夜空中最亮的星是哪顆星？

出品：科普中國

作者：齊一凡[中國地質(zhì)大學（武漢）]

監(jiān)制：中國科普博覽

“夜空中最亮的星 能否聽清

那仰望的人 心底的孤獨和嘆息”

這首《夜空中最亮的星》可能很多人都很熟悉，那你有沒有思考過，“夜空中最亮的星”是哪一顆？

其實嚴格來說，我們的恒星太陽、衛(wèi)星月亮也都是星星；太陽系內(nèi)的幾顆行星（例如金星、火星、木星）因為和地球的距離變化范圍很大，所以它們的亮度一直也在大范圍變化；另外，自身發(fā)光的恒星有大有小，離地球有遠有近，所以相對來說離我們越近、自身越大、能量越高的看起來就會更亮一些。

所以，出于嚴謹，我們要把問題問得更具體一些：在地球向夜空望去，看起來最亮的恒星是哪一顆？

傲視群星的冠軍

首先公布答案，冠軍就是——天狼星（Sirius）！

冬季夜空明亮的星星眾多，在南天很容易找到三顆并排在一起的星星，這是獵戶座的“腰帶”，也是中國民間所說的“福祿壽”三星。大致沿著三顆星的方向往左下看，有一顆異常明亮，發(fā)著藍白色星光的星星，這就是天狼星。

天狼星不僅在冬季夜空中最為閃耀，它也是全天中最明亮的恒星。

在這里需要說明的是，人們?yōu)榱嗽u價一顆星是否明亮定義了兩種標準：一種是既考慮星體的發(fā)光能力，又考慮與觀測者的距離而定義的“視星等”；另一種是假定把所有星體都放在距離地球10秒差距（“秒差距”是一個距離單位，約32.6光年）的位置所測得的“絕對星等”，這兩個標準都是數(shù)值越小代表亮度越大。

天狼星的絕對星等并不算排名很靠前，但因為它是離地球第六近的恒星，距離地球只有8.6光年，因此它的視星等可以達到-1.45，數(shù)值是排名第二的南極老人星（αCar，-0.65）的兩倍還多，可以說是名副其實的亮星之冠。

圖1 在夜空中找到天狼星的方法

（圖片來源：基于Stellarium自制）

蘇東坡的雙關

提起天狼星，可能很多人聯(lián)想到蘇東坡《江城子·密州出獵》中的一句：

會挽雕弓如滿月，西北望，射天狼?！?/p>

這一句寫得豪氣縱橫，堪稱豪放派之典范。但這句其實暗含著雙關，當我們理解了這層雙關后再去讀，可能會有不一樣的體會。

如果你已經(jīng)找到了天狼星的位置，你會發(fā)現(xiàn)，天狼星通常是在南天的。它在秋冬季節(jié)從東南方地平線升起，在南天到達天頂，又在西南方落下。那么同樣，蘇東坡在密州（今山東諸城），無論如何是不可能在西北方看到天狼星的。然而天狼星在古代又被稱為“犬星”，意指外地的侵略。所以，這句詞是蘇東坡強行用典、沒有考慮實際犯下的科學錯誤嗎？

其實不是的，因為我們還要結(jié)合前面半句一起來讀：除了“射天狼”這句用到了天體名稱以外，“會挽雕弓如滿月”也是一句隱含的天象。這個“弓”并不單純指的是上陣打仗的武器，更指的是天上二十八星宿中井宿的一個星官——“弧矢”?；∈赣删蓬w星組成，從名字上就能看出來，是一個拉滿的弓箭的形狀，這其實才是“會挽雕弓如滿月”的真實含義。

圖2 井宿星官“弧矢”與天狼星

（圖片來源：基于Stellarium自制）

我們可以看到，弧矢一、二、三，這三顆星組成的是一支箭，弧矢四、五、六、二、七、八組成的是弓，弧矢四、三、九、八組成的是拉滿的弓弦，箭矢指向的大致方位就是天狼星的位置。而天球圖的坐標系統(tǒng)是這樣定義的：當你抬頭看向天頂，地理的東西南北就是天球的東西南北，因此在天球圖上是上北下南左東右西，箭矢的方向正是西北方。

圖3 弧矢與天狼星在天球上的方位

（圖片來源：基于Stellarium自制）

再回頭看這句詞，就可以從兩個層次來理解：一是從文學上，天狼意指西北邊境的犯境敵軍，滿月雕弓真的就是指手中的武器，期待著到西北邊境去打仗；二是從天文上，天上的弧矢一直張弓搭箭瞄準著天狼星，千百年來都是如此，就如長城上的守衛(wèi)一直警惕著來犯之敵。

天狼星，不止一顆

當你在夜空中找到了天狼星，又和著名句神游天際的時候，再悄悄告訴你一個秘密：其實你看到的天狼星，并不只是一顆星。

天狼星其實是一個雙星系統(tǒng)（Binary Star System），由一顆光譜型（天文學家根據(jù)恒星的光譜可以推測恒星的表面溫度，基于這個溫度對恒星進行分類，溫度從高到低排序依次用O、B、A、F、G、K、M表示，每個類別內(nèi)再用數(shù)字進行細分）為A0或A1的主序星——天狼星A（主序星階段是恒星一生中最穩(wěn)定的階段，恒星在這個階段停留的時間占到整個壽命的90%以上，太陽就在這個階段）和一顆光譜型為DA2的白矮星——天狼星B（白矮星通常體積很小，是超新星爆發(fā)的產(chǎn)物，是一部分恒星演化的最終歸宿）組成。

1844年，德國天文學家Friedrich Wilhelm Bessel在信中認為，根據(jù)對天狼星固有運動的觀測，天狼星應該還有一顆沒有被發(fā)現(xiàn)的伴星。1862年1月，天文學家Alvan Graham Clark根據(jù)計算結(jié)果，用當時美國最大的望遠鏡（直徑約470毫米）首次觀測到了天狼星B的存在。因為古代西方稱天狼星為狗星（the Dog Star），因此天狼星B在被發(fā)現(xiàn)后也被稱作小狗星（the Pup Star）。

圖4 天狼星A和B的相對位置變化

（圖片來源：Wikipedia）

天狼星B相對于天狼星A的軌道是一個橢圓，在地球上看，它們最遠相距不過11角秒（角秒是描述角度的單位，是一度的1/3600。在天文觀測中，角秒被用來描述天體的視覺大小、視覺距離等參數(shù)。11角秒相當于一個人在約20km外觀測一枚一元錢硬幣），最近相距3角秒，因此要想觀測到這個雙星系統(tǒng)，最好的機會就是在它們相距最遠的時候觀測。

好消息是，最近幾年正是它們相距最遠的時候（從地球上觀測的話），大家快拿出家中常備的天文望遠鏡來觀測這顆“小狗星”吧！

圖5 天狼星A和天狼星B

（圖片來源：Damian Peach & 齊一凡）

我們可以看到，天狼星A看起來又大又亮，而天狼星B非常的小并且暗淡，幾乎淹沒進了天狼星A的光芒中。這是因為，天狼星B已經(jīng)是一顆老去的白矮星了，它又小又不發(fā)光，直徑甚至比地球還小一些，這也就是我們觀測天狼星時會忽略它的原因。

但是可別小看它，它的密度非常大：它現(xiàn)在的質(zhì)量大約和太陽相當，是由擁有五個太陽質(zhì)量的恒星演化而來的，曾經(jīng)是一顆B5V的主序星，比現(xiàn)在的天狼星A還要大！而現(xiàn)在的天狼星A是正在主序上的恒星，有大約2個太陽的質(zhì)量，1.7倍的太陽直徑，并且在持續(xù)進行著核聚變，發(fā)光發(fā)熱。

圖6 天狼星A、天狼星B和太陽、地球的大小對比

（圖片來源：基于Wikipedia “Sirius”詞條配圖自制）

現(xiàn)在再抬起頭看向天狼星，從“西北望、射天狼”到“小狗星”，你是不是對這顆藍白色的“夜空中最亮的星”又有了更全面的認識了呢？

致謝：

感謝以下人員對本文提出修改意見：林愷、梁宇[中國地質(zhì)大學（武漢）]；彭曉鋼（石家莊二中實驗學校）；楊涵（北京磨鐵文化集團股份有限公司）。

參考文獻：

[1] Schaaf, Fred. The Brightest Stars. Hoboken[M]. New Jersey: John Wiley & Sons, 2008.

[2] 王本華, 曹文軒, 顧之川, 張笑庸. 義務教育教科書·語文·九年級下冊[M]. 北京：人民教育出版社，2018.

[3] 李燾（南宋）. 續(xù)資治通鑒長編[M]. 北京：中華書局，2004.

[4] 程光裕, 徐圣謨. 中國歷史地圖[M]. 臺北：中國文化學院出版部，1980.

[5] 籍勇. 宋神宗軍事思想研究[D]. 保定：河北大學，2009.

[6] 脫脫（元）. 宋史[M]. 北京：中華書局，1985.

[7] Holberg, J.B. Sirius: Brightest Diamond in the Night Sky[M]. Chichester, UK: Praxis Publishing, 2007.

[8] Qiu, H. M., Zhao, G., Chen, Y. Q., Li, Z. W. The Abundance Patterns of Sirius and Vega[J]. The Astrophysical Journal, 2001, 548(2): 953–965.

[9] Liebert, James, Young, P. A., Arnett, David, Holberg, J. B., Williams, Kurtis A. The Age and Progenitor Mass of Sirius B[J]. The Astrophysical Journal, 2005, 630(1): L69–L72.

[10] 向守平. 天體物理概論[M]. 合肥：中國科學技術大學出版社，2008.