學家Hipparcos最先提出的。他定義：星等越大，星星的視亮度（就是我們看到的某一顆星星的明暗程度）越小。最亮的是1等星，肉眼看上去最暗的是6等星。

現代的天文學家在此基礎上建立了星等系統，定義：兩個天體星等數相差5，亮度相差100倍。也就是說，1等星比6等星亮100倍，1等星比2等星亮2.512（100開5次方）倍。

二、一些天體的視星等。

視星等的概念在分割線以上已經介紹了。接下來我列一下一些常見天體的視星等吧，讓大家腦海里形成這樣一種概念。注意，星等越小，星星越亮哦～（數據來源：Mobile Observatory）

①太陽：-26.8；②滿月：-12.6；③金星（最亮時）：-4.6；④天狼星：-1.4；⑤老人：-0.6；⑥織女：0.0；⑦參宿四：0.4；⑧北落師門：1.2；⑨北極星：2.0；⑩南極星：5.4。

照片中兩顆亮星分別是南門二（左）和馬腹一（右），中間紅色圓圈中的那顆暗星就是距離太陽最近的星——比鄰星。拍攝者：Skatebiker，設備：佳能85mm f/1.8，11張疊加，每張曝光30秒。南門二視星等為0.01；馬腹一視星等為0.61；比鄰星視星等為11.13，比人眼能看到最暗的星（視星等為6）還要暗100倍多。由圖可見，星等越大，星星越暗。

三、其它類型的星等。

實際上，星等有視星等和絕對星等兩大類，而視星等又可以根據測量波段不同再分為目視星等、照相星等、仿視星等、輻射星等、光電星等和熱星等，等等。下面我們就一一簡單介紹一下它們。

對于我們業余的天文愛好者來說，其他類型的視星等幾乎用不到，所以我們通常說的“星等”、“視星等”默認為就是“目視星等”，也就是分割線以上我介紹的；另外，在能準確測量恒星光度的光度計出現之前，我們是用照相機來獲取星等數據的，而那時候的照相底片對藍紫光最為敏感，所以用它測定的星等就是照相星等（也就是在那時候的照相機眼中，偏藍色的星星更亮，即星等更小）。此外還有用黃綠色濾光片配合照相底片測得的星等稱為仿視星等（這種照相底片與人眼感光靈敏度大致一樣）；有些天文臺的望遠鏡終端安裝有光電光度計，用它測得的星等就叫做光電星等；一般的儀器只是對電磁波的某一波段最敏感（比方說人眼，只對黃綠光最敏感，對紅光、藍光敏感度稍弱，對射電波段就壓根不敏感），現在我們有了對各個波段敏感程度都一樣的儀器，用它測得的星等稱為輻射星等；表征恒星在整個電磁波段輻射的總量的星等為熱星等（恒星其實在各個波段都有輻射，只是不同的恒星輻射最強處的波長不一樣，就比如太陽，太陽輻射最強處是黃綠光這部分，那太陽有沒有射電的輻射呢，有；有沒有X-射線的輻射呢，也有，只是比較少而已。因此，熱星等的含義實際上就是把所有波長的觀測結果進行積分，得到一個總的輻射量的大小）。

LAMOST，即位于河北興隆的郭守敬望遠鏡，在望遠鏡的焦平面上鋪有近4000根光導纖維，可以將來自星星的光傳導到儀器上進行分析。

接下來要介紹的就是絕對星等了。

視星等僅僅表示我們在地球上能觀測到的星星亮度——這種亮度和星星本身發光的本領大小以及星星離我們的距離有關。那我們如何來表示一顆星星真實的發光本領呢？天文學家們就引入了這么一個概念——絕對星等。

在講絕對星等的概念之前，先舉一個大家都易懂的例子吧。打開你手機的手電筒，放在你眼前5cm的地方照著；再拿一個白熾燈，放在離你1km的地方，想象一下，誰更亮？答案肯定是手電筒。那它們真實發光的本領誰更大？答案肯定是白熾燈。為什么手機發光本領沒有白熾燈大，而你看上去手機更亮呢？因為手機離你更近。怎么來描述它們真實發光本領的大小呢？把它們放在一樣遠的距離就好啦，你可以把手機和白熾燈都放在離你10m的距離，看看誰亮，誰的發光本領就更大了。