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中西星名对照全天星图

 星图是认识天上星星方位的“地图”,因为在天上叫星图。观看星图也要注意天上的东南西北,地图上标志的图形,一般是上北下南,左西右东。但是星图上所标志的南北方向同地图一样,东西方向正好相反,为左东右西。天球也是有方向坐标的,天球上的经度一般称为赤经,以时间的时分秒为准,因为地球自西向东自转,还要在宇宙中围绕太阳公转,每到一处看见的星星也不同。星图上把赤经分为24个小时,代表着地球自转的一天时间。

 你在夜晚黑暗的环境中,抬头望星空,繁星烁烁,不知所测,可能也想知道这些星星的名称,也能让自己认识一下星空的奥妙。看夜空认识星星,最先就要知道中国的星名,对天上最亮的中国星名有所了解后,就能逐步地再去认识更多的星星,这次我把中国星名标注在星图上,让大家对星图的奥秘使之简单。宇宙的无限广阔,布满数不尽的星星和星系星云,且到处充满着无数的物质,每时每刻都在运动或变化中。

 本星图的中国星名以1982年出版的《中国天文学史》第二册和1989年出版的《中国恒星观察史》中的中国星名为准,以北京天文馆编制的日本1982年的《野外星图2000历年》为底本,该星图包含6等级以上的恒星和星云、星系、星团等近九千个。星图中的数字编号为宇宙中星系星云星团新编总目录中的一些河外星系等天体。

 星图中的右下角,赤经时分标注月份是表示每月中旬晚上九点在正南方出现的星空。如在月初就要晚一个小时(晚上10点),月底就要早一个小时(晚上8点)。例如在星图2里,星图最下边的-60°赤纬圈上,在22是~23时之间有“十月”字样,这就指明在10月15日21时(晚上九点),出像在正南方的有南鱼座,天鹤座,宝瓶座和飞马座的一部分。如在10月初想在正南方看到同样的星空,就要在22时(晚上10点);如在10月底,就要提前一小时,那就是在20时(晚上8点)。

 星图上在0时至2时处所标注的天体,为地球上十一月份所看见的天顶星星,以此类推,

  2时至4时为地球上十二月份所看见的天顶星星,

  4时至6时为地球上一月份所看见的天顶星星,

  6时至8时为地球上二月份所看见的天顶星星,

  8时至10时为地球上三月份所看见的天顶星星,

  10时至12时为地球上四月份所看见的天顶星星,

  12时至14时为地球上五月份所看见的天顶星星,

  14时至16时为地球上六月份所看见的天顶星星,

  16时至18时为地球上七月份所看见的天顶星星,

  18时至20时为地球上八月份所看见的天顶星星,

  20时至22时为地球上九月份所看见的天顶星星,

  22时至0时为地球上十月份所看见的天顶星星。

 所以天上的星星,是根据每个不同的月份出现的,每个月有不同的星星。而且每晚的上半夜和下半夜看到的星星也不同,举个例子,如在九月夜晚的上半夜,天顶上是天鹅座繁星,下半夜就能看见十月份所见的飞马座四边形的星星了。

 由于每张星图太大,发到网上就要把它缩小,网页上又要缩小,看不大清楚,所以把每张星图各分解为多张,使之所有的星名一目了然。图中蓝字标注为三垣(紫微垣、太微垣、天市垣)和廿十八宿的方位。

 再佩上几张天文图像,插在里面,也了解一下星空的魅力。

       北天顶星图,赤径0至24小时,赤纬+45°~+90°。该天空的星星以2等星为最亮,又以北斗七星和仙后座W五颗星著名,还有天龙座的天棓四(天龙座γ)和小熊座的帝星(小熊座β)也特别亮。在北半球的大部分地区常年抬头可望见北斗七星,亮眼的北斗七星呈现在眼前,沿着北斗勺子底的天璇(大熊座β)和天枢(大熊座α)两星的延长线,很容易找到北极星。夏秋季节抬头一眼可见仙后座W五颗星,沿着W五星中间的一颗策星(仙后座γ),向北延长也能找到北极星。要认识北天顶星星,以北斗七星或仙后座W五颗星为主,根据星图上标志的星名,可以清楚的识别出天上的这其它星星叫什么名称。


夜空中的北斗七星


北斗七星与小北斗七星


北斗七星


仙后座W五颗星


仙后座


王良增十(在左边),视星等5.55,赤经0时1分 36.9秒,赤纬+61° 13′ 23″。


北极星



       星图2,赤径21时30分至2时30分,赤纬+60°~-60°。10月到11月看见的星星。抬头望见一个正方形,飞马座是北天区中最耀眼的星象,其室宿一和仙女座的壁宿二是天上的明星。尤其是室宿一(飞马座α)、室宿二(飞马座β)、壁宿一(飞马座γ)和壁宿二(仙女座α)四颗星组成的秋季四边形,也称为飞马座四边形,代表着飞马的身体,在星空中亮相。南鱼座的北落师门(南鱼座α)和鲸鱼座土司空(鲸鱼座β)分别显著在南天空,并与凤凰座的火鸟六(凤凰座α)组成秋季南三角。


 

秋季四边形


       北落师门与太阳的距离约25光年,视星等1.16,质量是太阳的1.92倍,半径是太阳的1.842倍,亮度是太阳的16.63倍,表面温度8,590 K。 


       土司空,距离地球约96.3光年,视星等2.02,质量是太阳的2.8倍,半径是太阳的17倍,亮度是太阳的145倍,表面温度4, 797 K。


       火鸟六(凤凰座α)也是一颗中等大小的橙巨星,距离地球约85光年,视星等2.40,质量是太阳的2.5倍,半径是太阳的11倍,亮度是太阳的62倍,表面温度4, 850 K。 



       星图3,赤径1时30分至6时30分,赤纬+60°~-60°。12月到1月夜空中看见的星星。12月白羊座的娄宿三(白羊座α)孤零零的在夜空里站岗。紧接着北天有点微弱的昴星团走进你的眼里,冬季最明亮的明星接将出现,就是著名的猎户座和御夫座。这两个星座中的几十颗亮星占满半壁天空,个个珍艳夺目,在天顶上呈现无比的辉煌,使整个黑幕布满他们的光辉,且随时注视着地球上的一切活动,也是人们最喜爱关住的亮星。还可望见南天空最亮的天狼星,距离我们只有8光年。这个由大犬座的天狼星(大犬座α)、小犬座的南河三(小犬座α)及猎户座的参宿四(猎户座α)所形成的冬季大三角在夜空中夺眼注目。这时我们银河系也来到了,与他们共度欢畅。


冬季大三角,天狼星(下)、猎户座星座(右)和小犬座南河三(左上)


猎户座腰带,猎户座腰带包含猎户ζ(Alnitak)、猎户ε(Alnilam)、和猎户δ(Mintaka)三颗亮星。


猎户座参宿四


        猎户座参宿四红超巨星,距离地球约640光年,视星等0.42,质量达到太阳19倍甚至20倍,年龄只有1,000万年,半径约是太阳的1180倍,亮度是太阳的140,000倍,表面温度3,500 K。


 

猎户座参宿四位置


天狼星和其伴星白矮星


 

       天狼星,距离地球约8.6光年,视星等-1.46质量是太阳的2.1倍,半径是太阳的1.7倍,亮度是太阳的25.4倍,表面温度9,940度。


冬季大三角



       星图4,赤径5时30分至10时30分,赤纬+60°~-60°。2月到3月夜空看见的星星。2月星空里的明星是双鱼座的北河三(双鱼座β)和小犬座的南河三(小犬座α),同是老三在天上散发情感,大犬座的天狼星(大犬座α)也在旁边观看着两兄弟,大家互相祝愿,地球上的春天降临了。3月星空又暗淡了一些,只有北天狮子座的轩辕十四(狮子座α)和南天长蛇座的星宿一(长蛇座α)点亮了夜空。


 

双子座北河三,顶部可见M31和五车二


小犬座南河三(左上)、大犬座天狼星(下)、猎户座(右)的参宿四(黄星)和参宿七(右下)


 

小犬座南河三 


       WDJ0914 + 1914恒星,2019年,科学家们才发现白矮星周围还存在着一颗尚存的巨型行星的证据。在WDJ0914 + 1914上探测到类似海王星的系外行星,可能是许多此类恒星中的第一个。位于巨蟹座东部,距离地球约1500光年,一颗不寻常恒星,温度高达28000摄氏度,非常热。近期在它的周围轨道上发现一颗系外行星,系外行星绕着白矮星绕行,距离只有1000万公里。相比之下,行星冰冷且大,至少是恒星的两倍。由于它近距离围绕着炽热白矮星绕行,仅在10天之内就绕了一圈,因此,来自恒星的高能光子逐渐将行星的大气层吹走。大部分气体逸出,但有些气体以每秒3000吨的速度被拉入盘中并旋入恒星。行星的异常位置暗示着,在主恒星变成白矮星之后的某个时刻,行星向其靠近。天文学家认为,这个新轨道可能是与系统中其他行星发生引力相互作用的结果,这意味着一个以上的行星可能幸免于其宿主恒星的剧烈过渡。直到最近,很少有天文学家停下来思考着绕着垂死恒星运转的行星的命运。盖恩西克总结道:“发现一颗行星紧紧围绕着一颗烧毁的恒星核心运行,这有力地证明了宇宙是一次又一次的挑战,使我们的思维超越了既定的观念。”



       星图5,赤径9时30分至14时30分,赤纬+60°~-60°。4月到5月夜空看见的星星。4月是北天狮子座整个亮相夜空,轩辕十四(狮子座α)和五帝座一(狮子座β)撑起了狮子座首尾,仿佛在讲,“现在我是天空中的主人”。确实所言,其它的星星都躲起来了。5月接将告别狮子座,迎来了太微垣,众多星星聚在一起,但是亮度太弱,人们也一宵不见。只是牧夫座的大角星开始登场了。春季星空由猎犬座的常陈一(猎犬座α)、狮子座尾巴的五帝座一(狮子座β)、室女座的角宿一(室女座α)、并同牧夫座的大角星(牧夫座α)这四颗星组成,被称为春季大钻石或春季大三角。


 

       室女座角宿一,距离地球260光年,视星等+1.04质量是太阳的10.25倍,半径是太阳的7.4倍,亮度是太阳的12,100倍,表面温度22,400度。


        轩辕十四,距离地球约77.5光年,视星等+1.35,质量是太阳的3.5倍,半径是太阳的3.15倍,亮度是太阳的150倍,表面温度10,300度。


       狮子座五帝座一,距离地球约是36光年,视星等+2.14,质量是太阳的1.75倍,半径是太阳的1.73倍,亮度是太阳的15倍,表面温度8,500度。


春季星空


 

春季大三角


宇宙红移7号星系

       星图5中还标注一个目前宇宙中最遥远的和最早期的星系——宇宙红移7号星系(英语:Cosmos Redshift 7),是一个位于六分仪座的星系,距离地球至少129亿光年。该星系包含宇宙大爆炸之后不久的再电离时期所形成的第一批恒星,它们于大约8亿年前所产生出的化学元素(如氧,氮,碳,钙和铁等),也是迄今为止在早期宇宙中发现的最明亮的星系,并且有充分的证据表明,这些巨大的,辉煌的,以前纯粹是理论上的物体是历史上第一个重元素的创造者,而这些元素是后来形成星球与生命的关键。这个新发现的星系比迄今为止已知的最明亮的遥远星系亮三倍。宇宙红移7号星系是在2015年6月由天文学家大卫·索布拉尔(David Sobral)为首的一班来自里斯本或莱顿的天文学家使用欧洲南方天文台在智利帕拉纳尔山的甚大望远镜,并经由夏威夷岛的凯克天文台、毛纳基山天文台昴星团望远镜与美国宇航局哈勃太空望远镜的帮助下发现的。该天文学家团队的成员来自于加州大学河滨分校、日内瓦大学、莱顿大学与里斯本大学四间大学。该星系名字的灵感来自于葡萄牙国家足球队与皇家马德里足球俱乐部的成员之一,葡萄牙的足球运动员克里斯蒂亚诺·罗纳尔多。他也俗称“CR7”,而组成宇宙红移7号星系的英文的各单字字首便为CR7。


       星图5中还标注一个HD101584恒星,是在半人马座西南,位于赤经11时45分,赤纬-50度左右,是个双星系统,它们之间发生了一场恒星战斗。当主星膨胀成一个红色巨星时,它的大小足以吞噬其质量较低的伙伴。作为回应,较小的恒星向巨人的核心盘旋,但并未与之碰撞。相反,这种动作使较大的恒星爆发,从而使气体层急剧散开,并使核心暴露。一颗恒星变得如此之大,以至于吞噬了另一颗恒星,然后又朝着其伙伴旋转,促使其脱落外层。这一“死亡过程”由于巨人吞噬了附近的一个低质量伴星而被过早地终止。最终,失去其外层,而留下一颗炽热而密集的恒星,称为白矮星。


HD101584是围绕气体的云,该气体云围绕着双星。


        这两个小恒星是在2007年发现的,位于蛇夫座南面,天江三恒星西南,是巴纳德59(Barnard 59)暗星云中一个小恒星团中最年轻的成员,该星云是星际尘埃云中的一部分,称为烟斗星云。圆星盘是围绕一颗年轻恒星的尘埃和气体环。恒星从环上积聚成更大的物质。阿尔维斯指出:“每个磁盘的大小类似于太阳系中的小行星带,它们之间的间隔是太阳与地球之间距离的28倍。”两个绕星盘被一个更大的盘围绕着,总质量约为80个木星质量,这显示了一个复杂的尘埃结构网络,呈螺旋形分布,即椒盐卷饼环。观察到这一非凡现象,为恒星生命的最早阶段提供了新的亮点,并帮助天文学家确定了双星诞生的条件。



       星图6,赤径13时30分至18时30分,赤纬+60°~-60°。6月到7月夜空看见的星星。6月牧夫座的大角星在天顶头上,为全天最亮的一颗星,它的北面一个五边形也在夜空里闪耀着,南面的半人马座库楼三(半人马座θ)也想与他同争辉煌,但是还差一个级别。7月迎来了天市垣,朵朵繁星似乎围绕着一个圆圈,像似商场内广场四周的商铺摊子,密密麻麻,没有一颗称得上的亮星。南方星空中的天蝎座心宿二(天蝎座α)也闪亮登场,它的光辉把天市垣诸星全都压了下去。


       牧夫座大角星,距离地球36.7光年,视星等−0.04质量是太阳的2.13倍,半径是太阳的26倍,光度是太阳的180倍,表面温度4,600度,年龄46亿年。


       牧夫座大角星周围:大角星右边的两颗明亮的蓝色星星是右摄提一和右摄提二,而明亮的橙色星是在右摄提三


       如何在天空中找到大角星,从北斗七星的第四星天权星向东南方向就能找到。


       天蝎座心宿二(中白星),心宿一(右黄星)和心宿三(左黄星)



       星图7,赤径17时30分至22时30分,赤纬+60°~-60°。8月到9月夜空看见的星星。此时夜空中的银河显得很宽广,似一条大河从东北横扫半个天空直至西南。天上群星再起,头顶上的夏季大三角,由天琴座的织女星(天琴座α),天鹰座的牛郎星(天鹰座α)及天鹅座的天津四(天鹅座α)组成,使天空呈现出一派辉煌。天琴座的织女星和天鹰座的牛郎星走到台前,一年中最密集的银河星星来到此地,并且架起了桥梁,使牛郎织女两厢欢聚,共度佳节。东边的天鹅座群星个个神采奕奕,相继喝彩。南方人马座的斗宿六星也亮相,号称南斗六星的李鬼,此时想是来冒充北斗七星,可它并不会指南。


 

夏季大三角


 

夏季大三角


 

       织女星,距离地球只有25.3光年,视星等+ 0.03质量是太阳的2.13倍,半径是太阳的2.26倍,光度是太阳的37倍,表面温度9,600度,年龄4.55亿年。


织女星


       天鹅座天津四,距离地球约2,620光年,视星等+1.25质量是太阳的19倍,半径是太阳的200倍,光度是太阳的200,000倍,表面温度8,500度。


 

天鹰座河鼓二(中),河鼓三(上)和河鼓三(下)组成牛郎星


天鹰座河鼓二(牛郎星)


       天蝎座与心宿二,距离地球约470光年,视星等+0.96质量是太阳的17倍,半径是太阳的822倍,光度是太阳的62,300倍,表面温度3,400度,年龄1,200万年。


南斗六星

       斗宿一,又称天同星,人马座φ,视星等+3.17距离地球239光年,质量是太阳的4倍,半径是太阳的4倍,光度是太阳的475倍,表面温度14,700度。

       斗宿二,又称天相星,人马座λ,视星等+2.81距离地球74光年,质量是太阳的2.6倍,半径是太阳的11倍,表面温度比太阳低1000度。

       斗宿三,又称七杀星,人马座μ,视星等+3.86距离地球5000光年,质量是太阳的14倍,半径是太阳的68倍,光度是太阳的2万倍。是个四星系统,主星a1和a2是个伴星,主星a1质量是太阳的10倍。还有一对双星在旁边。

       斗宿四,又称天机星,人马座σ,视星等+2.02距离地球228光年,质量是太阳的7.8倍,半径是太阳的4.4倍,光度是太阳的3300倍。年龄3100万年。

       斗宿五,又称天梁星,人马座τ,视星等+3.32距离地球122光年,质量是太阳的1.3倍,半径是太阳的15.7倍,光度是太阳的88倍。表面温度4, 100 K。

       斗宿六,又称天府星,人马座ζ,视星等+2.59距离地球88光年,由两颗较大的恒星斗宿六A和B双星组成,总质量是太阳的5.3倍,互相绕行周期为21年。斗宿六C较小,在远处绕着双星系统运行,组成一个三星系统。



       星图8,南天极区,赤径0时至24时,赤纬-45°~-90°。该处星星只有在赤道以南可以看见,是南半球的壮丽星空,半人马座的比邻星是南门二(半人马座α)三合星的第三颗星,是距离太阳最近的一颗恒星,只有4.22光年。


 

       半人马座的比邻星,质量是太阳的0.12倍,半径是太阳的0.15倍,亮度是太阳的5倍,表面温度2,670-3,100 K。


       半人马座南门二(半人马座α)的位置,图中箭头所指。南门二,视星等-0.01,是南天空中最亮的恒星之一,北半球无法看见。距离地球4.365光年,质量是太阳的1.100倍,半径是太阳的1.227倍,亮度是太阳的1.519倍,表面温度5,790 K。年龄48.5亿年。


       船帆座的天社一(船帆座γ),视星等1.78,是南天空中最亮的恒星之一,北半球无法看见。距离地球约800光年。


       船尾座的老人星,视星等−0.72,是南天空中最亮的恒星之一,北半球无法看见。距离地球310光年,质量是太阳的8倍,半径是太阳的72.8倍,亮度是太阳的16,200倍,表面温度7,350 K。


       海石一双星系统,视星等+1.86,是南天空中最亮的恒星之一,北半球无法看见。距离地球630光年,质量是太阳的10.5倍,半径是太阳的186倍,亮度是太阳的11,800倍,表面温度4,030至21,600 K。


       船尾座海山二,距离有7,500光年,总体的光度大约是太阳的590万倍,而系统的质量估计超过150倍太阳质量。


       最后发一张近期的天文照片,一个星系为何转得这么快呢?首先,我们连分辨星系UGC 12591到底是那类星系都有困难。看图像,它有像螺旋星系的尘埃带,但是它也拥有类似透镜状星系,由恒星所聚成的大型弥漫核心。此外,人们惊讶的是:观察到UGC 12591的自转速度大约为每秒480公里,每小时180万公里的速度旋转,几乎是我们银河系的2倍,也是截自目前量测最快的旋转速率。也因此,要让旋转这么快的星系不分崩离析,它的质量必须是银河系质量的数倍。UGC 12591快速旋转的可能的前导因素,包括吸积周围物质导致的缓慢增速机制,或者是不久前发生一次或多次的星系碰撞所造成的快速增速机制,未来的观察或许能够分辨。所见来自UGC 12591的星光,大约在4亿年前就起程了,当时树刚开始在地球上扎根。UGC 12591距离地球不到4亿光年,位于双鱼座–英仙座超级集群,这是一长串星系团,绵延2.5亿光年,也是宇宙中已知的最大结构之一。 



银河系有上千亿颗恒星,为什么能被肉眼看到的星星只有6000多颗?

       夜空中繁星点点,不知道大家在小时候是否数过天上的星星?如果以人眼可以直接看到的星星来算,地球南北星空中的星星大约有6000多颗。


       我们在地球上看到的星星,其本体是宇宙中的各类发光或者反光的天体。宇宙那么大,仅仅银河系就拥有大约2000亿颗恒星,为什么在地球夜空中只能用肉眼看到6千多颗星星?

肉眼可以看到哪些星星?

       宇宙中的所有天体都处于运动之中,星空中星星的相对位置也总是处于变化之中,不过短时间内的变化并不明显。在地球上的某一固定地点,只要视野开阔、天气晴朗、没有光污染,视觉良好的人大约能在夜空中观测到2000颗星星。


       天空中99.9%的星星都是恒星,因为只有恒星才会发光。它们都位于太阳系之外,银河系之内。银河系的直径至少有10万光年,而这些恒星90%都分布在距离地球1000光年的范围之内,其中75%的恒星又分布在距离地球500光年的范围之内,很少有肉眼可见的恒星距离地球超过一万光年的。仙后座V762应该是肉眼可见最远的恒星,它距离地球1.6万光年。

       当然也有例外,某些濒死的恒星在死亡时会发生爆炸,在短短的几分钟内,其亮度甚至比一个星系中所有恒星的总亮度还要高。已知肉眼观测到的最远的天体,是发生于2008年的一次伽马射线暴事件。当时,牧夫座方向曾经有一颗远在75亿光年外的超新星发出了超强的伽马射线暴,它的亮度最高时肉眼可见,持续了约半分钟。


       还有几颗星星是太阳系内的行星。行星虽然不发光,但是它能反射太阳光,并且距离地球很近,体积也足够大,所以才能被地球表面的人用肉眼看到。在夜空中,肉眼可见的行星为金木水火土五大行星。据说海王星有时也能用肉眼观测到。



       夜空中有几个淡淡的光斑是其实是星系,它们位于银河系之外,分别是大小麦哲伦星云和仙女座星系。此外在优异的观测条件下,三角座星系理论上也能用肉眼看到。其中,大麦哲伦星云距离地球16万光年,小麦哲伦星云距离地球20万光年,仙女座星系距离地球256万光年,三角座星系距离地球大约300万光年。


为什么有的星星人眼看不到?


       因为有光,人才能看见这个世界。光是电磁波,电磁波的波谱虽然很广,但人眼只能感知到极其狭窄的一段频率,这被称之为可见光波段。其实,一切物体都能够发光,而我们通常所说的发光是指可见光。宇宙中的天体很多,不发光的人眼几乎看不到,人眼只能看到少数能够发光的恒星。当恒星本身的光度比较弱,以及距离地球过远,视亮度很低时,人眼就看不见了。


       一只燃烧的蜡烛,当它远离你的视线时,烛光看起来就会变暗。整个光源发岀的光会以球面的形式向四面八方传播,随着距离的增加,单位面积上所能接收到的光线也会变得越来越少,光在传播过程中还会发生衰减,于是我们看到的光源的亮度就变暗了,这就是视亮度。当蜡烛的距离远到人眼的分辨极限,就只能看到一个发光的点了。当距离太远了,烛光的视亮度低于人眼的感知下限,蜡烛也就从我们眼中消失了。



       视星等是对视亮度的等级划分,它与天体的光度、天体和观测者的距离有关。视星等的数值越小,表示亮度越高。例如,满月的视星等为-12,而正午太阳的视星等为-27。视星等每相差五等,视亮度相差100倍。通常,视星等大于6的天体就很难被肉眼看到了。比邻星是距离地球最近的恒星,仅4.2光年远,由于其是红矮星,视星等仅为11。虽然它是离地球最近的恒星,但由于其亮度太弱,凭肉眼根本看不到。



       有些恒星实际上很亮,但由于距离我们太遥远了, 所以看上去并不怎么亮。为了比较每颗恒星的亮度,需要把它们放到同一个位置上来比较。绝对星等就是设想把恒星都放在 32.6 光年 (10秒差距 ) 的地方所得出的亮度。在地球上,太阳的视亮度最强,但是太阳的绝对星等只有 4.8等。



       恒星是依靠核聚变反应进行发光发热的。距离一定的情况下,恒星的视亮度主要取决于其表面温度和半径。银河系中有很多恒星,但是大多数恒星的质量都很小(一般质量越大,半径也会越大),核反应不是那么剧烈,表面温度也较低,因此亮度也比较弱。有些处于晚年期的恒星,演化到红巨星阶段,其质量虽然不高,但由于半径大,看起来亮度也比较高。



       太阳是一颗黄矮星,仅它的质量就超过了银河系中95%的恒星,这意味着太阳比银河系中绝大多数的恒星都要亮。即使这样,只要距离超过50光年,人眼也无法看到太阳。正因如此,那些肉眼可见的恒星的质量和半径基本上都远高于太阳。


       下图清晰地展示了恒星亮度和半径的关系。


       由于银河系中绝大部分恒星都比较暗淡,并且离我们非常遥远,这才使得我们所能看到的星星数量极其有限,只有地球附近极其明亮的恒星才能被我们看到。此外,银河系中恒星的分布并不均匀,靠近银河系中心的地方恒星数量较多。太阳在距离银河系中心2.6万光年的位置绕银心公转,如果地球处于靠近银河系中心的位置,那么地球上的夜空将会更加明亮,人眼所能看到的星星的数量也会更多。



       下图为银河系的全景,中心区域特别亮。


       简单总结一下,宇宙中的恒星那么多,而地球上只能看到几千颗星星,主要就在于那些天体离我们十分遥远,并且亮度很低。



在地球上肉眼能看见的星星都是银河系的吗?


       我们先来了解看见的星星到底是什么。其中有一些是恒星,一些是星系。其次,科普一下视星等的概念。视星等用来衡量观测者肉眼所看到的天体的亮度,视星等的数值越小,表示的亮度就越亮,视星等可以取到负值。在环境条件好的情况下,人肉眼可见的最暗的天体视星等为6等,准确的说是在5.50-6.50之间。



       天空中的星星绝大部分是恒星,那么我们就先来讨论一下肉眼可见的最遥远的恒星是哪个吧。肉眼可见的最遥远的恒星是HD61227,距离地球4万光年,视星等为6.34等。它的亮度比较暗,在条件不够好的情况下难以看到,那我们再来看看第二远的:HD188209,距离我们约1.48万光年,视星等5.60,算是相对来说比较亮的一颗星了。


       但是,肉眼能看到的最远天体绝对不是恒星,而是河外星系(银河系以外的其他星系),其中,最为人们所熟知的是仙女座星系M31。仙女座星系M31是本星系群中最大的星系,和我们的银河系一起集中了本星系群的绝大部分质量,它的视星等为4.36,距离我们约254万光年。



       不过,这就是我们肉眼所能看到的最遥远的天体了吗?不是的。人肉眼可见的最遥远的天体是三角座星系。三角座星系靠近仙女座星系,是本星系群里第三大的星系,仅次于仙女座星系和银河系。三角座星系距离我们295万光年,比仙女座星系远,但它更暗,视星等仅有5.72,更不容易看到。


人类肉眼看到空中天体地球最远多远


       古人说“欲穷千里目,更上一层楼”。其实你只要抬起头就可以看到很远很远的地方。

       夜空中的星星肉眼可见的大约有6000多颗。其中有五颗是太阳系内的行星,距离从几千万公里到十几亿公里不等。其余剩下的大多数星星是恒星。它们距离地球基本上在1100光年以内。不过在夜空中还有几个肉眼能够看到的天体距离远远超过了这个范围。一起来了解一下。

大小麦哲伦星云


       大小麦哲伦星云其实是银河系的卫星星系。它们只能在地球的南半球才能够看得到。其中大麦哲伦星云距离地球大约有16万光年;小麦哲伦星云距离地球大约有20光年。


图示:大下麦哲伦星云


仙女座星云


       仙女座星云其实就是仙女座星系。它是一个比银河系还要大的河外星系。由于距离地球十分遥远,在地球上看上去只是一个纺锤状的椭圆光斑。仙女座星系距离地球大约254万光年。我们现在看到的仙女座星系是它254万年前的样子。那时候我们人类的祖先刚刚学会直立行走。


图示:仙女座星云


三角座星系


       三角座星系也是位于银河系附近的星系。但是它要比仙女座星系距离地球要远。它到地球的距离大约有290万光年。虽然距离地球这么远,在天气条件良好的情况下,我们仍然可以用肉眼观测到它。它是人类肉眼能够看到的最远的天体了。


图示:三角座星系


       不过在2008年的时候一颗被命名为GRB 080319B发出了强烈的伽马射线暴,当时的视星等达到了5.8。人类的凭借肉眼完全可以观测到它。它距离地球有多远呢?不可思议的75亿光年!这是人类曾经能够看到的宇宙中最远的天体。


       这还意味着,人类的眼睛看到了宇宙中75亿年前发生的事情。那时候还没有地球呢!这是不是一件很神奇的事情?


       如今大多数人们都生活在城市中,由于光污染和雾霾的原因,很少能看到夜空中的繁星。其实在光污染较少的地方,晴朗的夜晚仰望夜空,空气透明度高的话,是可以看到满天的繁星的。那么在那么多的星体中,哪些离我们比较近?又有哪些离我们比较远呢?




       距离我们最近的自然天体是月亮,平均只有38万公里,它的体积并不大,直径只有3476公里,还不到地球的1/3,但是由于它距离最近,所以月球看起来,和太阳的视面积几乎一样大。





       八大行星中平均距离我们最近的是金星,最近的时候只有4000万公里左右,可以很好的反射太阳光,所以它也是夜空中除月球之外最亮的星体。





       八大行星中,我们可以目睹到水星、金星、火星、木星、土星和天王星,距离最远的天王星(距离太阳平均约28.8亿公里)的视星等只有5.38,勉强能看到,但是由于它太不显眼,古人从来没有把它当做行星。而距离最远的海王星(距离太阳约45亿公里)是目视不到的。




       距离我们最近的恒星是太阳,约1.49亿公里,太阳之外距离我们太阳系最近的恒星是比邻星,只有4.22光年,它是一颗红矮星,质量只有太阳的12%,体积也不大,表面温度不到3000摄氏度,所以发出来的光很微弱,视星等约为12等,不用望远镜根本看不到,所以距离我们太阳系最近的恒星是无法目视的。




       在我们比较熟悉的恒星中,海山二距离我们相当遥远,约7500光年,其视星等为4.3,这是一颗大质量恒星,质量在太阳的100倍以上,晶体活动比较剧烈,所以能发出极其明亮的光,1843年的时候,它曾经突然变亮,亮度仅次于恒星中的天狼星,达到过-0.8等,比老人星和距离太阳系只有4.37光年的南门二还亮,可能和它的一次爆发有关。不过由于距离遥远,在大部分的时间中还都是比较暗淡的。




       但是海山二并非我们可目视的最远的恒星, 从数据来看,距离我们12,000光年的船底座HIP54751才是可目视的最遥远恒星,其视星等为4.55,然而实际上它的光度为太阳的18.5万倍,其绝对星可达-8.35,如果把它放到距离我们32光年(绝对星等距离)远的地方,那么它将象我们看到的月亮一样亮。这颗恒星之所以如此之亮,也是因为它是一颗处于恒星主序星末期的星体变动剧烈的恒星,其质量约为太阳的30倍左右,但体积却十分庞大,星体温度很高,发出的光线也就十分强烈了。




       但是人类肉眼所能看见的最远天体并不是恒星,而是银河系之外的一些星系,比如仙女座星系距离我们约256万光年,但目视可见最为遥远的天体是三角座星系,距离我们约292万光年,视星等约为5.73等,非常晴朗的夜晚,在北半球西北方的天空中勉强能看到它,但是这个和我们银河系类似,有着数千亿恒星的庞大星系,看上去也只是一个暗淡的星点而已。




       在讨论这个问题之前,我们有必要了解一个天文学中的术语——“视星等”(Apparent Magnitude),这是一个专门描述人类用肉眼所观测到的天体亮度的天文术语。“视星等”的说法起源于古希腊天文学家喜帕恰斯,他编制了一个包含 1022 颗恒星的恒星位置表,并把它们按亮度的高低分为了 6 个等级,规定等级越低的恒星,其目视亮度就越高。



       到了1850年,英国天文学家普森将这 6 个等级进行了量化,即相邻两级之间的亮度差值为 2.512 倍,自此“视星等”这个概念就在天文学中得到广泛的应用,为了更好地描述人们观测到的所有天体,天文学家们又引入了“负星等”的概念,比如说人类在地球上用肉眼能看到的最亮的天体——太阳,其“视星等”就为 -26.71,而月亮的“视星等”却为 -13。



       一般认为“视星等”为 6 的天体就是人类肉眼所能看到的极限,但在观测条件非常好的情况下,人类的肉眼其实还可以看到更暗一点的天体,因此我们可以将这个极限扩展到“视星等”为 6.5 的天体。有了以上的知识之后,我们就可以进入正题了。


人类肉眼看到夜空中的天体离地球最远有多远?


       对于这个问题,我们不妨从恒星、星系以及特殊天体这三个方面来详细介绍一下。


       天体“视星等”的等级取决于两个关键因素,第一是目标天体的发光能力,第二是目标天体与我们之间的距离,根据平方反比定律(物理量的强度总是会与距离的平方成反比)我们可以得出,相对而言后者的影响更大,正因为如此,人类用肉眼能看到的恒星其实是很少的,它们主要集中在几千光年以内,大概如下图所示。



       如果某颗恒星的发光能力特别高,那么我们也可以在更远的距离上看到它,我们人类用肉眼能够看到的最远的恒星就是位于船尾座的“HD61227”,这颗恒星距离我们 40750 光年,“视星等”为 6.34,而排名第二的恒星就近了很多,它就是位于天鹅座的“HD188209”,距离我们 14825 光年,“视星等”为 5.60。


       说完了恒星再来说星系,因为一个星系聚集了数以千亿计的恒星,所以其发出的光线可以让我们在更加遥远的地方看到它。我们人类用肉眼能够看到的最远的星系是三角座星系(M33),它距离我们大约295万光年,其“视星等”为5.72,而第二名就是我们熟悉的仙女座星系(M31)了,它距离我们大约254万光年,其“视星等”为 4.36。

(上图为三角座星系)


       除此之外,在宇宙中还存在着一些能够在短时间内释放出巨大能量的特殊天体,比如说当一颗大质量恒星内部耗尽了核燃料之后发生的超新星爆发,又或者两颗中子星剧烈撞击等等,在这种情况下,这些特殊天体就会释放出威力无与伦比的伽马射线暴以及速度接近光速的粒子喷射流。


       虽然伽马射线是人类的肉眼无法看到的,但这些高能事件中产生的高速粒子喷射流却是可以制造可见光的,当这些粒子喷射流冲击周围的星际物质时,会对其产生非常剧烈的加热作用,从而释放出超级耀眼的光线,如此明亮的光线,即使是相隔上亿光年,也有可能被我们用肉眼观测到。


       那么如果将这类天体也包括在内,人类肉眼能看到的最远天体有多远呢?对此,天文学家给出令人吃惊的答案——75亿光年!


       2008年3月19日,NASA的“雨燕”(Swift)探测器首先探测到来自牧夫座方向的伽马射线暴,随后很多其他的望远镜也迅速对准了这个方向,在接下来的时间里,人们观测到了此次宇宙高能事件的余晖(高速粒子喷射流产生的可见光)。这次爆发事件编号为“GRB 080319B”,观测数据显示,其余晖的“视星等”为5至6的水平,这就意味着,在当时的地球上,人类只需要用肉眼就可以看到它。

(图片来源:NASA)


       根据位于智利境内的“甚大望远镜”(VLT)的测定,“GRB 080319B”的爆发源与地球之间的距离高达75亿光年,打破了之前人类肉眼能看到的天体的最远记录。值得一提的是,由于光速的限制,“GRB 080319B”发出的光线其实是经历了75亿年的时间才到达地球,也就是说,在“GRB 080319B”爆发的时候,我们的太阳都还没有诞生。





       人眼能看多远取决于远处物体发出多少光粒子或光子。肉眼能看到的最远的物体是仙女座星系,距离地球260万光年。银河系的1万亿颗恒星集体发出的光足以让几千个光子每秒钟撞击地球的每平方厘米,在漆黑的夜晚,这足以刺激我们的视网膜。


       早在1941年,视觉科学家塞利格·赫克特和他在哥伦比亚大学的同事们就对视觉的“绝对阈值”进行了一次被认为是可靠的测量——这是为了引起视觉感知而必须照射到我们视网膜上的光子的最小数量。该实验在理想条件下探测了阈值:研究参与者的眼睛有时间适应完全黑暗,作为刺激的闪光具有510纳米(蓝绿色)波长,我们的眼睛对该波长最敏感,并且该光瞄准视网膜的外围,该外围富含光探测杆状细胞。




       科学家们发现,对于研究参与者来说,一半以上的时间感受到这样的闪光,受试者需要54到148个光子才能击中他们的眼球。基于对视网膜吸收的测量,科学家计算出参与者的杆状细胞实际吸收的光子减少了10倍。因此,5到14个光子的吸收,或者说,仅仅5到14个杆状细胞的激活,就可以告诉你的大脑你看到了一些东西。


       考虑到绝对阈值、蜡烛火焰的亮度以及发光物体根据离它的距离的平方变暗的方式,视觉科学家得出结论,人们可以在50公里之外分辨出蜡烛火焰微弱的微光。




       但是我们能感觉到一个物体不仅仅是一闪一闪的光有多远呢?为了让某物在空间上延伸而不是像点一样,它发出的光必须刺激至少两个相邻的锥体细胞——我们眼睛中产生色觉。在理想条件下,物体必须对着至少1弧分或60度的角度,才能激发相邻的锥体。(无论物体在附近还是远处,这个角度测量值都保持不变,远处的物体必须大得多,才能与近处的物体成相同的角度)。满月直径为30弧分,而金星直径约为1弧分,作为一个物体几乎无法分辨。


       人类可以从不到3公里的距离分辨物体。例如,在那个距离,我们只能分辨出汽车上两个不同的前灯。


       当然,如果是超新星爆发,人类肉眼能在短时间内看到距离地球数千万光年的景象。


      我们肉眼可见的天体视星等都是小于六的,视星等越小表示这颗天体肉眼看起来越亮。例如太阳的视星等就达到了-25。

       夜晚仰望星空我们看见的天体包括太阳系内的行星、银河系内的恒星即距离较近的一些星系。夜晚全球可见的恒星大约是6000颗左右,他们全部都是银河系内的恒星距离我们几光年到近千光年不等,其中大部分都是在距离地球大约1000光年内,比较著名的就是北极星、天狼星、北斗七星、牛郎星、织女星第。



       有极少的一部分距离地球数千光年甚至是上万光年远,例如天津四距离我们大约2600光年,海山二距离我们7500光年,船底座的HR 4144距离我们1.1万光年视星等等于6,仙后座的V762可能是距离地球最为遥远的肉眼可见恒星,其距离达到了1.63万光年,视星等大约为5.8。这些恒星肉眼看起来已经特别暗了只有在天气情况光污染较小的乡村可能看见。


       除此之外就是和银河系同一等级位于本星系群中的仙女座星系肉眼可见,距离我们大约254万光年,银河系的两个卫星系大小麦哲伦星系南半球可见距离我们大约二十万光年左右,肉眼可见最远的星系是三角座星系距离我们大约290万光年。

       仙女座星系正在高速向我们撞来大约30~40亿年后将会和银河系碰撞融合形成新的椭圆星系。

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