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一闪一闪亮晶晶?是什么让星星忽明忽暗,“眨眼睛”?

2020-04-15 10:23:54 作者:

▲夏季银河,亮星空激发了人们无限的想象力。在古代中国,人们把银河与长江最长的支流之一——汉江联系在一起,并把银河称为“韩隐”。照片/“与星星共生”

星星让梦想更加明亮。

自古以来,人类就喜欢仰望星星。在刘的小说《温超岛》中,我们的祖先因为看星星太久而引发了对外星文明的警告,这意味着人类有创造世界的力量。

现在,我们对star 空更感兴趣。美国宇航局渲染的照片把我们从地球带到了遥远星系的一边。天文学甚至告诉我们,人类是恒星的孩子,因为我们身体中几乎所有的元素都是恒星创造的。观星是我们与数万年前甚至数百万年前的源头和光之间的对话。

当抬头看星星空时,也许某个外星文明正在抬头看你?然而,我们的太阳不是一颗非常明亮的恒星,当我们离太阳大约55光年时,我们无法用肉眼看到它。

那么,我们在晚上看到的所有星星都是恶意角色?

事实并非如此。天空中最亮的星星是谁?

星星:谁比谁聪明?

星星的亮度是由它的大小来判断的。

公元前134年,古希腊天文学家伊巴古首次提出了星等的概念。他把他能用肉眼看到的1025颗恒星编入了一个目录。伊巴谷根据亮度将手表中的星星分为6级,其中一级最亮,六级最暗。

▲亮星空,自古以来就吸引着人们。照片/“与星星共生”

望远镜出现后,人们看到了更多的恒星,其中大部分比6级恒星还要暗。旧的量的概念是不够的...1850年,英国天文学家普森利用一等星比六等星亮100倍的定量关系,重新量化了星等的概念。在新的定义中,每一级恒星之间的亮度差是2.512倍,所以即使肉眼看不到的恒星也可以根据这个规则来计算。

▲什么能比star 空更能激发艺术家的创作欲望?1888年9月下旬的一个月夜,大约11点钟,梵高画了《罗纳河的星星空》,但实际上没有北斗七星。照片/梵高

还有一些星星比星星亮,比如天空中的1 空,比如月亮、金星,甚至人造卫星,它们的亮度用小于1的数字来表示,比如0和-1。

随着观测仪器越来越先进,人们对震级的观测精度越来越高,范围也越来越大。

在整数之间,小数也可以用来准确表示恒星的大小。例如,织女星最初的星等是0,经过精确测量后,它的星等是0.03。人类只能用肉眼看到6.5级的极限。然而,即使是31.5级的遥远星系也能被哈勃望远镜在地球轨道上观测到。这些星系的亮度只有人类肉眼能分辨的下限的1/10亿。

▲深度空的哈勃望远镜图像,其中最暗的星等只有30。图/维基百科

在夜晚空时,一个巨大的星系,可能只是一个模糊的点,一颗耀眼的蓝色恒星,看起来甚至没有火星明亮。恒星的星等只是用来测量它们所看到的亮度,而不是它们的实际亮度,所以它也被称为表观星等。

距离是大小的决定性因素。大多数肉眼可见的恒星都在数百光年以内(星系很大,甚至可以在更远的地方看到)。肉眼可见的最远天体是三角形星系,它距离地球约290万光年,星等只有6.3。我们需要有清晰的空,没有光污染,明亮的眼睛和其他多种先决条件,然后我们才能勉强承认它。

▲从地球上看,三角洲星系的表观星等约为5.76.3,接近人眼可识别的极限。图/维基百科

此外,宇宙中大量的星际尘埃也会使原本明亮的恒星变暗。手枪星位于银河系的中心,是银河系中最亮的恒星之一。它的亮度是太阳的160万倍。20秒内释放的能量等于太阳一年内释放的能量。没有宇宙尘埃的影响,它的星等是4,但实际上肉眼是看不到的。

▲手枪星。照片/美国航天局

为了测量恒星发光的真实能力,人们还发明了绝对星等的概念,即假设恒星距离地球32.6光年,测量恒星的表观星等。在这个概念下,太阳的亮度只能被看作是一个下级。对于不发光的天体,如行星和彗星,它们的绝对星等是在一定条件下反射太阳光后的亮度。提出这一概念没有实际意义,只是为了便于计算。

天空中最亮的星星是谁?

在正常情况下,夜晚最亮的星星是月亮。

当月亮处于近地点和满月时,月亮是最亮的,理论上它的星等可以达到-12.9。实际上,满月时的平均星等是-12.74。即使在远地点和新月处,理论上的最低星等也能达到-2.5。月亮如此明亮,有时我们可以在白天看到它。

明亮的满月。照片/视觉中国

月亮如此明亮的核心原因是它离地球太近了。人们可以用肉眼看到月球表面的黑暗平原——月海。这些阴影曾经激发了古人无尽的幻想。

几乎所有的月海都位于月球的前部,占前部总面积的31%。图/维基百科

然而,在每个农历月的29日或30日,月亮会消失,这一天被称为“回日”。在“灰色的一天”,天空中最亮的星可能是金星或木星。

在古代中国,金星有许多名字,太白就是其中之一。“大而白,所以叫太白”,古人对它的亮度表示钦佩。在夜晚,当金星可以被看见空时,它的表观星等可以达到-4.7,这足以反射物体的阴影。

▲海滨之夜空照片。地平线上出现了一缕曙光,可以看到许多星星。金星在中心,比照片中的其他恒星更亮,它的反射光甚至在海里都能看到。图/维基百科

晚上,地球的半球背向太阳。金星的轨道位于地球和太阳之间,所以只有当它的距离角(从地球上看,行星和太阳之间的分离角)足够大时,人们才能在黄昏空的西方天空和黎明空的东方天空看到它。但是当金星的俯仰角太小时,它会隐藏在地球后面,在夜晚像月亮一样消失。

▲夜空空排列着新月、金星和木星。在两颗小星星中,金星(下面的星星)可以看得更大更亮。照片/“与星星共生”

当月亮和金星都远离夜晚空时,木星被称为霸王星,星等为1.6至2.94。尽管木星离地球很远,被一层小行星带隔开,但它赢得了一场大胜利。木星的质量是太阳系其他行星总和的2.5倍,体积是地球的1321倍。这个巨无霸反射的光甚至把离地球更近的火星兄弟比作过去。

▲天空中的木星空有时会“逆行”,这是地球和木星公转周期不同造成的视觉现象。照片/“与星星共生”

尽管月亮、金星和木星都有很高的亮度,但作为太阳系中的天体,让它们比几十或几百光年以外的恒星更亮显然是“有害的”。它们不会自己发光。它们都被太阳衬托着。与太阳系中的行星和卫星相比,那些燃烧自己并照亮夜晚的恒星对我们更有吸引力。

"我可以画一个像满月一样的雕弓,向西北方向看,射天狼."这是宋代诗人苏轼在《江城子·密州打猎》中的一句话。苏轼拍摄的天狼星实际上是天空中最亮的星星。

天狼星是大犬座的阿尔法星。它很容易找到。旁边是著名的猎户座。猎户座有一条由三颗星星组成的腰带。很明显,天狼星就位于猎户座图像的左侧下方。它与猎户座参宿四和小犬星座阿尔法星南和3形成了著名的冬季三角。

▲天狼星和猎户座之间的位置关系,猎户座的“腰带”很容易识别。这颗星空是四月的北极星空,天狼星在夏天看不到。图/天空指南

宇宙中的天狼星实际上是一个双星系统。我们看到的是天狼星A。天狼星A的质量是太阳的2.1倍,亮度是太阳的25倍,离地球只有8.6光年。这些先天的优势使它成为夜晚最亮的星星空。

至于天狼星双星中的另一颗天狼星B,也被称为“小狼”,是一颗死了的白矮星。在天狼星A耀眼的光芒下,“小狼”直到1862年才被发现。

▲画家描述的天狼星A(左边的大星星)和天狼星B。图/维基百科

在中国文化中,天狼星是“主要入侵的预兆”中的“邪恶之星”。苏轼笔下的天狼星指的是当时抗击宋朝的西夏王国。苏轼提到的拍摄天狼星并不仅仅存在于想象中。在天狼星的西南部,真的有几颗明亮的小星星叫做“人马座”。古人把这些小星星想象成一张弓和一支箭,为射向明亮的天狼星做好了充分的准备。

尽管夜晚最亮的星天狼星是一颗“坏星”,但第二亮的星卡诺普斯是一颗幸运星。

▲探险6号拍摄的卡诺普斯。图/维基百科

在中国北方很难看到船底座的阿尔法星,因为船底座是南方的星座。由于罕见,这颗恒星为古人所珍爱,人们给它取了一个别名,叫做南极老年星。是的,这颗星是南极仙翁的化身。据说,如果任何人只用一只眼睛就能看到它,他就会永生。

▲老人星的位置。照片/“与星星共生”

冬天夜幕降临后,卡诺普斯几乎上升到南方地面。低气压空处的浓厚而污浊的空气使它变得非常沉闷,看起来像一颗最多3到4度的暗星。然而,Canopus实际上是地球700光年范围内最亮的恒星。

距离地球310光年的Canopus是一颗蓝白色的F型超级巨星。它的质量大约是太阳的8倍,直径是72个太阳。它的亮度是太阳的16000倍。如果Canopus位于太阳下,它发出的光肯定会“蒙蔽我们的眼睛”。

然而,天狼星和卡诺普斯都不能藏在夏天。如果没有它们,许多恒星如大角星、织女星和五车二可能会在短时间内成为最亮的恒星。

▲冬季之星空,你可以看到天狼星的冬季三角和地平线上的Canopus。照片/“与星星共生”

那些迷失的星星

除了自然天空,天空中还有人造卫星空。

由66颗人造卫星组成的第一代铱星系统自1998年开始运行,创造了一个天文奇迹,即铱星闪烁,尽管它在商业上失败了。

第一代铱星有三个闪亮的巨型天线,可以将阳光反射到地面。这种闪烁现象并不是铱星独有的。许多卫星,即使是国际空间站,也会闪烁,但是它们没有铱星那么频繁和著名。

▲铱闪烁原理。图/维基百科

▲铱星上的三个巨型天线。图/维基媒体

典型的铱闪烁通常持续几秒钟,根据太阳、卫星和观察者之间的角度,亮度从“勉强可见”到“异常明亮”不等。当铱星的亮度最高时,其亮度可达-9.5,甚至比新月还要亮。因此,在某些情况下,天空中最亮的恒星可能是人造卫星。

▲除了铱星,许多人造飞行物体都会闪烁。由于它们移动速度快,曝光后闪烁会变成轨迹。该图显示了COSMO-SkyMed卫星的闪烁轨迹。图/维基百科

然而,随着去年12月6日最后一颗铱卫星的坠落,可预测的铱闪烁事件结束了。为什么称之为可预测?因为仍有一些备用铱星在太空的范围内,它们的位置不受控制,但仍会有“疯狂闪光”可以被幸运的观察者捕捉到。

铱星闪烁。图/维基百科

人造卫星又亮了,但它转瞬即逝。有一种天文现象可以持续照亮天空。

1006年4月30日,位于豺狼座的SN1006发生了超新星爆炸。中国科技部的周克明记录了新星周博兴出现的场景:“周博兴看到他曾经在南市西部骑马,他的出现就像半个月。他有芒角,非常聪明,能从事物中学习。”根据现代天文学家的说法,周博兴当时的星等可能已经达到-9,仅次于月球的存在。

▲超新星遗迹N 63A位于大麦哲伦星云的气体和尘埃群中。图/维基百科

同样的事件可能会在几万年内再次发生。参宿四位于猎户座的肩部,现在的星等是0.42。参宿四是一颗古老的红色超级巨星。它的最终目的地将是超新星爆炸。到那时,它的星等将上升到-10,和第一个四分之一的月亮一样亮,即使在白天也能隐约看到。

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▲阿罗哈4爆发想象图。照片/“与星星共生”

即使你在一个城市,在晴朗的日子里,你仍然可以看到几颗到几十颗星星。今晚,一起关灯,看看他们!

-结束-

张文一·陈余

本文涉及的所有恒星空,尤其是北半球的恒星空

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