天上多少星——恒星亮度和光度（恒星世界四）

自古以來，人們對天體最直接的感受是有明有暗。公元前2世紀，古希臘天文學家喜帕恰斯（舊譯名依巴谷）編制了包括1022顆恒星的星表，按亮度把恒星分為6等。其中20顆亮星定為1等星，其次是2等星、3等星......，肉眼勉強可見的為6等星。這種劃分方法表示的是恒星的亮度，稱為視星等。由于完全憑感覺，所以有一定的主觀性。

19世紀中葉，英國天文學家普森發(fā)現(xiàn)，肉眼感覺和星光亮度有一定的關系，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等則亮度相差E=5√100=2.512倍。于是建立了星等和亮度之間的關系式：m1—m2= —2.5 lgE1/E2，稱為普森公式。

后來為了更準確表示恒星亮度，引進小數(shù)和負數(shù)，如太陽亮度為—26.74等，滿月（非恒星天體也可表示）最亮時為—12.73等，金星最亮時—4.4等，最亮的恒星天狼星為—1.46等。用地球上最大的天文望遠鏡可以拍攝到最暗弱的天體為25等，是太陽亮度的1萬億億分之一，這大約相當于6.3萬千米處一支蠟燭的亮度?！肮碧胀h鏡可拍攝到更暗弱的天體為29等。

這里所說的亮度，是指觀測者在單位面積上所接受的天體輻射流量，相當于光學中的照度。天體距離有遠有近，發(fā)光本領也有很大差異。天體亮度測量直接得到的星等同天體的距離有關，稱為視星等，也叫目視星等，它反映的是天體的視亮度。一顆很亮的恒星可能由于距離遠而顯得很暗；而一顆實際上很暗的恒星可能由于距離近而顯得很亮。暗星也不一定真暗，盡管它們要通過望遠鏡才能觀測到，但它們的發(fā)光能力可能極強，只是由于距離我們太遠了。因此目視星等并沒有實際的物理學意義，為了比較天體的真實亮度，必須了解其光度。

    光度是天體每秒發(fā)出的總能量：L=4πR2×I。天文學家設想把恒星放在同一距離，即10秒差距處時表現(xiàn)其應有的星等。10秒差距相當于32.6光年即308.56萬億千米。在“公平競爭” 情況下的星等稱為絕對星等。