視星等

視星等

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。

值得註意的是,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高的視星等,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低的視星等,是因為它們往往與地球有著上萬光年的距離。

  • 中文名稱
    視星等
  • 套用學科
    天文
  • 定義
    觀測者用肉眼所看到的星體亮度
  • 提出者
    喜帕恰斯

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。

視星等圖列視星等圖列

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。視星等隻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,因為這裏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。光度就是恆星每秒鍾輻射的總能量。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系。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系是類似的。

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。如著名的天狼星伴星是一顆白矮星,它的光度還不到太陽的萬分之一。近些年來天文學家用大望遠鏡發現了一些絕對星等在20等左右的暗弱恆星,它們的光度大約僅為太陽的40萬分之一到50萬分之一,它們的光度連滿月都不如。

光度用每秒輻射爾格(爾格/秒)來表示。不僅適用于光學波段,也適用于其它波段,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。這是什麽天體呢?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于在他手中誕生了。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,由于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。于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,對天體光度的測量非常精確,星等自然也分得很精細,由于星等範圍太小,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,而不是隻測量一部分可見光所得到的星等;單色星等是隻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

隻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0.55等,天狼星為1.44等,太陽為4.83等。

因為行星、小行星、彗星等天體隻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

由于目視星等並沒有實際的物理學意義,于是天文學家製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:

星體

視星等

絕對星等

太陽

-26.71

4.83

月球

-13.00

不適用

金星

-4.6

不適用

天狼星

-1.45

1.44

織女星

0.00

0.55

牛郎星

0.75

2.19

請註意:水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星、月球等太陽系(太陽除外)內的天體,並不會自己發光的,他們是靠反射太陽的光線發光的。

下表是最亮星表(前十):

序號

英文名

中文名

視星等

所屬星座

1

Sirius

天狼星

-1.45

大犬座 Canis Major

2

Canopus

老人星

-0.65

船底座 Carina

3

Rigil Kent

南門二

-0.27

半人馬座 Centaurus

4

Arcturus

大角星

-0.04

牧夫座 Bootes

5

Vega

織女一

0.03

天琴座 Lyra

6

Capella

五車二

0.08

御夫座 Auriga

7

Rigel

參宿七

0.12

獵戶座 Orion

8

Procyon

南河三

0.38

小犬座 Canis Minor

9

Achernar

水委一

0.46

波江座 Eridanus

10

Betelgeuse

參宿四

0.50

獵戶座 Orion

上表的星體全部是恆星,因此隻顯示絕對星等。

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