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17路(17LUBBS) · 看见更远的宇宙

北斗七星里最先消失的那颗,不是因为离得远

在城里找北斗,通常是这样:手机星图举起来,屏幕上七颗星连成一把勺子,抬头对着天,只数出六颗。少的那颗在斗与柄交接的角上,位置没错,就是看不见。这不是眼睛的问题,也不是星图错了——换到郊外,它就在那里,只是暗了一截。

北斗七星里最暗的是天权(大熊座 δ),视星等 3.31,比最亮的天枢暗约 4 倍。它暗不是因为远:天权与天璇、天玑、玉衡、开阳同属约 81 光年外的同一个移动星群,距离几乎一样,差的是恒星自身的质量与光度。

七颗星排成一把勺子,天权在斗与柄的接缝上

从斗口数起,北斗依次是天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光。天权既是斗形四边形的后角,也是斗柄的起点,位置显眼,亮度却垫底。

七颗星的视星等分别是 1.79、2.37、2.44、3.31、1.77、2.23、1.86。星等是对数标度,每差 5 等相差 100 倍。3.31 等与 2.37 等之间那 0.94 等,对应约 2.4 倍的亮度差;与 1.79 等相比差 1.52 等,约 4 倍。

它暗,是因为它小,不是因为离得远

天权是一颗 A3V 型主序星,质量约 1.6 倍太阳质量,光度约 20 倍太阳。北斗里最亮的天枢是橙巨星,已经离开主序,光度高出一个量级。

五颗成员星——天璇、天玑、天权、玉衡、开阳——都在 80 光年上下,同属大熊座移动星群,共享同一片诞生地,朝同一方向缓慢漂移。天枢在约 123 光年外,摇光约 104 光年,只是路过。

所以北斗这把勺子并不成立在一个平面上。它是一组距离各异的星,被视线压成同一个形状。

城市里先消失,一半原因在大气,一半在眼睛

天空亮度决定了你能看到多暗的星。市中心晴朗无月的夜空,极限星等常在 3 到 4 等之间;有月亮或大面积照明时还会再降。人眼从亮处走到暗处,还要二十分钟以上才适应。

大气消光会补上一刀。北斗在北方低空时,星光要穿过更厚的大气层,每多一个大气质量,亮度大约损失 0.2 到 0.3 等。天权本来就只有 3.31 等,损耗之后常常掉到 3.6 等以下。

「天权」与「大熊座 δ」,两套坐标各管一段

「璇玑玉衡」一词见于《尚书·舜典》,汉代注家把它解释成北斗,七星的名称体系大致在那之后定型。天权是星官名,指这颗星在北斗这个「官署」里的位置。

大熊座 δ 是另一套。1603 年拜耳在星图里用希腊字母给星座内的星排序,通常亮者在前,δ 是第四个字母,天权恰好是第四亮。

两套系统不能互换。「天权」只在北斗的语境里成立,离开这个星官什么也不指;「大熊座 δ」则在全天任何星表里都能唯一定位。

星名 视星等与距离 口径与来源
天枢(大熊座 α) 1.79 等,约 123 光年 依巴谷星表,1997
天璇(大熊座 β) 2.37 等,约 80 光年 同上
天玑(大熊座 γ) 2.44 等,约 83 光年 同上
天权(大熊座 δ) 3.31 等,约 81 光年 同上
开阳(大熊座 ζ) 2.23 等,约 83 光年 同上
摇光(大熊座 η) 1.86 等,约 104 光年 同上

哪些是观测,哪些还是推断

观测证实七颗星的视星等与视差都有独立测量;五颗成员星的自行方向与速度高度一致,说明它们确实诞生于同一片星云。
理论预言若它们同源同年龄,颜色-星等图上应落在同一条等时线上,质量越大的星越早离开主序。实测位置与这条预言吻合。
尚未定论天权是否有微弱的盾牌座 δ 型脉动,文献里只有零星报告;这个移动星群的成员边界也仍在修订。

常见问题

开阳旁边那颗小星是什么?

是辅(大熊座 80),视星等约 4.0,与开阳相距约 12 角分。两者在空间中并不在一起,只是视线方向接近,古代把它当作测试视力的目标。

北斗一年四季都能看到吗?

在北纬 40 度以北,北斗终年不落。纬度越低,它越贴近北方地平线,南方部分地区只能看到其中几颗。

天权会不会有一天彻底看不见?

不会因为自身原因消失。它的亮度在人类时间尺度上基本稳定,只是星群缓慢散开,几万年后北斗的形状会明显变形。

延伸阅读

  • 依巴谷星表说明页,欧洲空间局,1997(cosmos.esa.int)
  • 潘鼐《中国恒星观测史》,学林出版社,1989
  • Gaia Collaboration 2018, Gaia Data Release 2, Astronomy & Astrophysics 616, A1
免责声明:本文为科普性整理,依据文末所列公开资料与观测数据写成,不构成科研结论或任何形式的建议。科学认识会随新观测与新模型修正,引用请注明来源。如有侵权请联系删除。
文章名称:北斗七星里最先消失的那颗,不是因为离得远
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