秋之星:写给中国人的星空指南(插图注释版)
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三 天上人间

最使初看星者迷惑的,怕是天空的星多到难以计数吧。天文上的数字常常大到非人意想所及,有许多人定以为星的数目一定也是一个天文式的数目。但事实上星的数目,并不很庞大。我们小时候大概都唱过一首儿歌“天上一个星,地上一个丁”。这无意的凑合,颇能帮助我们记忆。现在全世界人口的约略估计是十六万万,而现在最大的望远镜所能测见的星也约为十六万万。这数字已与我们不很相干,普通人用视眼观看,则所看到的其数不过六千,但一个人在一个时期之内只能看到半个天球,因之就只有三千,约略等于一个人所交接到及在报纸上知道名字的人数。

古人将天上的星象与人间的事物联系起来,由此形成了星宿

正如人各有名字,星也各有名字。不过人习惯上各有一个专名,而星只就其所属的星座加一号数,偶有专名,倒反如人的别号。这也没有什么奇怪,人的名字是各凭喜欢自己选择的,而星则是受系统的支配而被称唤的。如果一个国家对人民的名字进行支配命定,则人名一定也会变成号数。事实上,学校的学生、工厂的工人就往往有一个号数可以代表。

星的星座,大致可以比作人的国家。这里我们又可以说天上的星座数与地上的国家数又相差不远,全天的星座共八十八座。这些星座,有人口众多的,有人口稀少的;有面积广大的,有面积狭小的;有自古建立以迄于今的,有新近建立的。我们要知道一颗星,只要先知道它的国家,再确定它的住区和它的地位,就不难寻见。

我们怎样知道一颗星的国家在天上的某处呢?这又和地上一样。地球是圆的,我们把它纵横各分为三百六十度。地球上所看见的天,仿佛是以等距离包围着我们,因此我们也可以把它看作天球,而把它也分作纵横各三百六十度。不过天球上的经线通常采用时经,有如地上的时区,但地上的时区用着时少,而时经则用着时多,这须加注意。我们只要知道地上某一国家的疆域东起经度多少,西迄经度多少,北起纬度多少,南迄纬度多少,就可以确定它在地球上的位置。同样,我们知道某一星座的经纬起迄,也就知道它在天球上的位置。国家在地球上的地位,我们只能想象出来,或在地图上指出,而天球则常有一半像地图似的展开在我们面前,我们可以直接去寻实物。

不过,这展开在我们面前的大天球图,是不像真图那样画好经纬线的,而且它不断地向西卷起,使人迷乱。幸好在秋夜,它的经纬线起点是现在天上的。在秋分之夜(如果是九月初,则要比以下说的时间靠后一时十六分半)十二时,在我们南中天的正是赤经零度,其西一度是三百五十九度,向东一、二、三、四数下去。天球赤道比较固定,如我们的地上纬度是北纬三十度,则天球赤道起自正西,经过天顶南三十度以迄于正东的半圆(另一半圆在地下)。

由赤道及中天经度的交叉点,向东西到地平线,向北到北极都是九十度。这样我们的天图比较有了界线,但要细分,就得借重一点儿工具。看星的书上大致都教我们一个方法,就是把手臂伸直,立起三指,闭一目观看,就大概遮住天球五度。要认十度,可以类推。如要更大,则可取一普通火柴盒,但用外壳,开一目由壳管看过去,直立时壳的外框内可有十五度许,横置则三十度许。把火柴盒略置向前,可得颇准确的三十度。我们试从赤道向北极量,如三次刚得北极,就是恰好。这些尺度不仅可以约测得天球的经纬度,而且可以约测两星间的直接距离,我们常常用得着。

在星座内找某一颗星,那很便当了。视眼所见的都是明星,正如一国内的伟大人物,最多也不过几十个。现在世界通用的星名是以最亮的为第一名。这方法起于希腊,名次用希腊字母表示,后来因望远镜的发明,所见的星加多,希腊字母不够,乃接以罗马字母,再后仍不够,就接用号数。

α、β的号次虽依明暗的程度,但有时两号星的明度实在相等,因为名字是非每个各有一个不可,而明度则差异较小,同样的可以有很多,这就只能总括地分类。这分类也很早就有了,称作“光等”(即星等)。人们向来把视眼所见的星分作六等。为什么不多分些或少分些?没有什么理由,但凑巧据近代的计算,一等星的光为六等星的一百倍,也就相当便利了。

光等

为什么有些星亮些,而有些星暗些呢?第一,因它们有远近。正如我们看街灯,近的就明亮,而渐远则渐暗,以至于不能见到;第二,则因它们本身有明暗,正如灯泡有一千支光、十支光等。就几颗单个的星说,情形很复杂;就平均说,则明亮的都近些,而较暗的都远些。有人算过各等星的平均距离,如下表所示。

光等与距离

所谓光年,是光行一年的长度。光的速度是每秒二十九万九千七百九十二公里,一年就是九京四百六十一兆公里(兆作十万万,即十亿;京为万亿)。试想二百七十一光年是多么远,这可真是天文数字了。

近的距离是由视差求出的。恒星视差是先在地球在轨道的一边时测得某星在某度,然后得到地球在别一边时某星在某度,比较其差异而得到的。就这样,恒星最大的视差也只有零点七七五八角秒,为四点三光年。而视差小至零点零一角秒以下,也就不能分辨。虽有别的方法,但或则不能普遍应用,或则难言正确,所以现在能确定其距离的星尚很少,而弥奇珍贵[1]

凡距离已知的星,我们都能知其性格,这要比就一个人的地位而推测其品性有把握得多。距离近而光等低的一定是一颗小星,距离远而光等高的就是大星,其余都可类推,详细情况后面细说。概括起来则有几点可以注意:同样距离同样光等,红色的星一定大过黄色的,黄色的一定大过白色的;同样大小的星,白色的一定重过黄色的,黄色的又重过红色的。

据詹斯[2]的计算,星的实际光等、大小、重量都有不小的差异。光等的差异有如从探海灯到爝火,大小的差异有如从汽车到微尘,重量的差异有如从足球到羽毛,不过各方面都以在中间的为多。白色、重而小的是白矮星,红色、远而大的是红巨星,各方面平均的是中程星,中程星占全数的百分之八十。


[1] 利用视差来测量恒星距离仍然是目前唯一比较精确的方法,其他测距方法通常总有比较大的误差。依巴谷卫星目前能够测量毫角秒(千分之一角秒)水平的视差,可以准确地测量距离地球一千六百光年以内的数万颗恒星,当然这相对于整个银河系中的恒星依然只是一小部分。

[2] 此人有可能是詹姆斯·霍普伍德·金斯(James Hopwood Jeans,一八七七年至一九四六年),英国天体物理学家,曾任皇家天文学会会长,著有大众读物《天文学和宇宙起源》等。

统计的结果在天文学上虽很重要,但看星者所最注意的似乎是颜色。天文学家依星的颜色把各星分型,也有重要的用途。如果星座正可以比作星的国家的话,则星的型可说是星的民族。一个国家内可以有很多个民族,而这些民族往往各有特色。白色的星大家做同一运动,黄色的星又做另一运动。

最初星的分型只有四种,即白色、黄色、红色,及带炭素的红色。晚近的哈佛式分类方法则将星分为十二种,如下:

哈佛式分类

但通常提到的星不出前六种,视眼所见到的星更有一半属于B、A两型。这是因为我们居住在这一民族聚集处的区域内。

正如人间,将来天文上的地位,也是民族要比国家更重要些,但我们现在尚不能说对天上的民族了解到怎样深的程度,而且它们在天空的分布太复杂,不如国家显然位于哪一方向。因之,单讲认星,最初总得一星座一星座去辨认。

恒星光谱分类

星座是一种人为的区域,天上也有自然的区域,这些就是星群、星团、星云等,这很有些像地球上的洲岛。不过这不能比得很正确,地球上的区域只能在球面上划分,只有纵横,而天球里除纵横之外有远近;地球上的洲岛是国家所在的洲岛,天球上显见的洲岛则是国家所在的洲岛之外的洲岛。我们这里还是不用比喻,直接说明吧。我们的太阳是一颗恒星,和其他约一百万颗星共组成一星团,许多这样的星团又组成一银河。银河外更有许多银河。星群大都是本星团内的,星团大都是银河内的。银河才成一大单位。银河的组织及银河外的世界,都不能就星座方面说明。

刚开始的时候,我们不要把事情弄得太复杂,现在且按步由星座认起。