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星等

標度

星等（英語：magnitude），為天文學術語，是指星體在天空中的相對亮度。一般而言，這也指「視星等」，即為從地球上所見星體的亮度。在地球上看起來越亮的星體，其視星等數值就越'''低'''。常見情況下人們使用可見光來衡量視星等，但在科學探測中，紅外線等其它波段也有用到。不同波段探測到的星等數據會有所不同。一顆星星的星等，取決於它離地球的距離、它本身的光度（即為絕對星等）、星際塵埃遮蔽等多重因素。一般人的肉眼能夠分辨的極限大約是6.5等。

天狼星的星等約為-1.47等，是全天空最明亮的恆星之一

視星等

主條目：視星等
人眼
是否
可見 		視星等 亮度
相對於
織女一 		亮於
這個星等
的恆星數量[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
 
從火星表面上看到的太陽視星等約為−25.60。
 
從地球上看月亮最亮時視星等可達到−12.92。
 
從地球上看獵戶座參宿四視星等約為0.42。
 
從地球上看仙女座星系視星等約為4.36，需要在光污染較少的地區才能被肉眼所見。
 
從地球上看三角座星系視星等約為5.72—6.3，接近人類肉眼可辨認的極限。
 
從地球上觀測后髮座NGC 4414視星等約為11.0。
 
小行星原神星（圖片右下角）視星等約為11.6，必須使用望遠鏡才能看到。
 
手槍星的視星等雖名義上有4，但由於星際塵埃的消光，實際在我們眼中比一般星系還要暗。
 
哈伯極深空中，最暗的星系視星等為30，只有肉眼可分辨光度下限的一百億分之一。

視星等（英語：apparent magnitude，符號：m）最早是由古希臘天文學家喜帕恰斯制定的，他把自己編制的星表中的1022顆恆星按照亮度劃分為6個等級，即1等星到6等星。1850年英國天文學家普森發現1等星要比6等星亮100倍。根據這個關係，星等被量化。重新定義後的星等，每級之間亮度則相差2.512倍，1勒克司（照度單位）的視星等為-13.98。[2]

但1到6的星等並不能描述當時發現的所有天體的亮度，天文學家延展本來的等級──引入「負星等」概念。這樣整個視星等體系一直沿用至今。如牛郎星為0.77，織女星為0.03，除了太陽之外最亮的恆星天狼星為−1.44，太陽為−26.7，滿月為−12.8，金星最亮時為−4.89。現在地面上最大的望遠鏡可看到24等星，而哈勃望遠鏡則可以看到30等星。

因為視星等是人們從地球上觀察星體亮度的度量，它實際上只相當於光學中的照度；因為不同恆星與地球的距離不同，所以視星等並不能指示出恆星本身的發光強度。

由於視星等需要同時考慮星體本身光度與到地球的距離等多重因素，會出現距離地球近的星體視星等不如距離遠的星體的情況。例如巴納德星距離地球僅6光年，卻無法被肉眼所見（9.54等）。

如果人們在理想環境下（清澈、晴朗且沒有月亮的夜晚），肉眼能觀察到的半個天空平均約3000顆星星（至6.5等計算），整個天球能被肉眼看到的星星則約有6000顆。大多數能為肉眼所見的星星都在數百光年內。現在人類用肉眼可以看見的最遠天體是三角座星系，其星等約為6.3，距離地球約290萬光年。歷史上肉眼能看見的最遠天體是GRB 080319B在2008年3月19日的一次伽瑪射線暴，距離地球達到75億光年，視星等達到5.8，相當於用肉眼看見那裡75億年前發出的光。[3]

另外，宇宙中大量的星際塵埃也會影響到星星的視星等。由於塵埃的遮蔽，一些明亮的星星在可見光上將變得十分暗淡。有一些原本能為肉眼所見的恆星變得再也無法用肉眼看見，例如銀河系中心附近的手槍星。[4]

星星的視星等也隨着星星本身的演化、和它們與地球的距離變化而變化當中。例如，當超新星爆發時，星體的視星等有機會驟增好幾個等級。在未來的幾萬年內，一些逐漸接近地球的恆星將會顯著變亮，例如葛利斯710在約一百萬年後將從9.65等增亮到肉眼可見的1等。

視星等對照表
視星等級 對應天體
–67.57 在距離一天文單位上看伽馬射線暴GRB080319B。
–41.39 在距離一天文單位上看天鵝座OB2#12。
–40.67 在距離一天文單位上看M33-013406.63。
–40.17 在距離一天文單位上看海山二。
–40.07 在距離一天文單位上看尾宿三。
–39.66 在距離一天文單位上看R136a1。
–39.47 在距離一天文單位上看天津增九。
–38.00 在距離一天文單位上看參宿七。此時將看到一團巨大的火球，占據着35°的天空。
–30.30 在距離一天文單位上看天狼星。
–29.30 在水星近日點上看太陽。
–27.40 在金星近日點上看太陽。
–26.74 在地球上看太陽的平均亮度，比滿月亮40萬倍。
–25.60 在火星遠日點上看太陽。
–25.00 引起眼睛輕微疼痛的最小亮度。
–23.00 在木星遠日點上看太陽。
–21.70 在土星遠日點上看太陽。
–20.20 在天王星遠日點上看太陽。
–19.30 在海王星遠日點上看太陽。
–18.20 在冥王星遠日點上看太陽。
–16.70 在鬩神星遠日點上看太陽。
–14.20 1個勒克斯的亮度。[5][6]
–12.92 滿月最亮時的亮度（一般是–12.76[7]）。
–12.40 當參宿四變成超新星時從地球上看到的亮度。[8]
–11.20 在塞德娜近日點上看太陽。
–10.00 1965年池谷－關彗星接近太陽時最亮的水平。[9]
–9.50 在地面上可見的最亮的人造衛星。
–7.50 超新星SN 1006在1006年爆發最亮時的程度。
–6.50 夜空的總綜合星等。
–6.00 距離地球6500光年遠的SN 1054在1054年爆發時的最大亮度。[來源請求]
–4.89 從地球上看金星的最大亮度。[來源請求]
-4.14 從地球上看金星的平均亮度。[來源請求]
–4.00 當太陽高高掛在天上時，肉眼能分辨的最暗天體。當天體的視星等等於或低於-4時，天體會投下人眼可見的陰影[10]。
–3.99 470萬年前從地球上看弧矢七的亮度。它是距今前後五百萬年的時間範圍內，從地球上所能看到最亮的恆星（除了太陽、超新星）。
–3.82 從地球上看金星的最低亮度（當金星處於軌道遠離地球的一側時）。[來源請求]
–2.94 從地球上看木星的最大亮度。[來源請求]
–2.91 從地球上看火星的最大亮度。[來源請求]
–2.50 當太陽低於地平線10度時，肉眼所能見到的最暗天體。
–2.50 從地球上看新月的最大亮度。
–2.45 從地球上看水星的最大亮度（當水星處於合的位置時）。[來源請求]
-2.20 從地球上看木星的平均亮度。[來源請求]
–1.66 從地球上看木星的最低亮度。[來源請求]
–1.47 從地球上看天狼星的亮度。它是目前全天空除太陽外最明亮的恆星。
–0.83 1843年4月海山二假超新星爆發時的最大亮度。
–0.72 從地球上看老人星的亮度。
–0.49 從地球上看土星的最大亮度（當它的光環完全朝地球敞開時）。[來源請求]
–0.27 從地球上看南門二的亮度。
–0.04 從地球上看大角星的亮度。
−0.01 從地球上看半人馬座α星A。
0.03 從地球上看織女星。它也是最初被定義為0等的恆星。
0.23 從地球上看水星的平均亮度。[來源請求]
0.46 從南門二看太陽。
0.46 從地球上看土星的平均亮度。[來源請求]
0.71 從地球上看火星的平均亮度。[來源請求]
1.47 從地球上看土星的最低亮度。[來源請求]
1.84 從地球上看火星的最低亮度。[來源請求]
3.03 SN 1987A在大麥哲倫星雲內爆發時的最大亮度。距離地球16萬光年遠。
3至4 當人身處城市（即較大光污染）時肉眼所能看見的最暗天體。
4.36 從地球上看仙女座星系 （M31）的亮度。
4.38 從地球上看木衛三的最大亮度。它是太陽系已知最大的衛星。[來源請求]
4.50 從地球上看M41。[11]
5.20 從地球上看灶神星的最大亮度。
5.32 從地球上看天王星的最大亮度。[來源請求]
5.68 從地球上看天王星的平均亮度。[來源請求]
5.72 從地球上看三角座星系的最大亮度。[12][13]
5.73 從地球上看水星的最低亮度。[來源請求]
5.80 2008年3月19日發生的GRB 080319B伽瑪射線暴的最大亮度，持續約半分鐘，它刷新了人類以肉眼看見的最遠天體記錄（75億光年）。
5.95 從地球上看天王星的最低亮度。[來源請求]
6.49 從地球上看智神星的最大亮度。
6.50 在非常好的觀測條件下普通人用肉眼所能看到近似極限。6.5等以下的恆星大約有9500顆。[來源請求]
6.64 從地球上看穀神星的最大亮度。
6.75 從地球上看虹神星的最大亮度。
6.90 從地球上看波德星系的亮度。雖然暗於6.5等但仍處於人眼觀測極限範圍內。[14]
7.67 從地球上看海王星的最大亮度。[來源請求]
7.78 從地球上看海王星的平均亮度。[來源請求]
8.00 從地球上看海王星的最低亮度。[來源請求]
8.00 極端的裸眼極限，地球上最黑暗的天空，波特爾暗空分類法1級。[15]
8.10 從地球上觀測土衛六（泰坦星）的最大亮度。
8.29 從地球上觀測盾牌座UY的亮度。
8.94 從地球上觀測健神星的最大亮度。
9.50 一般情況下，使用7x50雙筒望遠鏡能看到的最暗範圍。[來源請求]
10.20 從地球上觀測土衛八的最大亮度。
12.91 最亮的類星體3C 273，距離地球24.4億光年。
13.42 從地球上觀測海衛一的最大亮度。
13.65 從地球上觀測冥王星的最大亮度，比6.5等星暗725倍。
15.40 從地球上觀測小行星2060的最大亮度。
15.55 從地球上觀測冥衛一的最大亮度。
16.80 從地球上觀測鳥神星。
17.27 從地球上觀測妊神星。
18.70 從地球上觀測鬩神星。
20.70 從地球上觀測木衛十七。
22.00 使用里奇-克萊琴望遠鏡拍攝30分鐘重疊影像所能看到的極限。[16]
22.91 從地球上觀測冥衛三。
23.38 從地球上觀測冥衛二。
24.00 泛星計劃1.8米望遠鏡使用60秒曝光可觀測到的最暗物體，這是目前自動全天體測量的極限。[17]
24.80 類星體CFHQS J1641+3755的亮度[18][19]
25.00 從地球上觀測土衛四十一。
27.00 使用8米地面望遠鏡能觀測到的最暗物體。
28.00 如果把木星放到距離太陽5000個天文單位的位置（0.08光年）。
28.20 2003年，當哈雷彗星運行到距離太陽28個天文單位的時候。[20]
31.50 哈勃太空望遠鏡通過哈勃超深空在可見光下可觀測到的最暗的物體，曝光時間約為23天，收集時間為10年。[21]
34.00 詹姆斯韋伯太空望遠鏡在可見光下能看到的最暗物體。[22]
35.00 從地球上看已知最暗小行星(未命名)的預期亮度，這是一個950米的柯伊伯帶天體，由HST在2009年從一顆恆星前發現。[22][23]
35.00 在地球上觀測變星LBV 1806-20。距離地球30000-49000光年。它本身光度很高，但星際塵埃的消光使得它的光傳到地球時相當地暗。
36.00 使用歐洲極大望遠鏡能夠探測到的最暗星體極限。
請參見恆星亮度列表。

絕對星等

主條目：絕對星等

由於視星等需要考慮星體光度、距離、星際塵埃遮蔽等多重因素，因此僅憑視星等衡量恆星本身亮度是不客觀的。只有從已知的距離觀察一個恆星得到的亮度，才能確定它自身的發光強度，並用來與其他星體進行比較。我們把從距離星體10個秒差距（32.6光年）的地方看到的目視亮度（也就是視星等），叫做該星體的絕對星等（英語：absolute magnitude，符號：M）。按照這個度量方法，牛郎星為2.19等，織女星為0.5等，天狼星為1.43等，太陽為4.8等。

絕對星等與視星等的換算：

M = m + 5 - 5 log 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。

因為行星、小行星、彗星等天體只能依靠反射星光才能看到，即使從固定的距離觀察，它們的亮度也會不同，所以行星、小行星、彗星的絕對星等需要另外定義。行星的絕對星等定義為「天體在距離太陽和地球的距離都為一個天文單位（au），且相位角為0°時，呈現的視星等」。

各種類型的星等

以下列舉使用不同的觀測手段或關注的領域的星等。它們都有視星等和絕對星等之分。除此之外，還有AB星等（AB magnitude）和基於織女一的Vega星等。各種數據庫，比如SDSS，會說明自身的星等標準。

光電星等

 
LBV 1806-20由於躲藏在塵埃雲後，在可見光下僅有35等，然而在穿透力較強的紅外線下可測出8等。靈活使用不同波長將對觀測這類天體大有幫助

最常用的光電星等系統是UBV系統。

UBV系統包括對天體在三個波長段的輻射測量，傳統上通過在檢測系統前放置標準濾光片實現：

  • U：波長360納米（nm）左右，測量近紫外線成份，所得為紫外星等。
  • B：波長440nm左右，測量藍色成分，所得為藍色星等（藍等，英文Blue magnitude）。
  • V：波長550nm左右，測量黃、綠色成分，和人眼所見亮度接近，所得為可見星等。天文文獻中，不特別說明的星等一般是可見星等。

它們之間的換算可以表示為

M=-2.5 log10 E -5log10 r + 常數

其中M為絕對星等，E為照度，在國際單位制中的單位是坎德拉／米2；r為天體距離，常數的定義目前為太陽的可見絕對星等MU=5.61, MB=5.84, MV=4.83[24]。

其它波段也可以測量星等。例如SDSS可以測量五種波段的星等：紫外（u），綠色（g），紅色（r），近紅外（i）和紅外（z）。各個測出的數值都不相同。在某些有特殊需求的場合（例如穿透塵埃雲），這些波段將大有作用。

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[25]。 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

強度的另一個對數標度是分貝。雖然它通常用於聲音強度，但也用於光強度。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。

參考文獻

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  2. ^ 星等概念及计算. 星星宇宙. [2013-01-19]. （原始內容存檔於2021-03-17）. 
  3. ^ NASA Satellite Detects Naked-Eye Explosion Halfway Across Universe. NASA. 2008-03-21 [2008-03-21]. （原始內容存檔於2012-03-13）. 
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參看

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