1.1.4 衡量天体亮度的视星等
仰望夜晚的星空,可以发现有些星体比较明亮,有些则比较暗淡。为了把不同星体之间的亮度差异以定量的方式表示出来,天文学上使用“视星等”的概念表示它们的亮度。所谓“视星等”(Apparent Magnitude),即从地球上所见星体的亮度。在地球上看起来越明亮的星体,其视星等数值就越低。一个天体的视星等,取决于它离地球的距离、它本身的亮度(即绝对星等)、星际尘埃遮蔽等多重因素,人类眼睛能够分辨的极限大约是6.5等。如果人们在理想环境下(清澈、晴朗且没有月亮的夜晚),肉眼能观察到的整个天球中的星体约有6000颗,且多数都距地球数百光年以内。
视星等最早是由古希腊天文学家喜帕恰斯(Hipparchus)在公元前150年左右提出的,他把自己编制的星表中的1022颗恒星按照亮度划分为6个等级,即1等星到6等星。但1到6的星等并不能描述当时发现的所有天体的亮度,天文学家又引入了“负星等”的概念,这样的视星等体系一直沿用至今。
1856年,英国天文学家诺曼·罗伯特·普森发现1等星要比6等星亮100倍,根据这个关系星等被重新量化。重新定义后的星等,每级之间亮度相差2.512倍。按照上述标准,太阳为-26.7等星,满月为-12.8等星,金星最亮时为-4.89等星,天狼星为-1.46等星,牛郎星为+0.77等星,织女星为+0.03等星,如图1-9所示。现在地球上最大的望远镜可看到24等星,哈勃太空望远镜则可以看到30等星。现在人类用肉眼可以看见的最远的天体是三角座星系,其星等约为6.3,距离地球约290万光年。表1-1为我们用肉眼能观测到的十大最亮恒星的视星等。
图1-9 视星等示意图
表1-1 用肉眼能观测到的十大最亮恒星的视星等
因为视星等是人们从地球上观察星体亮度的度量标准,它实际上只相当于光学中的照度。又因为不同恒星与地球的距离不同,所以视星等并不能表示恒星本身的发光强度。另外,宇宙中存在大量的星际尘埃,使一些明亮的星体变得十分暗淡,也会影响星体的视星等。天文学家提出了绝对星等(Absolute Magnitude)的概念,即把天体放在指定的距离时,天体所呈现的视星等,此方法可以对天体的亮度在不受距离的影响下做出客观的比较。