易川棟



如果問你夜空中最亮的星是哪顆,你脫口而出的答案會是啟明星、織女星,還是北極星?要科學地回答這個問題,以下幾個天文學基礎知識,需要了解—下。
夜
我們通常對于“夜”的理解為太陽落下后到第二天太陽升起前的這段時間,或者天黑之后即為“夜”,與“晝”相對應。但是,由于太陽光被高層大氣層散射,在日落和日出前的一段時間內,低層大氣和地表仍然清晰可見,并不會馬上進入伸手不見五指的黑夜。
對于這段時間,天文學上有兩個專門的詞來形容——“晨光始”和“昏影終”,分別對應日出前和日落后,可統稱為“晨昏蒙影”(Twilight)或“曙暮光”。其中又可分為民用、航海及天文晨昏蒙影,分別對應太陽中心位于地平線下6°、12°和18°。
民用晨昏蒙影,在早晨開始于太陽的中心點在地平線下6°,結束于日出的時刻;而在黃昏則開始于日落,結束于太陽的中心點在地平線下6°。在這個時段仍然有足夠的陽光,所以有許多的活動可以繼續在戶外進行,而不需要人為的光源補助。對于日常生活來說,在民用昏影終(太陽中心落到地平線6°以下)之后就能稱之為夜晚了,這時候你必須開燈才能看清周邊的事物或者繼續工作。
當太陽隨著地球自轉繼續往下落,進入航海晨昏蒙影階段,此時水手們已經不再能利用地平線在海上導航,但能利用知名的星來確認視域,并以能看見的地平線作為參考。
天文晨昏蒙影是太陽中心的高度在地平線下12°-18°之間,由高層大氣散射進入低層大氣的陽光。通常,天文晨昏蒙影時天空不再被太陽照亮,并且黑暗得使所有肉眼可以看見的天體得以逐一呈現。天文學上所說的夜晚,通常指天文昏影終到天文晨光始的這段時間,類似于星云和星系這些黯淡與擴散的目標也需要在天文昏影終之后才能進行觀測。
星
我們平時在討論“夜空中最亮的星”這個問題的時候,思維定式會讓你只關注分布在夜空中的點點繁星,而忘記了天邊那輪皎潔的明月也是一顆名副其實的星星。
在天文學中,能稱得上星星的天體包括了恒星、行星、矮行星、小行星、天然衛星、人造衛星等等,若不限定范圍,那么夜空中最亮的星非月亮莫屬,因為月亮是地球的天然衛星,且“月明星稀”——由于月亮的亮度太高,使得平時明亮的星星看起來黯淡無光,而那些原本就不怎么亮的星星在滿月之夜通常會看不見。如果不限定時間為“夜晚”,那么天空中最亮的星無疑是太陽,因為太陽是離我們最近的恒星啊。
亮度分級
天文學上對星星的亮度進行了統一劃分,我們稱之為“視星等”(apparent magnitude)。
最早對星星按亮度進行劃分的是古希臘天文學家喜帕恰斯,他將自己編制的星表中的1022顆恒星按照亮度劃分為6個等級,即1等星(最亮)到6等星(最暗)。到了1850年,英國天文學家普森發現1等星要比6等星亮100倍。根據這個關系,星等被量化為每級之間亮度相差2.512倍。
但1到6的星等并不能描述當時發現的所有天體的亮度,因此天文學家在原本的等級劃分中引入“負星等”的概念,并一直沿用至今。按照現有視星等的劃分,牛郎星為0.77,織女星為0.03,天狼星為-1.45,太陽為-26.7,滿月為-12.8,金星(即大家常說的啟明星)最亮時為-4.89。
因為視星等是人們從地球上觀察星體亮度的度量,它實際上只相當于光學中的照度;因為不同恒星與地球的距離不同,所以視星等并不能指示出恒星本身的發光強度。
與此同時,視星等還要考慮星體本身亮度與到地球的距離等多重因素,因此也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,比如巴納德星(9.54等)距離地球僅6光年,卻無法被肉眼所見。
另外,宇宙中大量的星際塵埃會減弱一部分星光,甚至使得一些原本能為肉眼所見的恒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。而隨著某些星體自身的演化,與地球距離的變化,月亮的陰晴圓缺以及地球上不同地區光污染的嚴重程度不一,視星等只能作為一個相對值來參考,而不是絕對不變的數值。
回到本文最開始的那個問題,在不限定范圍的情況下,夜空中最亮的星是滿月時的月亮(天然衛星),往后依次是新月時的金星(行星)、木星(行星)、火星(行星)、天狼星(恒星)、大角(恒星)、織女一(恒星)。