天上星 亮晶晶
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天上星 亮晶晶

——天体亮度趣谈

 

          郑 志 瑛
“坐地日行八万里,巡天遥看一千河。”毛泽东同志诗词的第一高频词是“天”字,被称为“天宇诗人”。温家宝同志担任国务院总理时曾忙里偷闲写了一首诗,名为《仰望星空》。北京市2010年高考作文题目为《仰望星空与脚踏实地》。工作之余,我们谈谈星空的故事吧。

  “视星等”:计量天体亮度的标尺

  近一段时间,夜晚西天上有一颗星特别明亮,引入注目,这就是金星。甚至,在天黑之前的傍晚,也能看到这颗天上最亮的星星,令人怀疑这是不是人造地球卫星。天上星,亮不同,这便有了“星等”之说。
视星等,是指“目视星体亮度等级。”早在公元前2世纪,古希腊有一位天文学家叫喜帕恰斯(Hipparchus),他在爱琴海的罗得岛上建起了观星台,为了清楚地反应恒星的亮度,喜帕恰斯将恒星亮暗分成等级。他把看起来最亮的20颗恒星定为“1等星”,把眼睛看到最暗弱的恒星定为“6等星”,全天球可见6000多颗6等以上星星,当然我们看到的半天星星约3000颗。在这中间又分为2、3、4、5等星。
喜帕恰斯在2100多年前奠定的“星等”概念基础,一直沿用至今。到了1850年,由于光度计在天体光度测量中的应用,英国天文学家普森(M.R.Pogson)把我们的肉眼看见的1等星到6等星做了比较,发现星等相差5等的亮度之比约为100倍。于是提出了更精确衡量天体亮度的单位,1个星等间的亮度比规定为100的开5次方,即2.512,1等星比2等星亮2.512倍,2等星比3等星亮2.512倍……1等星比6等星亮100倍。由于1—6的星等范围太小,又引入了“负星等”来衡量极亮的天体,把比1等星还亮2.512倍的定为0等星,比0等星还亮2.512倍的定为-1等星,依此类推。太阳的视星等为-26.7等,满月为-12.6等,金星最亮时为-4.9等,最亮的恒星天狼星为-1.45等,织女星为0.00等,牛郎星为0.77等。

  五大行星命名的密码

  除变星以外,恒星的亮度一般是稳定的。而行星受与太阳—地球位置关系的影响,像月亮一样,亮度变化较大。以下为太阳、月亮、五大行星的视星等情况。
太阳、月亮和五大行星视星等列表

  看到五大行星的平均视星等即亮度差异,我们能否揭开古人命名五大行星的秘密?原来,我国古人是按照行星的亮度来降序命名“金木水火土”五星的!《五帝》云:“天有五行,水火金木土”。“五行”学说,很可能就源自五大行星。
顺便说一句:我国古人所谓“五星”,不是“五角星”。1995年我国在新疆出土了绣有“五星出东方利中国”文字的汉代织锦,当时的“五星”,即是指金、木、水、火、土星。

  恒星的故事

  文后所附50颗最亮恒星列表,是按我国古代命名标出的,基本上都是2等以上亮星。当然,西方另有一套恒星命名系统。进入这“恒星50强”并不容易,著名的北斗七星只有3颗入选。
从表上可以看到,最亮的恒星是天狼星。没错,苏轼的“西北望,射天狼”,说的就是它。擒贼先擒王嘛。
织女星比牛郎星亮,看来古人并不完全“重男轻女”。
老人星比织女星还亮,为全天第二亮的恒星,古人“尊老”看来是真的。
参宿(读作“身秀”)一至七共有7颗亮星,其中参宿一、二、三即著名的“三星”。除参宿三、六之外,其余5星均入选“恒星50强”,占了10%——参宿星官系统是入选恒星50强最多的,也是最亮的星官系统(中国古代天文学中星区划分使用的是“星官”系统,类似于西方的“星座”)。
参宿四,近来出风头了。它是一颗红超巨星,也是一颗广为人知的变星,亮度在0.2至1.3星等之间变动。2019年10月以来其亮度衰减程度惊人,由全天第9亮星降至第21了,直降了近1个星等。天文学家预测在未来10万年的某个时刻,它将会发生星体爆炸,变成一颗超新星;天文爱好者则盼望:最好在近几年就能看到,那将是一场史诗级人类大狂欢!也许,参宿四已经爆炸,只是因为它距我们498光年,其爆炸之光正走在半路上呢——我们今天看到参宿四的星光,是它在公元1522年发出的,那时是明朝嘉靖元年。
南门二,属一颗“三合星”系统,这个系统也是距地球最近的恒星系统,只有4.3光年的距离。因其距地球最近,电影《流浪地球》中地球人计划用2500年时间投奔的,就是这个三合星之一的“比邻星”。


天津四,与天津市没有任何关系。在中国神话中,牛郎(牛郎星)织女(织女星)这一对两地分居的恋人会在七夕这天通过由喜鹊搭建的浮桥跨过银河来相会,而这座“鹊桥”即被称为“天津”。天津四距地球1412光年,是最亮50星中距地球第二远的一颗。如此远的距离,居然还有如此强的亮度,足见其硕大无比——天津四的直径大约是太阳的200倍!
天空中知名度最高的恒星,应该就是大名鼎鼎的“北极星”了。但它远不是最亮的一颗,也不是永远的“北极星”。目前北极星是“勾陈一”,距地球433光年。由于地球和星际是不断运动的,每过几百年,地轴在北天正对着的恒星也在不断更替,“勾陈一”是公元1200—2500年间的北极星。《论语》“为政以德,譬如北辰,居其所,而众星拱之”的“北辰”,当然是指北极星,但孔子那个时代的北极星却是亮度更弱的“北极五”,并不是今天的“勾陈一”。实际上,每隔2.58万年,北极星会有一个轮回,这期间会有24颗6等以上恒星“被成为”北极星。1.4万年以后,那时地轴将对着织女星,那时的北极星便是织女星了。
日月之行,星汉灿烂。康德说:“有二事焉,恒然于心,敬之畏之,日省日甚:外乎者如璀璨星穹,内在者犹道德律令。”我们在关心钱的问题、货的问题、权的问题、情的问题之余,仰望一下浩瀚星空吧——三尺之上有神明,况三万光年之上乎!


 
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