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天上的星星数不胜数,该怎么给星星分等级?

梵高1年前 (2023-12-04)阅读数 8#综合百科
文章标签星等恒星

晴朗的夜空,如果没有光污染,可以看到满天繁星。我们看到天上的星星大致有三种,就是行星、恒星、星系;而用专业的大型望远镜,则除了上述天体,还可以看到类星体、黑洞、中子星、白矮星、各种各样的星云。

今天我们在这里只讨论肉眼看到的天体。

自发光的是恒星,恒星是组成宇宙可见物质的主体。

恒星是我们宇宙中最主要的存在,在宇宙可见物质中占有99%以上的质量。恒星就是自己会发光的星星,距离我们最近的恒星就是太阳。

太阳是我们太阳系的老大,占有了太阳系99.86%的质量,其余所有的天体,包括八大行星、若干矮行星、几百颗卫星、无数颗小行星彗星等,加起来才有太阳系质量的0.14%。在这其中,木星这个行星里面的大哥大又占去了0.1%,是除了太阳和它自己以外太阳系其他天体总质量的2.5倍;而地球只在剩下的0.04%里面分得了0.0003%这点残羹。

太阳在恒星中只是一颗中小型恒星,最大的恒星有太阳质量的300倍左右。在我们银河系就有约4000亿颗恒星,而银河系只是整个宇宙约10万亿个星系的一个,因此宇宙恒星至少应该以亿亿亿计。

恒星是自己发光发热的天体,是中心热核聚变形成巨大能量,以电磁辐射的方式源源不断向太空辐射能量的天体。质量越大的恒星寿命越短,寿命最短的恒星只要几百万年就会寿终正寝;寿命最长的恒星可以达到万亿年。

恒星质量越大寿命越短,质量越小寿命越长。但最小的恒星必须达到太阳质量8%左右,否则就激发不了中心核聚变,成不了恒星。我们晚上看到天上的星星,99.9%以上都是恒星,而且这些恒星绝大多数比太阳质量大。

天体的亮度是用星等来衡量的。

天体的亮度以星等划分,星等有绝对星等和视星等。

恒星因为自身会发光,有绝对星等和视星等两个亮度指标衡量;而行星等小型天体因为本身不发光,只有反射光,因此没有绝对星等,只有视星等。

绝对星等是把恒星都假定放在距离我们10秒差距(pc),也就是约32.6光年的距离,人眼看到的亮度。

因此绝对星等是恒星在同一起跑线上的真实亮度。

而视星等是人眼睛在地球上实际上看到的星星亮度。这些星星距离有远有近,光线进入人眼视网膜就不一定是星光的真实亮度,因为它们的大小、亮度都因距离不同而掩盖掉了。

因此视星等不是星星的真实亮度,而是人眼睛在地球上感觉到的亮度。

星光每个等级亮度相差2.512倍,因此是以2.512倍的指数级变化,比如1等星和6等星差了5等,1等星的亮度就是6等星的2.512^5倍,1等星比6等星亮约100倍。

星等数值越小,亮度越大,而且有负数,负得越多就越亮。绝对星等和目视星等的级差亮度倍数算法是一样的。

太阳的绝对星等为4.83等,参宿四的绝对星等为-6.02,其星等差距10.85等,因此参宿四的实际亮度是太阳的约2.2万倍;而太阳由于距离我们很近,视星等达到-26.74,参宿四视星等只有+0.5,相差27.24等,那么我们看到的太阳亮度是参宿四的788亿倍。

月亮满月时的亮度是-13等,与太阳差距为13.74等,因此太阳比月亮要亮31万倍。

人的肉眼最暗能够看到6等星。

人的肉眼最暗只能看到6等星,哈勃望远镜可以看到28等星。也就是说哈勃望远镜能够看到的星光比人眼扩大了约1600万倍。但我们今天只说肉眼看到的。

我肉眼能够看到的行星只有五颗,就是金木水火土。除此之外还有月亮。这些行星和月亮都本身不发光,就像地球和地球上的房子、山川河流、树木花草一样,都是依靠反射光才能够被人眼所接受。

这些天体和物体,只有在光照的情况下,我们才能够看到。

因此月亮有阴晴圆缺,是太阳照射到它表面的位置和我们看到的视角不同而出现的;行星随着运动,会距离我们远近变化,太阳照射的角度也发生变化,因此有时会更亮,有时会暗淡。

其实天上最亮的几颗星星不是自身发光的恒星,而是依靠反射发光的月亮和几颗行星。

金星是距离地球最近的一颗行星,而且又与地球大小差不多,因此是天上最亮的星星,视星等最亮可达到-4.6等。木星虽然比火星距离还远,但由于巨大,质量为地球的318倍,体积是地球的1300多倍,因此很明亮,是天上第二亮星,最亮时视星等达到-2.9等;火星虽然较小,质量只有地球的约1/9,半径只有地球的约一半,但由于比木星近很多,因此看起来也很亮,最亮时视星等和木星差不多,也达到-2.9。

水星的视星等最亮可达-1.9,本来是天上第四亮星,但由于太靠近太阳,常常掩映在太阳的光辉下,很难看到。据说伟大的天文学家哥白尼一生都没有看到水星,视为一大遗憾;土星视星等最亮可达-0.4,就有几颗恒星比它还要亮了。

天上最亮恒星除了太阳,排名前十的是:天狼星最亮,视星等达到-1.46,其余依次为:老人星-0.72等,南门二-0.3等,大角星-0.04等,织女星+0.03等,五车二+0.08等,参宿七+0.12等,南河三+0.38等,水委一+0.46等,参宿四+0.50等。

人眼能够直接看到的恒星,最远的就是海山二,距离我们约6、7千光年,这是由于它膨胀得太大了,质量有太阳的120~200倍,所以才能够看到。其实人们能肉眼看到的几千颗恒星,大多数在几十光年和数百光年。

肉眼能够看到的星系主要有3个。

一个星女座星系M31,是人类肉眼能够看到的最大星系,也是距离我们最近的大星系。

仙女座星系M31距离我们约254万光年,位于大熊座的下方,飞马座附近。这个星系比银河系大约1倍,拥有上万亿颗恒星。肉眼看到这个星系视面积很大,约有满月的7倍,但亮度并不高视星等只有4.8等,而且由于边缘暗淡模糊,只有中间明亮些,因此实际上看上去只是一个比月亮还要小的光斑。

还有两个就是大小麦哲伦星系,这两个星系都位于南天球,只有南半球能够看到,我国最南边的南沙群岛一带才可以在接近地平线的地方找到它们。

这两个星系虽然很小,由于距离我们很近,因此看起来很大很明显。

大麦哲伦星系距离我们约16万光年,直径约银河系的1/5,包含约100~200亿颗恒星。地球上看,大麦位于剑鱼座与山案座两个星座的交界处,横跨两个星座,占据了一块11°x9°的天区,相当于200多个满月的视面积,视星等为0.9等。

小麦伦星系距离我们约20万光年,直径约银河系的1/11,包含数亿到几十亿颗恒星。小麦位于杜鹃座,占据了5.2°x3.5°的天区,相当于30个满月视面积,视星等为2.7等。

这两个星系距离不远,只有20°左右,在南天顶附近高高悬挂在天际,交相辉映,南半球一年四季都可以看到,从来不会落到地平线以下。这有点像我们北半球看北斗七星,永远也不会落下地平线。

天上的星星数不胜数,该怎么给星星分等级?

这两个星系都是我们银河系的卫星星系,围绕着银河系运动。由于靠的很近,受到银河系引力拉扯,两个星系都成为不规则星系,据NASA建模分析,在未来的数十亿年间,这两个星系都会被银河系吞并。

还有人声称肉眼看到过M33三角座星系,这个星系比银河系略小,距离我们300万光年,视星等约5.72等。如果真的如此,将是人类肉眼能够看到最远的星系,但这个说法还没有得到证实。

以上几个星系都属于本星系群中的星系。

这就是人类肉眼在地球上看到的星空星星种类,以及它们光度等级的划分。

晴朗的夜晚,点点繁星,有明有暗。为了清楚地反映出恒星的亮度,天文学家以恒星的明亮程度为依据对星星进行等级评比,称为“视星等”。就像是学校里根据每个人的年龄段和知识构成程度将年级划分为一年级、二年级和三年级等一样。

在整个天空中,人的肉眼能看到的恒星有6000多颗,天文学家们把这些星星分为6个等级。人眼刚好能看到的为六等星,比六等星亮一些的为五等星,依次类推,我们说的亮星就是一等星,更亮的就是零等星以至负数的视星等值。也就是说,视星等的数值越小,星星就越亮;视星等的数值越大,星星就越暗。我们每天都能看见太阳,太阳真的太亮了,所以它的视星等是﹣26.75,当我们看到月亮是一个大圆盘也就是满月的时候,它的视星等是﹣12.6。

不知道你发现没有,在夜空中,有一颗星星是非常亮的,它就是金星,当它最亮的时候,它的视星等是﹣4.4。而我们平时看见的全天最亮的恒星天狼星的视星等是﹣1.45,老人星为﹣0.73,织女星为0.04,牛郎星为0.77。每个人都知道,一支蜡烛在你身边的时候,它的亮度可以让你看清眼前的东西,但当它离我们超过10米远的时候,我们可能连它本身都看不到了。

同样,一颗恒星本身再亮,如果离地球太远人们依旧无法看到,这就说明恒星的亮度不仅受它本身发光程度的影响,还受它与地球间距离的影响。如果把太阳放在比现在远206万倍的地方,它的视星等值也只有4.75,在人们的眼中就是一颗很暗的星星了。所以视星等的划分是一个相对亮度的划分,并不能说明这颗恒星本身真正的亮度。整个宇宙中实际亮度比太阳大的恒星还有非常多呢,这就是星星亮度的等级之分。

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