星等
星等（英語：magnitude），為天文学术语，是指星体在天空中的相对亮度。一般而言，这也指“视星等”，即为从地球上所见星体的亮度。在地球上看起来越明亮的星体，其视星等数值就越低。常见情况下人们使用可见光来衡量视星等，但在科学探测中，红外线等其它波段也有用到。不同波段探测到的星等数据会有所不同。一颗星星的星等，取决于它离地球的距离、它本身的光度（即为绝对星等）、星际尘埃遮蔽等多重因素。一般人的肉眼能够分辨的极限大约是6.5等。
视星等
| 人眼 是否 可见 | 视星等 | 亮度 相对于 织女一 | 亮于 这个星等 的恒星数量[1] |
|---|---|---|---|
| 是 | −1.0 | 250% | 1 |
| 0.0 | 100% | 4 | |
| 1.0 | 40% | 15 | |
| 2.0 | 16% | 48 | |
| 3.0 | 6.3% | 171 | |
| 4.0 | 2.5% | 513 | |
| 5.0 | 1.0% | 1 602 | |
| 6.0 | 0.40% | 4 800 | |
| 否 | 7.0 | 0.16% | 14 000 |
| 8.0 | 0.063% | 42 000 | |
| 9.0 | 0.025% | 121 000 | |
| 10.0 | 0.010% | 340 000 |
视星等（英語：apparent magnitude，符號：m）最早是由古希腊天文学家喜帕恰斯制定的，他把自己编制的星表中的1022颗恒星按照亮度划分为6个等级，即1等星到6等星。1850年英国天文学家普森发现1等星要比6等星亮100倍。根据这个关系，星等被量化。重新定义后的星等，每级之间亮度则相差2.512倍，1勒克司（照度单位）的视星等为-13.98。[2]
但1到6的星等并不能描述当时发现的所有天体的亮度，天文学家延展本來的等級──引入「负星等」概念。这样整个视星等体系一直沿用至今。如牛郎星为0.77，织女星为0.03，除了太陽之外最亮的恒星天狼星为−1.44，太阳为−26.7，满月为−12.8，金星最亮时为−4.89。现在地面上最大的望远镜可看到24等星，而哈勃望远镜则可以看到30等星。
因为视星等是人们从地球上观察星体亮度的度量，它实际上只相当于光学中的照度；因为不同恒星与地球的距离不同，所以视星等并不能指示出恒星本身的发光强度。
由于视星等需要同时考虑星体本身光度与到地球的距离等多重因素，会出现距离地球近的星体视星等不如距离远的星体的情况。例如巴纳德星距离地球仅6光年，却无法被肉眼所见（9.54等）。
如果人们在理想環境下（清澈、晴朗且没有月亮的夜晚），肉眼能观察到的半個天空平均约3000颗星星（至6.5等計算），整个天球能被肉眼看到的星星則约有6000颗。大多数能为肉眼所见的星星都在数百光年内。现在人类用肉眼可以看见的最远天体是三角座星系，其星等约为6.3，距离地球约290万光年。历史上肉眼能看见的最远天体是GRB 080319B在2008年3月19日的一次伽玛射线暴，距离地球达到75亿光年，视星等达到5.8，相当于用肉眼看见那里75亿年前发出的光。[3]
另外，宇宙中大量的星际尘埃也会影响到星星的视星等。由于尘埃的遮蔽，一些明亮的星星在可见光上将变得十分暗淡。有一些原本能为肉眼所见的恒星变得再也无法用肉眼看见，例如银河系中心附近的手枪星。[4]
星星的视星等也随着星星本身的演化、和它们与地球的距离变化而变化当中。例如，当超新星爆发时，星体的视星等有机会骤增好几个等级。在未来的几万年内，一些逐渐接近地球的恒星将会显著变亮，例如葛利斯710在约一百万年后将从9.65等增亮到肉眼可见的1等。
| 视星等级 | 对应天体 | ||
|---|---|---|---|
| –67.57 | 在距离一天文单位上看伽马射线暴GRB080319B。 | ||
| –41.39 | 在距离一天文单位上看天鵝座OB2#12。 | ||
| –40.67 | 在距离一天文单位上看M33-013406.63。 | ||
| –40.17 | 在距离一天文单位上看海山二。 | ||
| –40.07 | 在距离一天文单位上看尾宿三。 | ||
| –39.66 | 在距离一天文单位上看R136a1。 | ||
| –39.47 | 在距离一天文单位上看天津增九。 | ||
| –38.00 | 在距离一天文单位上看参宿七。此时将看到一团巨大的火球，占据着35°的天空。 | ||
| –30.30 | 在距离一天文单位上看天狼星。 | ||
| –29.30 | 在水星近日点上看太阳。 | ||
| –27.40 | 在金星近日点上看太阳。 | ||
| –26.74 | 在地球上看太阳的平均亮度，比满月亮40万倍。 | ||
| –25.60 | 在火星远日点上看太阳。 | ||
| –25.00 | 引起眼睛轻微疼痛的最小亮度。 | ||
| –23.00 | 在木星远日点上看太阳。 | ||
| –21.70 | 在土星远日点上看太阳。 | ||
| –20.20 | 在天王星远日点上看太阳。 | ||
| –19.30 | 在海王星远日点上看太阳。 | ||
| –18.20 | 在冥王星远日点上看太阳。 | ||
| –16.70 | 在阋神星远日点上看太阳。 | ||
| –14.20 | 1个勒克斯的亮度。[5][6] | ||
| –12.92 | 满月最亮时的亮度（一般是–12.74[來源請求]）。 | ||
| –12.40 | 当参宿四变成超新星时从地球上看到的亮度。[7] | ||
| –11.20 | 在塞德娜近日点上看太阳。 | ||
| –10.00 | 1965年池谷－关彗星接近太阳时最亮的水平。[8] | ||
| –9.50 | 在地面上可见的最亮的人造卫星。 | ||
| –7.50 | 超新星SN 1006在1006年爆发最亮时的程度。 | ||
| –6.50 | 夜空的总综合星等。 | ||
| –6.00 | 距离地球6500光年远的SN 1054在1054年爆发时的最大亮度。[來源請求] | ||
| –4.89 | 从地球上看金星的最大亮度。[來源請求] | ||
| -4.14 | 从地球上看金星的平均亮度。[來源請求] | ||
| –4.00 | 当太阳高高挂在天上时，肉眼能分辨的最暗天体。当天体的视星等等于或低于-4时，天体会投下人眼可见的阴影[9]。 | ||
| –3.99 | 470万年前从地球上看弧矢七的亮度。它是距今前后五百万年的時間範圍內，从地球上所能看到最亮的恒星（除了太阳、超新星）。 | ||
| –3.82 | 从地球上看金星的最低亮度（当金星处于轨道远离地球的一侧时）。[來源請求] | ||
| –2.94 | 从地球上看木星的最大亮度。[來源請求] | ||
| –2.91 | 从地球上看火星的最大亮度。[來源請求] | ||
| –2.50 | 当太阳低于地平线10度时，肉眼所能见到的最暗天体。 | ||
| –2.50 | 从地球上看新月的最大亮度。 | ||
| –2.45 | 从地球上看水星的最大亮度（当水星处于合的位置时）。[來源請求] | ||
| -2.20 | 从地球上看木星的平均亮度。[來源請求] | ||
| –1.66 | 从地球上看木星的最低亮度。[來源請求] | ||
| –1.47 | 从地球上看天狼星的亮度。它是目前全天空除太阳外最明亮的恒星。 | ||
| –0.83 | 1843年4月海山二假超新星爆发时的最大亮度。 | ||
| –0.72 | 从地球上看老人星的亮度。 | ||
| –0.49 | 从地球上看土星的最大亮度（当它的光环完全朝地球敞开时）。[來源請求] | ||
| –0.27 | 从地球上看南门二的亮度。 | ||
| –0.04 | 从地球上看大角星的亮度。 | ||
| −0.01 | 从地球上看半人马座α星A。 | ||
| 0.03 | 从地球上看织女星。它也是最初被定义为0等的恒星。 | ||
| 0.23 | 从地球上看水星的平均亮度。[來源請求] | ||
| 0.46 | 从南门二看太阳。 | ||
| 0.46 | 从地球上看土星的平均亮度。[來源請求] | ||
| 0.71 | 从地球上看火星的平均亮度。[來源請求] | ||
| 1.47 | 从地球上看土星的最低亮度。[來源請求] | ||
| 1.84 | 从地球上看火星的最低亮度。[來源請求] | ||
| 3.03 | SN 1987A在大麦哲伦星云内爆发时的最大亮度。距离地球16万光年远。 | ||
| 3至4 | 当人身处城市（即较大光污染）时肉眼所能看见的最暗天体。 | ||
| 4.36 | 从地球上看仙女座星系 （M31）的亮度。 | ||
| 4.38 | 从地球上看木卫三的最大亮度。它是太阳系已知最大的卫星。[來源請求] | ||
| 4.50 | 从地球上看M41。[10] | ||
| 5.20 | 从地球上看灶神星的最大亮度。 | ||
| 5.32 | 从地球上看天王星的最大亮度。[來源請求] | ||
| 5.68 | 从地球上看天王星的平均亮度。[來源請求] | ||
| 5.72 | 从地球上看三角座星系的最大亮度。[11][12] | ||
| 5.73 | 从地球上看水星的最低亮度。[來源請求] | ||
| 5.80 | 2008年3月19日发生的GRB 080319B伽玛射线暴的最大亮度，持续约半分钟，它刷新了人类以肉眼看见的最远天体记录（75亿光年）。 | ||
| 5.95 | 从地球上看天王星的最低亮度。[來源請求] | ||
| 6.49 | 从地球上看智神星的最大亮度。 | ||
| 6.50 | 在非常好的观测条件下普通人用肉眼所能看到近似极限。6.5等以下的恒星大约有9500颗。[來源請求] | ||
| 6.64 | 从地球上看谷神星的最大亮度。 | ||
| 6.75 | 从地球上看虹神星的最大亮度。 | ||
| 6.90 | 从地球上看波德星系的亮度。虽然暗于6.5等但仍处于人眼观测极限范围内。[13] | ||
| 7.67 | 从地球上看海王星的最大亮度。[來源請求] | ||
| 7.78 | 从地球上看海王星的平均亮度。[來源請求] | ||
| 8.00 | 从地球上看海王星的最低亮度。[來源請求] | ||
| 8.00 | 极端的裸眼极限，地球上最黑暗的天空，波特尔暗空分类法1级。[14] | ||
| 8.10 | 从地球上观测土卫六（泰坦星）的最大亮度。 | ||
| 8.29 | 从地球上观测盾牌座UY的亮度。 | ||
| 8.94 | 从地球上观测健神星的最大亮度。 | ||
| 9.50 | 一般情况下，使用7x50双筒望远镜能看到的最暗范围。[來源請求] | ||
| 10.20 | 从地球上观测土卫八的最大亮度。 | ||
| 12.91 | 最亮的类星体3C 273，距离地球24.4亿光年。 | ||
| 13.42 | 从地球上观测海卫一的最大亮度。 | ||
| 13.65 | 从地球上观测冥王星的最大亮度，比6.5等星暗725倍。 | ||
| 15.40 | 从地球上观测小行星2060的最大亮度。 | ||
| 15.55 | 从地球上观测冥卫一的最大亮度。 | ||
| 16.80 | 从地球上观测鸟神星。 | ||
| 17.27 | 从地球上观测妊神星。 | ||
| 18.70 | 从地球上观测阋神星。 | ||
| 20.70 | 从地球上观测木卫十七。 | ||
| 22.00 | 使用里奇-克莱琴望远镜拍摄30分钟重叠影像所能看到的极限。[15] | ||
| 22.91 | 从地球上观测冥卫三。 | ||
| 23.38 | 从地球上观测冥卫二。 | ||
| 24.00 | 泛星计划1.8米望远镜使用60秒曝光可观测到的最暗物体，这是目前自动全天体测量的极限。[16] | ||
| 24.80 | 类星体CFHQS J1641+3755的亮度[17][18] | ||
| 25.00 | 从地球上观测土卫四十一。 | ||
| 27.00 | 使用8米地面望远镜能观测到的最暗物体。 | ||
| 28.00 | 如果把木星放到距离太阳5000个天文单位的位置（0.08光年）。 | ||
| 28.20 | 2003年，当哈雷彗星运行到距离太阳28个天文单位的时候。[19] | ||
| 31.50 | 哈勃太空望远镜通过哈勃超深空在可见光下可观测到的最暗的物体，曝光时间约为23天，收集时间为10年。[20] | ||
| 34.00 | 詹姆斯韦伯太空望远镜在可见光下能看到的最暗物体。[21] | ||
| 35.00 | 从地球上看已知最暗小行星(未命名)的预期亮度，这是一个950米的柯伊伯带天体，由HST在2009年从一颗恒星前发现。[21][22] | ||
| 35.00 | 在地球上观测变星LBV 1806-20。距离地球30000-49000光年。它本身光度很高，但星际尘埃的消光使得它的光传到地球时相当地暗。 | ||
| 36.00 | 使用欧洲极大望远镜能够探测到的最暗星体极限。 | ||
| 请参见恒星亮度列表。 | |||
绝对星等
由于视星等需要考虑星体光度、距离、星际尘埃遮蔽等多重因素，因此仅凭视星等衡量恒星本身亮度是不客观的。只有从已知的距离观察一个恒星得到的亮度，才能确定它自身的发光强度，并用来与其他星体进行比较。我们把从距离星体10个秒差距（32.6光年）的地方看到的目视亮度（也就是视星等），叫做该星体的绝对星等（英語：absolute magnitude，符號：M）。按照这个度量方法，牛郎星为2.19等，织女星为0.5等，天狼星为1.43等，太阳为4.8等。
- M = m + 5 - 5 × lg d，
其中M為絕對星等，m為視星等，d為以秒差距為單位的恆星距離。
因为行星、小行星、彗星等天体只能依靠反射星光才能看到，即使从固定的距离观察，它们的亮度也会不同，所以行星、小行星、彗星的绝对星等需要另外定義。行星的绝对星等定义为“天体在距离太阳和地球的距离都为一个天文单位（au），且相位角为0°时，呈现的视星等”。
各种类型的星等
以下列举使用不同的观测手段或关注的领域的星等。它们都有视星等和绝对星等之分。除此之外，还有AB星等（AB magnitude）和基于织女一的Vega星等。各种数据库，比如SDSS，会说明自身的星等标准。
光电星等
最常用的光电星等系统是UBV系统。
UBV系统包括对天体在三个波长段的辐射测量，传统上通过在检测系统前放置标准滤光片实现：
- U：波长360纳米（nm）左右，测量近紫外线成份，所得为紫外星等。
- B：波长440nm左右，测量蓝色成分，所得为蓝色星等（蓝等，英文Blue magnitude）。
- V：波长550nm左右，测量黄、绿色成分，和人眼所见亮度接近，所得为可见星等。天文文献中，不特别说明的星等一般是可见星等。
它们之间的换算可以表示为
- M=-2.5 log10 E -5log10 r + 常数
其中M为绝对星等，E为照度，在国际单位制中的单位是坎德拉／米2；r为天体距离，常数的定义目前为太阳的可见绝对星等MU=5.61, MB=5.84, MV=4.83[23]。
其它波段也可以测量星等。例如SDSS可以测量五种波段的星等：紫外（u），绿色（g），红色（r），近红外（i）和红外（z）。各个测出的数值都不相同。在某些有特殊需求的场合（例如穿透尘埃云），这些波段将大有作用。
其它標準
在波格森的系統下，恆星織女星被用作基本參考星，無論量測科技或波長濾波器如何，視星等都定義為零。這就是為什麼比織女星更亮的天體，比如天狼星（以織女星為標準的星等為 − 1.46或 − 1.5）具有負星等。然而，在二十世紀末，人們發現織女星的亮度有所不同，因此不適合作為絕對參考，所以參考系統被現代化，不再依賴於任何特定恆星的穩定性。這就是為什麼織女星的星等在現在很接近，但不再完全為零，而是在可見光（V，視覺）波段為0.03[24]。 當前的絕對參考系統包括AB星等系統，其中參考的是各個頻率具有恆定通量密度的源，以及STMAG系統，其中參考源被定義為各個波長具有恆定通量密度[來源請求]。
分貝
强度的另一個對數標度是分貝。雖然它通常用於聲音强度，但也用於光强度。它是光電倍增管的一個參數，也是望遠鏡和顯微鏡等類似相機的光學元件的一個參數。強度為10的每個因數對應於10分貝。特別是，強度為100的乘數對應於20分貝的增加，也對應於幅度減少5分貝。通常，分貝的變化與星等的變化有關
例如，比參考值大1個星等（更暗）的對象將產生比參考值小4 dB的訊號，這可能需要通過將相機的能力新增盡可能多的分貝來補償。
参考文献
- ^ . National Solar Observatory—Sacramento Peak. [2006-08-23]. （原始内容存档于2008-02-06）.
- ^ 星等概念及计算. 星星宇宙. [2013-01-19]. （原始内容于2021-03-17）.
- ^ NASA Satellite Detects Naked-Eye Explosion Halfway Across Universe. NASA. 2008-03-21 [2008-03-21]. （原始内容存档于2012-03-13）.
- ^ 超越恒星演化的极限 手枪星. [2013-01-18]. （原始内容于2013-05-03）.
- ^ Dufay, Jean. Introduction to Astrophysics: The Stars. 2012-10-17: 3 [2016-02-28]. ISBN 9780486607719. （原始内容于2017-03-24）.
- ^ McLean, Ian S. Electronic Imaging in Astronomy: Detectors and Instrumentation. Springer. 2008: 529. ISBN 978-3-540-76582-0.
- ^ Dolan, Michelle M.; Mathews, Grant J.; Lam, Doan Duc; Lan, Nguyen Quynh; Herczeg, Gregory J.; Dearborn, David S. P. Evolutionary Tracks for Betelgeuse. The Astrophysical Journal. 2017, 819 (1): 7. Bibcode:2016ApJ...819....7D. S2CID 37913442. arXiv:1406.3143 . doi:10.3847/0004-637X/819/1/7.
- ^ Brightest comets seen since 1935. International Comet Quarterly. [2011-12-18]. （原始内容于2011-12-28）.
- ^ . Gsfc.nasa.gov (April 7, 2006). Retrieved on 2013-04-26.
- ^ . SEDS (Students for the Exploration and Development of Space). 2006-07-28 [2009-11-29]. （原始内容存档于2011-08-08）.
- ^ SIMBAD-M33. SIMBAD Astronomical Database. [2009-11-28]. （原始内容于2014-09-13）.
- ^ Lodriguss, Jerry. M33 (Triangulum Galaxy). 1993 [2009-11-27]. （原始内容于2010-01-15）. (shows b mag not v mag)
- ^ . SEDS (Students for the Exploration and Development of Space). 2007-09-02 [2009-11-28]. （原始内容存档于2010-01-19）.
- ^ John E. Bortle. . Sky & Telescope. February 2001 [2009-11-18]. （原始内容存档于2009-03-23）.
- ^ Steve Cullen (sgcullen). . LightBuckets. 2009-10-05 [2009-11-15]. （原始内容存档于2010-01-31）.
- ^ Pan-STARRS limiting magnitude. [2021-10-01]. （原始内容于2020-11-24）.
- ^ Cooperation with Ken Crawford
- ^ CRedshift 6 Quasar (CFHQS J1641 +3755). [2015-12-05]. （原始内容于2021-01-25）.
- ^ . ESO. 2003-09-01 [2009-02-22]. （原始内容存档于2009-03-01）.
- ^ Illingworth, G. D.; Magee, D.; Oesch, P. A.; Bouwens, R. J.; Labbé, I.; Stiavelli, M.; van Dokkum, P. G.; Franx, M.; Trenti, M.; Carollo, C. M.; Gonzalez, V. The HST eXtreme Deep Field XDF: Combining all ACS and WFC3/IR Data on the HUDF Region into the Deepest Field Ever. The Astrophysical Journal Supplement Series. 21 October 2013, 209 (1): 6. Bibcode:2013ApJS..209....6I. S2CID 55052332. arXiv:1305.1931 . doi:10.1088/0067-0049/209/1/6.
- ^ 21.0 21.1 http://www.jaymaron.com/telescopes/telescopes.html 互联网档案馆的，存档日期2017-08-01. (retrieved Sep 14 2017)
- ^ Hubble Finds Smallest Kuiper Belt Object Ever Seen. NASA. [16 March 2018]. （原始内容于9 June 2017） （英语）.
- ^ Absolute Magnitude of the Sun 互联网档案馆的，存档日期2007-07-18.
- ^ Milone, E. F. Astronomical Photometry: Past, Present and Future . New York: Springer. 2011: 182–184. ISBN 978-1-4419-8049-6.