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
常见问题
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。
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。
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