magnitude(英)
定义
通常即指“视星等”(恒星亮度单位),有时亦包含“绝对星等”(恒星光度单位之一)。
为了衡量星星的明暗程度,天文学家创造出了星等这个概念。它是表示天体相对亮度的数值,记为m。星等值越小,星星就越亮;星等的数值越大,它的光就越暗。
视星等
天体亮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;而一颗实际上很暗的星可能由于距离近而显得很亮。上面所说的是星星的视亮度,也就是看起来的亮度。视亮度用星等来表示。我们看到的那些最亮的星一般都定为1等星,正常视力的人用肉眼能够勉强看到的最暗的星定为6等星。天空中的亮星,可能真的是发光能力很强的恒星,但也可能只是因为它离我们特别近,才显得亮。相反,有些暗星也不一定真暗,尽管它们要通过望远镜才能观测到,但它们的发光能力可能极强,只是由于距离我们太远,看起来显得比较暗。
星等
夜空中繁星满布,有明亮的也有暗淡的。为了方便形容他们的光度,天文学家创立了星等(magnitude)用来表示星体光度。要留意,星等的数值越大,代表这颗星的亮度越暗。相反星等的数值越小,代表这颗星越亮。有些光亮的星,它的星等甚至是负数,如全天最亮的恒星--天狼星,它的亮度是-1.45等。人的眼睛在黑暗的地方,可以看到最暗的星是6等左右。
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,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。
事实上,星等是分为两种的:目视星等(visualmagnitude)及绝对星等(absolutevisualmagnitude)。
目视星等﹕是指我们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:我们所看到恒星视亮度,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我们比较近的,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+5-5logd
M为绝对星等;m为目视星等;d为距离
下列是一些我们熟悉的明亮星体光度:
星体目视星等绝对星等
太阳-26.74.8
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)-1.451.43
织女星0.030.5
牛郎星0.772.19
请注意:水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星、月球及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。
绝对星等
为了比较不同恒星的真实发光能力,应该把它们放在与我们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(10pc),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。
发展历史
早在公元前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。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)把我们的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**等。
在晴朗而又没有月亮的夜晚,出现在我们面前的恒星天空中,眼睛能直接看到的恒星约3000颗,整个天球能被眼睛直接看到的恒星约6000颗。当然,通过天文望远镜就会看到更多的恒星。中国目前最大的光学望远镜,物镜直径2.4米,装上特殊接收器,它可以观测到23-25等星。美国1990年4月24日发射的绕地球运行的哈勃太空望远镜,可以观测到28等星。
五十五颗最亮恒星表
中文名英文名所属星座目视星等与地球距离(光年)绝对星等
1天狼星Sirius大犬座-1.458.61.45
2老人星Canopus船底座-0.7380-5.53
3南门二RigelKentaurus半人马座-0.104.34.20
4大角星Arcturus牧夫座-0.0630-0.30
5织女星Vega天琴座0.04250.58
6五车二Capella御夫座0.08400.48
7参宿七Rigel猎户座0.11700-6.69
8南河三Procyon小犬座0.35112.70
9水委一Achernar波江座0.4680-2.77
10马腹一Hadar半人马座0.603305.1
11牛郎星Altair天鹰座0.77162.21
12参宿四Betelgeuse猎户座0.80500-5.13
(长周期不规则变星,0.2--1等,周期2000天)
13毕宿五Aldebaran金牛座0.8560-0.63
14十字架二Acrux南十字座0.90450-4.00
15角宿一Spica室女座0.96350-3.52
16心宿二Antares天蝎座1.00500-4.71
17北河三Pollux双子座1.15351.09
18北落师门Fomalhaut南鱼座1.16221.75
19天津四Deneb天鹅座1.251800-8.73
20十字架三Mimosa南十字座1.26500-4.02
21轩辕十四Regulus狮子座1.3570-0.52
22弧矢七Adhara大犬座1.52600
23北河二Castor双子座1.58500.58
24十字架一Gacrux南十字座1.6380
25尾宿八Shaula天蝎座1.63300
26参宿五Bellatrix猎户座1.64400-2.72
27五车五Elnath金牛座1.65130
28南船二Miaplacidus船底座1.6850
29参宿二Alnilam猎户座1.701300
30鹤一AlNair天鹤座1.7470
31参宿一Alnitak猎户座1.761300
32玉衡Alioth大熊座1.7760
32天枢Dubhe大熊座1.7970
33天社一Regor船帆座1.781000
34天船三Mirfak英仙座1.79500
35天枢Dubhe大熊座1.7986
36弧矢一Wezen大犬座1.842800
37箕宿三KausAustralis人马座1.85120
38海石一Avior船底座1.8680
39摇光Alkaid大熊座1.86150
40尾宿五Sargas天蝎座1.87200
41五车三Menkalinan御夫座1.9060
42轩辕十二Algieba狮子座1.9085
43三角形三Atria南三角座1.92100
44井宿三Alhena双子座1.9380
45孔雀十一Peacock孔雀座1.94300
46军市一Mirzam大犬座1.98700
47星宿一Alphard长蛇座1.98110
48娄宿三Hamal白羊座2.0070
50斗宿四Nunki人马座2.02200
51天社三船帆座2.0265
52土司空Diphda鲸鱼座2.0460
53壁宿二Alpheratz仙女座2.07100
54奎宿九Mirach仙女座2.0684
55参宿六Saiph猎户座2.062100
56奎宿二Diphda仙女座4.08
57天记船帆座2.21
天空中的星星
天空中有一等星20颗,二等星有46颗,三等星134颗,四等星共458颗,五等星有1476颗,六等星共4840颗,共计6974颗。