恒星亮度与星等

基本数据
| 太阳 | 星等约−26.7 |
|---|---|
| 满月 | 约−12.7 |
| 最亮时的金星 | 约−4.6 |
| 天狼星,夜空中最亮的恒星 | −1.46 |
| 北极星 | 约+2.0 |
| 肉眼极限,黑暗地点 | 约+6 |
| 肉眼极限,市中心 | 约+2至+3 |
| 相差一个星等 | 亮度相差约2.5倍 |
| 相差五个星等 | 亮度恰好相差100倍 |
要点
- 星等是天文学的亮度标尺,而且是反着来的:数字越小,天体越亮。
- 每相差一个星等,亮度变化约2.5倍;相差五个星等则恰好是100倍。
- 视星等是天体从地球上看起来有多亮;绝对星等是它实际有多亮。
- 在真正黑暗的夜空下,肉眼可看到约6等星;在明亮的城市里往往只能看到2等或3等。
- 光污染可能让你本来能看到的大部分星星都消失不见。
一套反着来的古老标尺
2000多年前,古希腊天文学家喜帕恰斯把恒星分为六个等级。最亮的是“一等星”,他能看到的最暗的是“六等星”。我们至今仍沿用他的思路,所以数字越大,星星越暗。
1856年,英国天文学家诺曼·波格森让这套标尺有了精确的定义。他规定相差五个星等恰好等于亮度相差100倍,因此每相差一个星等约为2.512倍。
由于标尺需要延伸到非常明亮的天体,它现在已经低于零。负数只是表示比0等更亮。
从亮到暗的真实例子
太阳的星等约为−26.7,是我们天空中迄今最亮的天体。切勿直视太阳,也不要在没有符合ISO 12312-2标准的认证太阳滤镜时通过任何光学设备观看它;几秒钟就可能损伤眼睛。
满月约为−12.7,金星在最佳时期可达约−4.6。夜空中最亮的恒星天狼星为−1.46。北极星只有普通的+2等,这让许多以为它光彩夺目的人感到意外。
在暗弱的一端,在非常黑暗的天空下,肉眼最多能看到约+6等。双筒望远镜可以把极限推到约+9或+10等,大型望远镜则能看得更深。
视星等与绝对星等
视星等是天体从地球上看起来有多亮。它取决于两点:天体发出多少光,以及它有多远。
绝对星等去掉了距离的影响。它是一颗恒星如果恰好位于10秒差距(约32.6光年)处时的视星等。这让天文学家能公平地比较恒星。
太阳很好地说明了两者的区别。它的视星等为−26.7,只是因为离我们太近。它的绝对星等约为+4.8,所以从32.6光年外看,它会是一颗暗淡、很容易被忽略的星。有些在我们看来很暗的恒星,实际上比太阳强大得多,只是距离远得多。
光污染如何改变你的极限
散射在空气中的人造光让天空泛光,这种光晕淹没了暗弱的星星。天文学家把你能看到的最暗恒星的星等称为极限星等。
在偏远的黑暗地点,你也许能看到约6等的星,这意味着任何时刻全天可见几千颗星。在郊区,极限通常约为4至5等;在明亮的市中心可能降到2或3等,只剩下几十颗星。
月亮也有影响。明亮的满月即使在乡村也会冲淡暗星,所以新月前后的几周最适合深入观测。
如何自己判断亮度
先把星星与星等已知的恒星作比较。织女星和大角星接近0等,北斗七星大多在+2等左右,北极星约为+2等。
要估计你所在天空的极限,选一个熟悉的星座,找出其中你能稳定看到的最暗的星,再在星图应用中查出它的星等。在不同夜晚重复这样做,就能看出雾霾、月亮和附近灯光如何改变你的视野。
判断之前先让眼睛在黑暗中适应约20至30分钟。使用余光法,也就是略微看向暗星的一侧,会有帮助,因为眼睛边缘在弱光下更敏感。
星等为什么重要
每一张星图、每一次彗星预报和流星报告都使用星等。如果预报说某颗彗星可能达到5等,你现在就知道,在黑暗地点它应该肉眼可见,但在城里可能看不到。
同一套标尺也适用于行星、人造卫星,甚至国际空间站,它最亮时可接近约−6等。只要认识几颗参考恒星,你就能读懂任何天象,判断是否值得出门一看。