做自己的光不需要多亮
在夜空中,有无数的星星。肉眼看起来,它们都是光点,但亮度却有所不同。那么,哪一颗星才是夜空中最亮的星呢?
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为了衡量夜空中天体的亮度,古希腊天文学家喜帕恰斯提出了一个概念:星等。他将自己的星表中的1022颗星星划分为1~6这六个星等,其中最亮的星是1等星,最暗的是6等星。
但这里有两个问题:一、亮度这种数据没有尺子测量,不同的星星之间明亮程度的量化数据含有一定的主观性;二、星星的亮度是变化的,人类能看见最暗的星星的极限是固定的,但无法保证夜空中会不会出现更亮的星星。
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到了1850年,英国天文学家普森发现,1等星的亮度大约是6等星的100倍,于是就按这个数据进行了量化定义。从此,肉眼能看见的最暗的星星被规定为6等星,比它亮100倍的就是1等星。这么算下来,亮度每提升1个星等,亮度就提升为2.512倍。至于更亮的星星,星等就可以低于1,甚至低于0,也就是负星等。
有了这个量化的数据,我们就可以客观地评判一颗星星的亮度了。那么,夜空中最亮的星到底是哪一颗呢?
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如果你问的是深夜,那么最亮的应该是天狼星,其亮度是-1.47等,算下来就是6等星亮度的973倍。这是一颗蓝白色的主序星,质量是太阳的2倍左右,半径约为太阳的1.711倍,表面温度高达9940K,并且距离我们也只有8.60光年。由于它又大又近,所以成为了夜空中最亮的星。
不过,这仅限于恒星范围。在太阳系内,还有一颗星星比它更亮,那就是木星。由于同处太阳系内,木星的亮度在很大程度上受它与地球的即时距离的影响。最亮的时候,木星可以达到-2.94等。
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上面说的是夜里,但如果只是在傍晚,那么还有一颗星星更亮,那就是金星。最亮的时候,金星只有-4.6等,超过了木星。虽然没有木星大,但是金星距离地球近得多,而且它的大气层可以将更多的太阳光反射出来,反照率特别高。不过,由于金星轨道在地球内部,所以只有在清晨或傍晚的时候,我们才能在太阳附近看到它。
以上描述的,都是咱们生活中的“星星”。但我们现在知道,这些都是宇宙中的各种各样的天体。如果把所有的天体都算上的话,还有比它们更亮的,比如月球。
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月球和我们的距离就更近了,因此虽然比其他天体小得多,亮度却远胜过它们。简单来说,相同的太阳系天体,距离我们每增加10倍,亮度就会下降到原来的1/10000,可见距离的影响有多大。
我们都知道,在满月当空的时候,不论观测流星雨这样的天象还是观测其他的一些天体,都很容易受到月光的干扰,这是因为它太亮了。最亮的时候,月球的亮度差不多可以达到-13等,也就是金星的几千倍!
这个亮度,别说是夜间了,就算是白天太阳升起来的时候,我们都可以看到月球。比如前不久,我就用手机在白天拍摄了一张月亮的照片。
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说到这里,太阳有多亮呢?它甚至能够吞没月亮的光芒,可见亮度还要更加惊人。
根据测量,太阳的星等达到了惊人的-26.74等!计算一下就可以知道,它的亮度是最暗的6等星的12.49万亿倍!如此恐怖的亮度,怪不得直视会直接亮瞎人眼!
说了这么多,大家会发现:这些星星的亮度,很大程度上取决于它和地球的距离。离我们近的就更容易显得明亮,离我们远的就更难被看见。这对于它们来说,有点太“不公平了”。有的天体明明非常亮,非常巨大,但仅仅因为和我们距离远就显得黯淡无光。由此可见,这个所谓的星等,好像并不能说明天体的真实亮度。
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因此,在天文学上,上面所说的星等,被称为视星等(Apparent magnitude)。想要以一个公平的规则来衡量天体的亮度,就要利用另一个概念,那就是绝对星等(Absolute magnitude)。
所谓的绝对星等,就是假设所有的天体都被放在一个相同的距离上,然后呈现在人眼中的视星等。这个距离是固定的,是10个秒差距,也就是大约32.6光年的位置上。
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在这么远的距离下,像木星和金星这样的天体就完全看不见了,只有恒星才能够被看见,而且还得是比较大的恒星。像我们头顶上的太阳,如果被放在32.6光年外,就只有4.83等了,只比6等星亮不到3倍。相比之下,天狼星也变暗了,只有差不多1.4等。
至于那些距离我们超过32.6光年的恒星,绝对星等就要比视星等大得多了。比如参宿四,视星等0.58等,绝对星等大约是-5.85等;参宿七更夸张,视星等0.12等,绝对星等达到了7.84等。
视星等和绝对星等之间,有一套换算的公式。假设天体的视星等是m,距离是d,d0代表10秒差距,那么绝对星等M的数值就是——
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在距离我们大约16.3万光年的大麦哲伦星云中,有一颗名叫R136a1巨型恒星,其质量大约是太阳的215倍,表面有效温度高达48000℃,直径达1500万公里。如果把它放在32.6光年这么远,将会达到-8.18等。
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还好它离我们足够远,要是离得太近,恐怕不直视它都会被亮瞎!
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