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星等

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星等
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星等是天文学上对星星明暗程度的一种表示方法,记为m。天文学上规定,星的明暗一律用星等来表示,星等数越小,说明星越亮,星等数每相差1,星的亮度大约相差2.5倍。肉眼能够看到的最暗的星是6等星(6m星)。天空中亮度在6等以上(即星等数小于6),也就是可以看到的星有6000多颗。当然,每个晚上只能看到其中的一半,3000多颗。满月时月亮的亮度相当于-12.6等(在天文学上写作 -12.6m);太阳是看到的最亮的天体,它的亮度可达-26.7m;而当今世界上最大的天文望远镜能看到暗至24m的天体。

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发展历程编辑本段回目录

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,

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喜帕恰斯
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。

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。

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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。

计算公式编辑本段回目录

喜帕恰斯最早把全天人眼可见的星按感觉的亮度分为6等。最亮的20颗星定为1等。亮度随星等数目的增加而降低。后来J.F.赫歇耳发现,1等星比6等星亮约100倍。于是普森用公式:

星等

联系两个天体的星等m1m2和它们的亮度I1I2。这个星等尺度的定义一直沿用至今。星等尺度的零点由规定某颗星的星等值来确定。

天体光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(星等数值大);而一颗实际上很暗的星可能由于距离近而显得很亮(星等数值小)。对于点光源,则代表天体在地球上的照度。星等常用m表示。对单一波长测定的单色星等差与辐射探测器的特性无关。但在一定波段内测定的星等差,随探测器的选择性而不同。因此,对应不同探测器有各种星等系统。例如:

星等
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①目视星等mv是人眼测定的星等。美国哈佛大学天文台规定小熊座λ星的mv=+6.55等,以此来确定目视星等的零点。例如,太阳的目视星等为-26.74等;天狼星的目视星等为-1.6等。目视星等为 1等的星,在地面的照度约等于8.3×10-9勒克司。

②照相星等mp是用蓝敏照相底片测定的星等。国际照相星等Ipg的零点是这样规定的:令目视星等介于5.5~6.5等间的A0型星的平均Ipgmv

③仿视星等mpv、国际仿视星等Ipv是用正色底片加黄色滤光片测定的。它的分光特性与人眼相近,实际上取代了目视星等。

④光电星等是用光电倍增管测定的星等。目前最常用的光电星等系统是UBV测光系统。U为紫外星等,B为蓝星等,V为黄星等(和目视星等相似)。

⑤热星等 mbol是表征天体在整个电磁波段内辐射总量的星等。不能直接由观测来确定,只能由多色测光的星等结合理论计算来求得。随着各波段测光技术特别是大气外观测的发展,确定热星等的精度越来越高。

为了比较天体的发光强度,采用绝对星等。绝对星等M的定义是,把天体假想置于距离 10秒差距处所得到的视星等。若已知天体的视差π(以角秒计)和经星际消光改正的视星等m,可按下列公式计算绝对星等:
          M=m+5+5lgπ
对应不同系统的视星等有不同的绝对星等。

两种分类编辑本段回目录

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: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
下列是一些熟悉的明亮星体光度: 

星体 目视星等 绝对星等
太阳  -26.7  4.8
月球(满月)  -13 不适用
金星(最亮时)  -4.6 不适用
天狼星(全天最亮恒星)  -1.45  1.43
织女星  0.03  0.5
牛郎星  0.77 2.19


            
 
 
  


 

 

注意:水星金星火星木星土星天王星海王星冥王星月球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。

为了比较不同恒星的真实发光能力,应该把它们放在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。

视星等编辑本段回目录

晴朗的夜晚,点点繁星,有明有暗。天文学家用“视星等”来区分它们的明亮程度。

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视星等

整个天空肉眼能见到的大约有6000多颗恒星。将肉眼可见的星分为6等。肉眼刚能看到的定为6等星,比6等亮一些的为5等,依次类推,亮星为1等,更亮的为0等以至负的星等。例如,太阳是-26.8等,满月的亮度是-12.6等,金星最亮时可达-4.4等。星等差1等,其亮度差2.512倍。1等星的亮度恰好是6等星的100倍。

视星等的大小并不能说明恒星的真实发光能力。因为恒星与地球的距离相差悬殊。有些星相当亮,可以比太阳亮5万倍,但由于离太遥远了,所以看上去并不怎么亮。距离越远的恒星,看起来就越暗,这是不言而喻的事实。为了比较恒星的真正的光亮程度,需要把它们都放到同一个位置上来比较谁亮谁暗。绝对星等就是设想把恒星都放在32.6光年(10秒差距)的地方所得出的亮度。太阳的视亮度是绝对冠军,但如果把太阳放到离地球10秒差距的地方,它只有4.8等星的亮度,那只是一颗看起来相当暗的星。

恒星的真正亮度还用光度表示。光度就是恒星每秒钟辐射的总能量。恒星的光度由它的温度和表面积决定。温度愈高光度愈大;恒星的表面积愈大光度也愈大。恒星的大小和温度是决定恒星光度的两个重要物理量。恒星的光度与绝对星等之间存在着密切的关系。绝对星等相差1等,光度相差2.512倍。例如绝对星等1等星的光度是绝对星等2等星的光度的2.512倍,是绝对星等6等星的100倍。这和星等与视亮度之间的关系是类似的。

恒星之间的光度差别非常大。以太阳为标准来比较。织女星的绝对星等是0.5等,它的光度是太阳的50倍。超巨星“天津四”的绝对星等大约是-7.2等,其光度比太阳强五万多倍。还有一颗在星空中极不起眼的天蝎座 ,视星等只有3.8等,但它的绝对星等是-9.4等,它的光度几乎是太阳光度的50万倍。光度最强的恒星甚至有太阳的100万倍。

天文学家把光度大的恒星叫做巨星,光度小的称为矮星。光度比巨星更强的叫超巨星。从表面积愈大光度也愈大的规律可以知道,光度大的巨星,体积也大,光度小的矮星,体积也小。太阳是一颗黄色的矮星,相比之下光度比较弱。但还有比它更弱的矮星。如著名的天狼星伴星是一颗白矮星,它的光度还不到太阳的万分之一。近些年来天文学家用大望远镜发现了一些绝对星等在20等左右的暗弱恒星,它们的光度大约仅为太阳的40万分之一到50万分之一,它们的光度连满月都不如。

光度用每秒辐射多少尔格(尔格/秒)来表示。不仅适用于光学波段,也适用于其它波段,如红外紫外射电X射线及射线波段。

50颗最亮星表编辑本段回目录

  名称      英文星名     所属星座   视星等       距离(光年)  
 太阳     Sun                -26.72
1 天狼星      Sirius      大犬座    -1.46      8.6 

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2 老人星      Canopus      船底座    -0.72     80
3 南门二      Rigel Kentaurus  半人马座   -0.30     4.3
4 大角星      Arcturus     牧夫座    -0.04     30
5 织女星      Vega       天琴座    0.03      25
6 五车二      Capella      御夫座    0.08      40
7 参宿七      Rigel       猎户座    0.12      700
8 南河三      Procyon      小犬座    0.38      11
9 参宿四      Betelgeuse    猎户座    0.50      500
10 水委一     Achernar      波江座    0.46      80
11 马腹一     Hadar       半人马座   0.61      330
12 牛郎星     Altair       天鹰座    0.77      16
13 十字架二   Acrux        南十字座   0.80      450
14 毕宿五     Aldebaran     金牛座    0.85      60
15 角宿一     Spica       室女座    0.97      350
16 心宿二     Antares      天蝎座    0.96      500
17 北河三     Pollux       双子座    1.14      35
18 北落师门   Fomalhaut      南鱼座    1.16      22
19 天津四     Deneb       天鹅座    1.25      1800
20 十字架三   Mimosa        南十字座   1.25      500
21 轩辕十四   Regulus       狮子座    1.35      70
22 弧矢七     Adhara       大犬座    1.50      600
23 北河二     Castor       双子座    1.58      50
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
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 玉衡       Alioth       大熊座    1.77      60
32 天枢       Dubhe       大熊座    1.79      70
33 天船三     Mirfak       英仙座    1.80      500
34 天社一     Regor       船帆座    1.82      1000
星等
星等
35 箕宿三     Kaus Australis   人马座    1.85      120
36 弧矢一     Wezen       大犬座    1.86      2800
37 海石一     Avior       船底座    1.86      80
38 摇光       Alkaid       大熊座    1.86      150
39 尾宿五     Sargas       天蝎座    1.87      200
40 五车三     Menkalinan     御夫座    1.90      60
41 三角形三   Atria        南三角座   1.92      100
42 井宿三     Alhena       双子座    1.93      80
43 孔雀十一   Peacock       孔雀座    1.94      300
44 军市一     Mirzam       大犬座    1.98      700
45 星宿一     Alphard      长蛇座    1.98      110
46 娄宿三     Hamal       白羊座    2.00      70
47 北极星     Polaris      小熊座    2.02      400
48 斗宿四     Nunki       人马座    2.02      200
49 土司空     Diphda       鲸鱼座    2.04      60
50 参宿一     Alnitak      猎户座    2.05      1300

相关条目编辑本段回目录

恒星     矮星    巨星     小熊座     大熊座    天蝎座

参考资料编辑本段回目录

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