星等

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天狼星的視星等約為-1.47等,是全天空最明亮的恆星之一。

星等(Apparent magnitude),為天文學術語,是指星體在天空中的相對亮度。一般而言,這也指「視星等」,即為從地球上所見星體的亮度。在地球上看起來越明亮的星體,其視星等數值就越。常見情況下人們使用可見光來衡量視星等,但在科學探測中,紅外線等其它波段也有用到。不同波段探測到的星等數據會有所不同。一顆星星的星等,取決於它離地球的距離、它本身的亮度(即為絕對星等)、星際塵埃遮蔽等多重因素。一般人的肉眼能夠分辨的極限大約是6.5等。

視星等[編輯]

人眼
是否
可見
視星等 亮度
相對於
織女一
亮於
這個星等
的星星數量[1]
−1.0 250% 1
0.0 100% 4
1.0 40% 15
2.0 16% 48
3.0 6.3% 171
4.0 2.5% 513
5.0 1.0% 1 602
6.0 0.40% 4 800
7.0 0.16% 14 000
8.0 0.063% 42 000
9.0 0.025% 121 000
10.0 0.010% 340 000
從地球表面上看到的太陽約為–26.74等。
從火星表面上看到的太陽約為–25.60等。
從地球上看月亮最亮時可達到–12.92等。
從地球上看獵戶座參宿四約有0.42等。
從地球上看仙女座星系約有4.36等,需要在光污染較少的地區才能被肉眼所見。
從地球上看三角座星系約有5.72-6.3等,接近人類肉眼可辨認的極限。
從地球上觀測后髮座NGC 4414約有11.0等。
小行星原神星(圖片右下角)約有11.6等,必須使用望遠鏡才能看到。
手槍星雖名義上有4等,但由於星際塵埃的消光,實際在我們眼中比一般星系還要暗。
哈伯極深空中,最暗的星系只有30等,只有肉眼可分辨光度下限的一百億分之一。

視星等最早是由古希臘天文學家喜帕恰斯制定的,他把自己編制的星表中的1022顆恆星按照亮度劃分為6個等級,即1等星到6等星。1850年英國天文學家普森發現1等星要比6等星亮100倍。根據這個關係,星等被量化。重新定義後的星等,每級之間亮度則相差2.512倍,1勒克司(亮度單位)的視星等為-13.98。[2]

但1到6級星等並不能描述當時發現的所有天體的亮度,天文學家延展本來的等級──引入「負星等」概念。這樣整個視星等體系一直沿用至今。如牛郎星為0.77等,織女星為0.03等,除了太陽之外最亮的恆星天狼星為-1.45等,太陽為-26.7等,滿月為-12.8等,金星最亮時為-4.89等。現在地面上最大的望遠鏡可看到24等星,而哈伯望遠鏡則可以看到30等。

因為視星等是人們從地球上觀察星體亮度的度量,它實際上只相當於光學中的照度;因為不同恆星與地球的距離不同,所以視星等並不能指示出恆星本身的發光強度。

由於視星等需要同時考慮星體本身光度與到地球的距離等多重因素,會出現距離地球近的星體視星等不如距離遠的星體的情況。例如巴納德星距離地球僅6光年,卻無法被肉眼所見(9.54等)。

如果人們在理想環境下(清澈、晴朗且沒有月亮的夜晚),肉眼能觀察到的半個天空平均約3000顆星星(至6.5等計算),整個天球能被肉眼看到的星星則約有6000顆。大多數能為肉眼所見的星星都在數百光年內。現在人類用肉眼可以看見的最遠天體是三角座星系,其星等約為6.3,距離地球約290萬光年。歷史上肉眼能看見的最遠天體是GRB 080319B在2008年3月19日的一次伽瑪射線暴,距離地球達到75億光年,視星等達到5.8,相當於用肉眼看見那裡75億年前發出的光。[3]

另外,宇宙中大量的星際塵埃也會影響到星星的視星等。由於塵埃的遮蔽,一些明亮的星星在可見光上將變得十分暗淡。有一些原本能為肉眼所見的恆星變得再也無法用肉眼看見,例如銀河系中心附近的手槍星[4]

星星的視星等也隨著星星本身的演化、和它們與地球的距離變化而變化當中。例如,當超新星爆發時,星體的視星等有機會驟增好幾個等級。在未來的幾萬年內,一些逐漸接近地球的恆星將會顯著變亮,例如葛利斯710在約一百萬年後將從9.65等增亮到肉眼可見的1等。

視星等對照表
視星等級 對應天體
–38.00 在距離一天文單位外看參宿七。此時將看到一團巨大的火球,佔據著天空35°的天空。
–30.30 在距離一天文單位外看天狼星
–29.30 水星近日點上看太陽
–27.40 金星近日點上看太陽
–26.74 地球近日點上看太陽,比滿月亮40萬倍。
–25.60 火星近日點上看太陽
–23.00 木星近日點上看太陽
–21.70 土星近日點上看太陽
–20.20 天王星近日點上看太陽
–19.30 海王星近日點上看太陽
–18.20 冥王星近日點上看太陽
–16.70 鬩神星近日點上看太陽
–14 1個勒克斯的亮度。[5]
–12.92 滿月最亮時的亮度(一般是–12.74)。
–11.20 塞德娜近日點上看太陽
–10 1965年池谷-關彗星接近太陽時最亮的水平。[6]
–9.50 在地面上可見的最亮的人造衛星。
–7.50 超新星SN 1006在1006年爆發最亮時的程度。
–6.00 距離地球6500光年遠的SN 1054在1054年爆發時的最大亮度。
–4.89 從地球上看金星的最大亮度。
–4.00 當太陽高高掛在天上時,肉眼能分辨的最暗天體。
–3.99 470萬年前從地球上看弧矢七的亮度。它是距今前後五百萬年的時間範圍內,從地球上所能看到最亮的恆星(除了太陽、超新星)。
–3.82 從地球上看金星的最大亮度(當金星處於軌道遠離地球的一側時)。
–2.94 從地球上看木星的最大亮度。
–2.91 從地球上看火星的最大亮度。
–2.50 當太陽高於地平線10度時,肉眼所能見到的最暗天體。
–2.50 從地球上看新月的最大亮度。
–2.45 從地球上看水星的最大亮度(當水星處於的位置時)。
–1.61 從地球上看木星的最低亮度。
–1.47 從地球上看天狼星的亮度。它是目前全天空除太陽外最明亮的恆星。
–0.83 1843年4月海山二假超新星爆發時的最大亮度。
–0.72 從地球上看老人星的亮度。
–0.49 從地球上看土星的最大亮度(當它的光環完全朝地球敞開時)。
–0.27 從地球上看南門二的亮度。
–0.04 從地球上看大角星的亮度。
−0.01 從地球上看半人馬座α星A
+0.03 從地球上看織女星。它也是最初被定義為0等的恆星。
+0.50 南門二看太陽。
1.47 從地球上看土星的最低亮度。
1.84 從地球上看火星的最低亮度。
3.03 SN 1987A大麥哲倫星雲內爆發時的最大亮度。距離地球16萬光年遠。
3 to 4 當人身處城市(即較大光污染)時肉眼所能看見的最暗天體。
4.36 從地球上看仙女座星系 (M31)的亮度。
4.38 從地球上看木衛三的最大亮度。它是太陽系已知最大的衛星。
4.50 從地球上看M41[7]
5.20 從地球上看灶神星的最大亮度。
5.32 從地球上看天王星的最大亮度。
5.72 從地球上看三角座星系的最大亮度。[8][9]
5.73 從地球上看水星的最低亮度。
5.8 2008年3月19日發生的GRB 080319B伽瑪射線暴的最大亮度,持續約半分鐘,它刷新了人類以肉眼看見的最遠天體記錄(75億光年)。[3]
5.95 從地球上看天王星的最低亮度。
6.49 從地球上看智神星的最大亮度。
6.50 地球上人類以肉眼能夠分辨的最暗天體極限。
6.64 從地球上觀測穀神星的最大亮度。
6.75 從地球上觀測虹神星的最大亮度。
6.90 從地球上觀測波德星系的亮度。雖然暗於6.5等但仍處於人眼觀測極限範圍內。[10]
7 to 8 理論上在地球上最黑暗的地方,肉眼能看到的範圍極限。[11]
7.78 從地球上觀測海王星的最大亮度。
8.02 從地球上觀測海王星的最低亮度。
8.10 從地球上觀測土衛六(泰坦星)的最大亮度。
8.94 從地球上觀測健神星的最大亮度。
9.50 一般情況下,使用7x50雙筒望遠鏡能看到的最暗範圍。
10.20 從地球上觀測土衛八的最大亮度。
12.91 最亮的類星體3C 273,距離地球24.4億光年。
13.42 從地球上觀測海衛一的最大亮度。
13.65 從地球上觀測冥王星的最大亮度,比6.5等星暗725倍。
15.40 從地球上觀測小行星2060的最大亮度。
15.55 從地球上觀測冥衛一的最大亮度。
16.80 從地球上觀測鳥神星
17.27 從地球上觀測妊神星
18.70 從地球上觀測鬩神星
20.70 從地球上觀測木衛十七
22.00 使用里奇-克萊琴望遠鏡拍攝30分鐘重疊影像所能看到的極限。[12]
22.91 從地球上觀測冥衛三
23.38 從地球上觀測冥衛二
24.80 類星體CFHQS J1641 +3755的亮度[13][14]
25.00 從地球上觀測土衛四十一
27.00 使用8米地面望遠鏡能觀測到的最暗物體。
28.00 如果把木星放到距離太陽5,000個天文單位的位置(0.08光年)。
28.20 2003年,當哈雷彗星運行到距離太陽28個天文單位的時候。[15]
31.50 哈伯太空望遠鏡在可見光範圍能夠看到的最暗物體極限。
35.00 在地球上觀測變星LBV 1806-20。距離地球30,000–49,000光年。它本身光度很高,但由於星際塵埃的消光,使得它的光傳到地球時相當地暗。
36.00 使用歐洲極大望遠鏡能夠探測到的最暗星體極限。
請參見恆星亮度列表

絕對星等[編輯]

由於視星等需要考慮星體光度、距離、星際塵埃遮蔽等多重因素,因此僅憑視星等衡量恆星本身亮度是不客觀的。只有從已知的距離觀察一個恆星得到的亮度,才能確定它自身的發光強度,並用來與其他星體進行比較。我們把從距離星體10個秒差距(32.6光年)的地方看到的目視亮度(也就是視星等),叫做該星體的絕對星等。按照這個度量方法,牛郎星為2.19等,織女星為0.5等,天狼星為1.43等,太陽為4.8等。

因為行星小行星彗星等天體只能依靠反射星光才能看到,即使從固定的距離觀察,它們的亮度也會不同,所以行星、小行星、彗星的絕對星等需要另外定義。行星的絕對星等定義為「天體在距離太陽和地球的距離都為一個天文單位(au),且相位角為0°時,呈現的視星等」。

各種類型的星等[編輯]

以下列舉使用不同的觀測手段或關注的領域的星等。它們都有視星等和絕對星等之分。

光電星等[編輯]

LBV 1806-20由於躲藏在塵埃雲後,在可見光下僅有35等,然而在穿透力較強的紅外線下可測出8等。靈活使用不同波長將對觀測這類天體大有幫助。

最常用的光電星等系統是UBV系統。

UBV系統包括對天體在三個波長段的輻射測量,傳統上通過在檢測系統前放置標準濾光片實現:

  • U:波長360奈米(nm)左右,測量近紫外線成份,所得為紫外星等。
  • B:波長440nm左右,測量藍色成分,所得為藍色星等(藍等,英文Blue magnitude)。
  • V:波長550nm左右,測量黃、綠色成分,和人眼所見亮度接近,所得為可見星等。天文文獻中,不特別說明的星等一般是可見星等。

它們之間的換算可以表示為

M=-2.5 log10 E -5log10 r + 常數

其中M為絕對星等,E為照度,在國際單位制中的單位是坎德拉/米2;r為天體距離,常數的定義目前為太陽的可見絕對星等MU=5.61, MB=5.84, MV=4.83[16]

其它波段也可以測量星等。例如SDSS可以測量五種波段的星等:紫外(u),綠色(g),紅色(r),近紅外(i)和紅外(z)。各個測出的數值都不相同。在某些有特殊需求的場合(例如穿透塵埃雲),這些波段將大有作用。

參考文獻[編輯]

  1. ^ Magnitude. National Solar Observatory—Sacramento Peak. [2006-08-23]. (原始內容存檔於2008-02-06). 
  2. ^ 星等概念及計算. 星星宇宙. [01 19, 2013]. 
  3. ^ 3.0 3.1 NASA Satellite Detects Naked-Eye Explosion Halfway Across Universe. NASA. March 21, 2008 [2008-03-21]. 
  4. ^ 超越恆星演化的極限 手槍星. [01 18, 2013]. 
  5. ^ Ian S. McLean, Electronic imaging in astronomy: detectors and instrumentation Springer, 2008, ISBN 3-540-76582-4 page 529
  6. ^ Brightest comets seen since 1935. International Comet Quarterly. [18 December 2011]. 
  7. ^ M41 possibly recorded by Aristotle. SEDS (Students for the Exploration and Development of Space). 2006-07-28 [2009-11-29]. 
  8. ^ SIMBAD-M33. SIMBAD Astronomical Database. [2009-11-28]. 
  9. ^ Lodriguss, Jerry. M33 (Triangulum Galaxy). 1993 [2009-11-27].  (shows b mag not v mag)
  10. ^ Messier 81. SEDS (Students for the Exploration and Development of Space). 2007-09-02 [2009-11-28]. 
  11. ^ John E. Bortle. The Bortle Dark-Sky Scale. Sky & Telescope. February 2001 [2009-11-18]. 
  12. ^ Steve Cullen (sgcullen). 17 New Asteroids Found by LightBuckets. LightBuckets. 2009-10-05 [2009-11-15]. 
  13. ^ Cooperation with Ken Crawford
  14. ^ CRedshift 6 Quasar (CFHQS J1641 +3755). 
  15. ^ New Image of Comet Halley in the Cold. ESO. 2003-09-01 [2009-02-22](原始內容存檔於1 March 2009). 
  16. ^ Absolute Magnitude of the Sun


參看[編輯]