二 星等与光谱

银河光带内的星座完全位于银河光带以内的星座有天鹅座（Cygnus）、仙后座（Cassiopeia）以及天蝎座（Scor-pius）。在银河两岸遥遥相对的大星有织女星（天琴座）和牵牛星（天鹰座）。此外，尚有三颗亮星的分布略似一个三角形，即北岸南河三（小犬座α）、南岸天狼星（大犬座α）及参宿四（猎户座α）。

视星等西方天文学家重视“星等”（stella magnitude）。大约在公元前 2 世纪，古希腊天文学家喜帕恰斯及公元 2 世纪希腊天文学家托勒密编制

了天空中 850 颗恒星的位置和亮度的星表，他们把天空中约 20 个亮星作为 1

等星，把模糊不清的暗星作为 6 等星，其间又分为 4 等。数字愈大，光度愈

弱。后来发明了望远镜，能看见更弱的星光。以科学方法来比较，第 1 等星

光的亮度恰巧是第 6 等星光的 100 倍。其间，星等相差 1 等，亮度的比率相

差 2.512 倍。这个比率数字正是数字 100 的 5 次平方根，如下式表示： 2.512×2.512×2.512×2.512×2.512=2.512⁵=100 人的视力所看到的星

的亮度，凡亮度差 1 等，相当于光度差的比率 2.512 倍，可见人的视觉是很

有规律的。例如 200 瓦灯泡比 100 瓦灯泡亮，但这 200 瓦的亮度并不是比 100

瓦的多 1 倍亮；而 400 瓦的也不是比 100 瓦的亮 4 倍；然而 100 瓦与 200 瓦

彼此的亮度比率，相当于 200 瓦与 400 瓦的亮度比率，这比率正是 2.512 倍。这例子说明了肉眼所观测的星等间隔，实际上就是星等之间的亮度比率。

所谓“视星等”（apparent magnitude），指在地球星上观测恒星的亮度等级。有两个因素值得考虑：（1）这颗恒星距地球星有多远？愈近，亮度愈大；愈远，亮度愈小。（2）这颗恒星本身究竟有多亮？温度愈高且质量愈大，愈亮；温度愈低且质量愈小，愈不亮。当喜帕恰斯定出第 1 等星后，有

些人又发现天空尚有更亮的星，超过那些属于第 1 等的亮星。例如织女星， 它比角宿一（室女座α）、天津四（天鹅座α）、心宿二（天蝎座α）等星亮得多，被定为 0 等星。天狼星更亮，加用负号表示，即为-1.5 等。凡在 0

等以上的用负号表示，凡在 0 等以下的用正号表示。例如老人星，其视星等为-0.72 等；五车二视星等为+0.05 等。

太阳恒星距地球星最近，视星等也最高，为-26.5 等；天狼星视星等为

-1.5 等，两者相差（-26.5 减去-1.5）为 25，这说明太阳视星等比天狼星高25 等。上文已说明，恒星星等每差 5 等，亮度比率为 100 倍；由此可见，现

今太阳视星等的亮度要比天狼星视星等的亮度高 100 亿倍（其计算公式为天狼星 10²×10²×10²×10²×10²=10¹⁰），毫无实际意义。因此，必须采用绝对星等。

绝对星等绝对星等（absolute magnitude）是依据想象在等距离上的视星等，即把所有的恒星都置于距地球星或说距离我们的眼睛 10 秒差距（即

32.62 光年）处所测得的星等。这种方法可以表示恒星的真实光度或实在的亮度。在观测恒星的视星等时，由于各星距地球星的距离远近不同，所测得的视星等是不合乎科学原则的。在观测绝对星等时，把各星相对于地球星的位置都放在同样的距离处，这样合乎科学原则。

设想把太阳及一切恒星都放在离地球星 32.62 光年远处，原来距离我们较近的恒星，这时候变得更暗更昏；原来距离我们较远的恒星，这时候会显得更明更亮。可根据平方反比律来推算。例如太阳恒星距我们只有 1 个天文

单位（1.5 亿公里），它原来的视星等是-26.5 等，如把它送到规定的距离

32.62 光年远后，它的视星等下降为+4.8 等。这是它的视星等，同时也是它的绝对星等。同样，天狼星距我们 8.7 光年，视星等为-1.5 等，当移到规定的距离（32.62 光年）后，光度变暗，为+1.5 等，这是它的视星等，同时也是它的绝对星等。又例如北极星距我们 700 光年远，星光很暗，视星等为+2.3 等，移到规定距离后距我们较近，距离几乎缩短 20 倍，视星等升为-4.6 等， 这也是它的绝对星等。依据我们的眼睛，感到太阳最亮，其次是天狼星，北极星最暗。这是视星等的现象。如果改用绝对星等来作比较，北极星最亮（-4.6 等），天狼星次之（+1.5 等），太阳最暗（+4.8 等）。

光谱及其分类恒星发出的光经过色散系统（如光栅）分解后形成色带， 叫做恒星光谱。绝大多数都与太阳光谱相似，为吸收光谱。恒星表面氢的吸收线有强有弱。如果氢被电离即一个氢原子失去它的电子后，叫做电离氢， 不能显示光谱线。有一位美国天文学家叫安妮·坎农，她独自分析 5 万颗恒星的光谱，并给它分类。

19 世纪末美国哈佛大学天文台就开始向恒星拍照，研究光谱。发现恒星表面辐射的热，如为高温，必然明亮；如为低温，必然红暗。温凉的星为红色；炽热的星为蓝色或青白色。因此，根据恒星光谱线的相对温度可把恒星分为下列七个类型，用英文大写字母 O、B、A、F、G、K、M 来代表，后又加R、N、S 型。每个类型中又用数字表示分为 10 个次型。

O 型代表高热的恒星。温度由 30000°K 到 60000°K。远望星光是蓝色或青色。例如蝎虎座第 10 星（10 Lacerta）。这 O 型恒星很少见，因为高温易使氢原子丧失它的电子，变为电离氢而不能显示光谱线。O 型恒星年龄较幼。O 型又可再分为 10 个次型级。第一级是 O0 型；第 10 级是 O9 型。在地球星附近的宇宙空间内迄今尚未发现一颗合乎 O0 型的恒星，也无 O1 型或 O2 型。

B 型也代表高热的星，温度由 10000°K 到 30000°K。也是蓝光星或蓝白星。光谱内氢线很强。更强的是中性氦线。例如猎户座β星参宿七及室女座α星角宿一（Spica）。参宿七距地球星 800 光年，光谱为 B8 型。角宿一距离为 260 光年光谱为 B1 型。

A 型代表中温的热星。温度由 7500°K 到 10000°K。星光蓝白色。氢线极强，并有金属元素吸收线，例如镁、钙、硅、铁、钛等元素吸收线。天狼星及织女星都属于这一类。

F 型代表中温的热量。温度由 6000°K 到 7500°K。星光是蓝白色或白色。氢线较弱，钙电离以后钙线很强。例如老人星及南河三（Procyon）。后者是小犬座阿耳法星。

G 型代表微温的热星。温度由 5000°K 到 6000°K。星面是白色或黄色。电离钙线很强，也有中性金属线。例如五车二（Capella）及太阳恒星。前者是御夫座阿耳法星。太阳也是淡黄色。如果太阳是 B 型或 O 型，我们居住的地球星受高热辐射，所有的水会被蒸发，立即变为沙漠。太阳是黄光二级星， 写成 G2。如果在 G 字前加α，成为αG2。α是矮星，表示它是一颗矮的黄色二级星。

K 型代表凉星。温度由 3500°K 到 5000°K。星光为橘黄色。金属元素吸收线特别明显。例如大角星（Arcturus）及毕宿五（Aldebaran）。前者是牧夫座α星；后者是金牛座α星。

M 型代表更凉的星。温度低于 3500°K（2500～3500°K）。星色是红的。有强烈的中性金属元素吸收线；也有分子线。分子不分裂为原子。例如参宿四（Betelgeuze），它是猎户座α星，距地球星 650 光年。光谱型为 M2。又例如心宿二（大火，Antares），是天蝎座α星，距地球星 420 光年，是双星， 光谱是 M1 型。

为便于记忆，美国学者编出一句顺口溜：“ O！Be AFine Girl，Kiss Me。”这一句英语包括 O、B、A、F、G、K、M7 个英文大写字母，代表上述 7 种光谱型，易记易懂。