自古以来,人们对秩序最直接的感受是明暗变化,并进一步尝试对明暗的程度进行划分,最终演变成了星等的概念。
公元前2世纪,古希腊天文学家喜帕恰斯按亮度把恒星分为6等,编制成了包括1022颗恒星的星表。
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,英国天文学家普森借助古典光学观测设备发现,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=2.512倍。于是建立了星等和亮度之间的关系式:\(m_2- m_1 = – 2.5\log \left(\frac{e_2}{e_1}\right)\),称为普森公式。
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。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。
天文学家设想把各个恒星放在距离地球同一距离(即10秒差距)处时,该恒星表现其应有的星等。10秒差距相当于32.6光年即308.56万亿千米。在“公平竞争” 情况下测得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。
在绝对星等的基础上,进一步考虑星际消光和波段限制的影响,全面表征恒星在全电磁波段内总辐射能力的光度指标,称为绝对热星等。
绝对热星等的核心是衡量恒星的热辐射总量,即光度(天体每秒发出的总能量:\(L = 4\pi r^2 \cdot I\))。在实际应用中,常通过目视绝对星等和热星等修正值快速计算绝对热星等。
千万年来,头顶之上,总有颗星光照亮人心头探索、奋斗的方向。有了星等的概念,希望你也能更快找到属于你的启明之星!
