天上多少星——恒星亮度和光度（恒星世界四）

 

自古以来，人们对天体最直接的感受是有明有暗。公元前2世纪，古希腊天文学家喜帕恰斯（旧译名依巴谷）编制了包括1022颗恒星的星表，按亮度把恒星分为6等。其中20颗亮星定为1等星，其次是2等星、3等星......，肉眼勉强可见的为6等星。这种划分方法表示的是恒星的亮度，称为视星等。由于完全凭感觉，所以有一定的主观性。

19世纪中叶，英国天文学家普森发现，肉眼感觉和星光亮度有一定的关系，星等相差5等，亮度恰好是100倍，即1等星亮度是6等星的100倍。相差1等则亮度相差E=5√100=2.512倍。于是建立了星等和亮度之间的关系式：m1—m2= —2.5 lgE1/E2，称为普森公式。

后来为了更准确表示恒星亮度，引进小数和负数，如太阳亮度为—26.74等，满月（非恒星天体也可表示）最亮时为—12.73等，金星最亮时—4.4等，最亮的恒星天狼星为—1.46等。用地球上最大的天文望远镜可以拍摄到最暗弱的天体为25等，是太阳亮度的1万亿亿分之一，这大约相当于6.3万千米处一支蜡烛的亮度。“哈勃”太空望远镜可拍摄到更暗弱的天体为29等。

这里所说的亮度，是指观测者在单位面积上所接受的天体辐射流量，相当于光学中的照度。天体距离有远有近，发光本领也有很大差异。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，也叫目视星等，它反映的是天体的视亮度。一颗很亮的恒星可能由于距离远而显得很暗；而一颗实际上很暗的恒星可能由于距离近而显得很亮。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了。因此目视星等并没有实际的物理学意义，为了比较天体的真实亮度，必须了解其光度。

    光度是天体每秒发出的总能量：L=4πR2×I。天文学家设想把恒星放在同一距离，即10秒差距处时表现其应有的星等。10秒差距相当于32.6光年即308.56万亿千米。在“公平竞争” 情况下的星等称为绝对星等。

如天津四绝对星等为—7.3等，天狼星为1.41等，太阳只有4.75等。也就是说天狼星的光度是太阳的25倍，天津四的光度是太阳的11万倍。据称目前，银河系内最明亮恒星纪录的保持者是船底座η(ηCarina)，其光度相当于太阳的470万倍。据说还有一颗人类凭肉眼无论如何也看不见的恒星Cygnus OB2——12，绝对星等为—12.2等，它的光度是太阳的600万倍。

 

“青石板上钉银钉，数来数去数不清。”那是因为不会数，而且由于人们所处的位置不可能看得到天空全部。即使你跑到南海岛屿上，南极上空的部分星空仍然不在你的视野范围。天文学家们按照88个星座，逐一数正常人肉眼可见的六等以上的恒星。算出天空中有：

一等星21颗，二等星45颗，三等星134颗，四等星458颗，五等星1476颗，六等星4840颗，共计6974颗。

站在地球上任何一个地方，一般能够看到两三千颗。但是由于大气污染诸因素，见不到那么多了。

真担心有那么一天，流传千百年的民谣变成了“青石板上哪有钉，数来数去看不清。”