星等

星等
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    星等（magnitude）是衡量天体光度的量。为了衡量星星的明暗程度，古希腊天文学家喜帕恰斯（Hipparchus，又名依巴谷）在公元前二世纪首先提出了星等这个概念。星等值越小，星星就越亮；星等的数值越大，它的光就越暗。在不明确说明的情况下，星等一般指目视星等。
    中文名 星等；外文名 magnitude；创造者 喜帕恰斯；学 科 天文学；分 类 视星等、绝对星等；起 源 公元前二世纪
​简介

    星等是天文学上对星星明暗程度的一种表示方法，记为 m。通俗的说法是星星的等级^[1] 。

    天文学上规定，星的明暗一律用星等来表示，星等数越小，说明星越亮，星等数每相差 1星的亮度大约相差 2.512 倍。1 等星的亮度恰好是 6 等星的 100 倍。每相差0.1星等的亮度大约相差1.0965倍

    天空中有一等星21 颗，二等星有 46 颗，三等星 134 颗，四等星共 458 颗，五等星有 1476 颗，六等星共 4840 颗，共计 6974 颗。更亮的为 0 等以至负的星等。例如，太阳是 －26.7 等，满月的亮度是 －12.6 等，金星最亮时可达 －4.4 等。

    我们把肉眼能够看到的最暗的星设定是 6 等星（6m 星）。天空中亮度在 6 等以上（即星等数小于 6）也就是可以看到的星有 6000 多颗。当然，同一时刻我们只能看到半个天球上的星星，即 3000 多颗。而当今世界上最大的天文望远镜能看到暗至 24m 的天体，而哈勃望远镜能拍摄得到的最暗星等达 30m。

    恒星的真正亮度还可用光度表示。光度就是恒星每秒钟辐射的总能量。恒星的光度 由它的温度和表面积决定。温度愈高光度愈大；恒星的表面积愈大光度也愈大。恒星的大小和温度是决定恒星光度的两个重要物理量。恒星的光度与绝对星等之间存在着密切的关系。绝对星等相差 1 等，光度相差 2.512 倍。例如绝对星等 1 等星的光度是绝对星等 2 等星的光度的 2.512 倍，是绝对星等 6 等星的 100 倍。这和星等与视亮度之间的关系是类似的。
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    恒星之间的光度差别非常大。以太阳为标准来比较，织女星的绝对星等是 0.5 等，它的光度是太阳的 50 倍。超巨星“天津四”的绝对星等大约是－7.2 等，其光度比太阳强五万多倍。还有一颗在星空中极不起眼的天蝎座“尾宿三” ，视星等只有 4.7 等，但它的绝对星等是 －10.2 等，它的光度几乎是太阳光度的 150～180 万倍。光度超过太阳的 100 万倍的恒星比比皆是。

    天文学家把光度大的恒星叫做巨星，光度小的称为矮星。光度比巨星更强的叫超巨星。从表面积愈大光度也愈大的规律可以知道，光度大的巨星，体积也大，光度小的矮星，体积也小。太阳是一颗黄色的矮星，相比之下光度比较弱。但还有比它更弱的矮星。

    光度用每秒辐射多少尔格（尔格/秒）来表示。不仅适用于光学波段，也适用于其它波段，如红外、紫外、射电、X 射线及 γ 射线波段。它是恒星本身所固有的，表征其辐射本领的量。

    太阳的光度是

，知道了恒星的绝对星等后，就可以对比太阳的光度，得到恒星的光度L。
​起源发展

    公元前二世纪，古希腊天文学家喜帕恰斯在爱琴海的罗德岛建立观星台，并在天蝎座看到一颗陌生的星。为了描述这颗前人没有记录的星星，他决定绘制一份详细的星图。经过顽强的努力，这份标有上千颗恒星位置和亮度的星图诞生了。喜帕恰斯将恒星按照亮度分成等级，最亮的二十颗作为一等星，最暗的作为六等星，中间又有二等星、三等星、四等星、五等星。喜帕恰斯在 2100多年前创立的“星等”的概念一直沿用到今天。

     到了 1850 年，由于光度计在天体光度测量中的应用，英国天文学家普森（M.R.Pogson）把肉眼看见的一等星到六等星做了比较，发现星等相差 5 等的亮度之比约为 100 倍。于是提出的衡量天体亮度的单位，一个星等间的亮度比规定为

即约 2.512 倍。它是天体光度学的重要内容。当然，现 在对天体光度的测量非常精确，星等自

然也分得很精细，由于星等范围太小，又引入了负星等，来衡量极亮的天体，把比一等星还亮的定为零等星，比零等星还亮的定为－1 等星，依此类推，同时，星等也用小数表示。星等又分视星等和绝对星等，视星等是地球上的观测者所见的天体的亮度，比如，全天最亮的恒星天狼星为－1.45 等星，老人星为－0.73 等星，织女星为 0.04 等星，牛郎星为 0.77 等星。而绝对星等是在距天体 10 秒差距（32.6光年）处所看到的亮度，太阳的绝对星等为 4.75 等；热星等是测量恒星整个辐射，而不是只测量一部分可见光所得到的星等；单色星等是只测量电磁波谱中某些范围很窄的辐射而得的星等；窄频带星等是测量略宽一点的频段所得的星等；宽频带星等的测量范围更宽；人眼对黄色最敏感，因此目视星等也可称为黄星等。
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​喜帕恰斯
​计算公式

    普森公式：

    
​    联系两个天体的星等 m1、m2 和它们的亮度 E1、E2。这个星等尺度的定义一直沿用至今。星等尺度的零点由规定某颗星的星等值来确定。 星等分类

​    视星等

    天体光度测量直接得到的星等同天体的距离有关，称为视星等，它反映天体的视亮度。一颗很亮的星可以由于距离远而显得很暗（星等数值大）；而一颗实际上很暗的星可能由于距离近而显得很亮（星等数值小）。对于点光源，则代表天体在地球上的照度。星等常用 m 表示。对单一波长测定的单色星等差与辐射探测器的特性无关。但在一定波段内测定的星等差，随探测器的选择性而不同。因此，对应不同探测器有各种星等系统。例如：
​     1、目视星等 mv 是人眼测定的星等。美国哈佛大学天文台规定小熊座λ 星的 mv=+6.55 等，以此来确定目视星等的零点。例如，太阳的目视星等为－26.74 等；天狼星的目视星等为－1.6 等。目视星等为 1 等的星，在地面的照度约等于 8.3×10^-9 勒克司。
​     2、照相星等 mp 是用蓝敏照相底片测定的星等。国际照相星等 Ipg 的零点是这样规定的：令目视星等介于 5.5～6.5 等间的 A0 型星的平均 Ipg 为 mv。
​     3、仿视星等 mpv、国际仿视星等 Ipv 是用正色底片加黄色滤光片测定的。它的分光特性与人眼相近，实际上取代了目视星等。
​     4、光电星等是用光电倍增管测定的星等。目前最常用的光电星等系统是 UBV 测光系统。U 为紫外星等，B 为蓝星等，V 为黄星等（和目视星等相似）。
​     5、热星等 mbol 是表征天体在整个电磁波段内辐射总量的星等。不能直接由观测来确定，只能由多色测光的星等结合理论计算来求得。随着各波段测光技术特别是大气外观测的发展，确定热星等的精度越来越高。
​    绝对星等

    为了比较天体的发光强度，采用绝对星等。绝对星等 M 的定义是，把天体假想置于距离 10 秒差距处所得到的视星等。若已知天体的视差π（以弧秒计）和经星际消光改正的视星等m，可按下列公式计算绝对星等：

    

    若已知天体的距离d和视星等m，可按下列公式计算绝对星等：

    
​    其中d₀ 是 10秒差，即 32.616光年。

    对应不同系统的视星等有不同的绝对星等。

    若已知天体的绝对星等和视差π，或者距离d，可按照下列公式计算可视星等：

    

    或
​    

    目视星等

    是指我们用肉眼所看到的星等。看来不突出的、不明亮的恒星，并不一定代表他 们的发光本领差。道理十分简单：我们所看到恒星视亮度，除了与恒星本生所辐射光度有关外，距离的远近也十分重要。同样亮度的星球

    距离我们比较近的，看起来自然比较光亮。所以晦暗的星并不代表他比较光亮的星细小。
​
​    照相星等

    UBV 系统包括对天体在三个波长段的辐射测量，传统上通过在检测系统前放置标准滤光 片实现：

    U：波长 360nm 左右，测量近紫外线成份，所得为紫外星等。

    B：波长 440nm 左右，测量蓝色成分，所得为蓝色星等（蓝等，英文 Blue magnitude）。

    V：波长 550nm 左右，测量黄、绿色成分，和人眼所见亮度接近，所得为可见星等。天文文献中，不特别说明的星等一般是可见星等。

这三个星等每个又有视星等和绝对星等之区分。绝对星等的定义为：
​   

    ​E为照度，在国际单位制中的单位是流明/米²；r 为天体距离，C为常数，定义为太阳的可见绝对星等 MU=5.61，MB=5.84，MV=4.83。
​光度表

星体	目视星等	绝对星等
太阳	-26.70	4.80
月球（满月）	-13.00	不适用
金星（最亮时）	-4.6	不适用
天狼星（全天最亮恒星）	-1.450	1.43
织女星	0.03	0.50
牛郎星	0.77	2.19

注：水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星、月球及彗星等太阳系内的天体，并不会自己发光的，他们是靠反射太阳的光线。

     为了比较不同恒星的真实发光能力，应该把它们放在距离相同的地方进行比较，就像赛跑必须站在同一起跑线上一样。恒星的这条“起跑线”定为 10 秒差距（10 pc），即 32.616 光年。规定恒星在这个标准距离处的亮度为它的绝对亮度，用绝对星等来表示。一个恒星的绝对星等是通过计算得出来的。太阳的视亮度是无与伦比的，但如果把它放到比当前远 206 万倍远的 10 秒差距处，它的绝对星等只有 4.75 等，是一颗很暗的星星了^[2] 。
​亮星表

中文名	英文名	所属星座	目视星等	地球距离（光年）	绝对星等
1.天狼星	Sirius	大犬座	－1.45	8.6	1.45
2.老人星	Canopus	船底座	－0.73	80	－5.53
3.南门二	Rigel Kentaurus	半人马座	－0.10	4.3	4.20
4.大角星	Arcturus	牧夫座	－0.06	36	－0.38
5.织女星	Vega	天琴座	0.04	25	0.58
6.五车二	Capella	御夫座	0.08	40	0.48
7.参宿七	Rigel	猎户座	0.11	700	－6.69
8.南河三	Procyon	小犬座	0.35	11	2.70
9.水委一	Achernar	波江座	0.46	80	－2.77
10.参宿四	Betelgeuse	猎户座	0.80	500	－5.13（长周期不规则变星，0.2～1 等，周期 2000 天）
11.马腹一	Hadar	半人马座	0.60	525	－5.1
12.河鼓二	Altair	天鹰座	0.77	16	2.21
13.毕宿五	Aldebaran	金牛座	0.85	60	－0.63
14.十字架二	Acrux	南十字座	0.90	450	－4.00
15.角宿一	Spica	室女座	0.96	350	－3.52
16.心宿二	Antares	天蝎座	1.00	500	－4.71
17.北河三	Pollux	双子座	1.15	35	1.09
18.北落师门	Fomalhaut	南鱼座	1.16	22	1.75
19.天津四	Deneb	天鹅座	1.25	1800	－8.73
20.十字架三	Mimosa	南十字座	1.26	500	－4.02
21.轩辕十四	Regulus	狮子座	1.35	70	－0.52
22.弧矢七	Adhara	大犬座	1.52	600	－3.97
23.北河二	Castor	双子座	1.58	50	0.58
24.十字架一	Gacrux	南十字座	1.63	80	－0.5
25.尾宿八	Shaula	天蝎座	1.63	300	－5.07
26.参宿五	Brellatrix	猎户座	1.64	400	－2.75
27.五车五	Elnath	金牛座	1.65	130	－1.6
28.南船五	Miaplacidus	船底座	1.68	50	－1.1
29.参宿二	Alnilam	猎户座	1.70	1300	－7.213
30.鹤一	Al Nair	天鹤座	1.74	70	－0.74
31.参宿一	Alnitak	猎户座	1.76	1300	－5.25
32.玉衡	Alioth	大熊座	1.77	60	－0.2
33.天枢	Dubhe	大熊座	1.79	70	－1.07
34.天社一	Regor	船帆座	1.78	1000	－5.31（实为双星，γ1 视星等为 4.27，子星 γ2 视星等 1.78）
35.天船三	Mirfak	英仙座	1.79	500	－4.21
37.弧矢一	Wezen	大犬座	1.84	2800	－6.66
38.箕宿三	Kaus Australis	人马座	1.85	120	－2（实为双星，人马座 ε1，视星等 1.79，ε2，视星等 10）
39.海石一	Avior	船底座	1.86	80	－4.58
40.摇光	Alkaid	大熊座	1.86	150	－0.61
41.尾宿五	Sargas	天蝎座	1.87	200	－2.76
42.轩辕十二	Algieba	狮子座	1.90	85	0.2（实为双星，γ1 2.28 等，γ2 3.53 等）
43.三角形三	Atria	南三角座	1.92	100	－3.64
44.井宿三	Alhena	双子座	1.93	80	－0.61（分光双星系统）
45.孔雀十一	Peacock	孔雀座	1.94	300	－3.7
46.军市一	Mirzam	大犬座	1.98	700	-3.95
47.星宿一	Alphard	长蛇座	1.98	110	－1.7
48.娄宿三	Hamal	白羊座	2.00	70	0.47
49.斗宿四	Nunki	人马座	2.02	200	－2.14（伴星 9.5等）
50.天社三	Gl 321.3 A/B	船帆座	2.02	65	－0.01（双伴星系统，四颗恒星中最亮的是船帆座 A，它是一颗 A 型的主序白矮星，视星等为 2.02。它的伴星船帆座 B 星等为 5.1，距船帆座 A 为 2.6 弧秒；另一个双星系统在 69 弧秒之外，由 11 等的船帆座 C 和船帆座 D 组成，二者相距 6 弧秒。最近，伽利略探测器在木星发现天社三是一颗变星，它每 45 天亮度变化约 30%。天社三是已知最亮的食双星（尽管大陵五更加容易观测））
51.土司空	Diphda	鲸鱼座	2.04	60	－0.31
52.壁宿二	Alpheratz	仙女座	2.07	100	－0.7
53.奎宿九	Mirach	仙女座	2.06	84	－1.86
54.参宿六	Saiph	猎户座	2.06	2100	－4.44
55.库楼三		半人马座	2.06	50	0.77
56.帝（北极星）		小熊座	2.08	400	－3.63（三星系统）
57.侯（蛇夫座 α星）		蛇夫座	2.08	54	1.3
58.鹤二		天鹤座	2.10	260	－2.5～－2.2
59.大陵五		英仙座	2.12	72	－0.4

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