恆 星 離 我 們 越 遠 ， 看 來 便 會 越 暗 。 事 實 上 ， 一 顆 恆 星 的 光 到 達 觀 測 者 時 的 強 度 ， 和 兩 者 距 離 的 平 方 成 反 比 。
若 恆 星 和 觀 測 者 的 距 離 倍 增 ， 那 麼 看 到 的 恆 星 光 度 便 只 及 原 來 的 四 分 之 一 ， 這 就 是 平 方 反 比 定 律 。 利 用 光 度 ( I ) 和 星 等 ( m ) 的 關 係
我 們 得 出 星 等 約 增 加 1.5 。
因 此 ， 視 星 等 並 不 足 以 顯 示 出 恆 星 的 內 在 特 質 。 要 知 道 一 顆 恆 星 的 真 實 亮 度 ， 我 們 要 同 時 知 道 它 的 距 離 ， 所 以 科 學 家 引 入 絕 對 星 等 這 個 概 念 ， 方 便 比 較 不 同 恆 星 的 真 實 亮 度 。 絕 對 星 等 是 恆 星 距 離 為 約 32 光 年 ( 或 10 秒 差 距 ﹐ 請 參 閱 下 一 節 ) 時 的 星 等 。 例 如 太 陽 的 視 星 等 為 -26.9 等 ， 但 它 的 絕 對 星 等 只 有 4.8 等 。 絕 對 星 等 顯 示 了 一 顆 星 的 真 實 光 度 ， 亦 即 它 一 秒 鐘 內 輻 射 了 多 少 能 量 。 絕 對 星 等 的 概 念 可 推 廣 至 星 團 、 星 系 等 。
天 體 離 我 們 非 常 遙 遠 ， 日 常 所 用 的 距 離 單 位 ( 例 如 米 、 公 里 等 ) ， 使 用 起 來 實 在 太 累 贅 麻 煩 。 在 天 文 學 上 ， 太 陽 系 內 天 體 的 距 離 慣 用 天 文 單 位 來 表 示 ， 一 天 文 單 位 即 太 陽 和 地 球 的 平 均 距 離 ( 請 參 閱 第 六 章 ) 。 對 於 遙 遠 的 恆 星 ， 我 們 會 採 用 光 年 為 量 度 單 位 ， 一 光 年 是 光 在 真 空 中 行 走 一 年 的 距 離 ， 緊 記 光 年 是 距 離 單 位 而 不 是 時 間 單 位 。 你 知 道 一 光 年 有 多 少 米 嗎 ？
另 一 個 常 用 的 距 離 單 位 是 秒 差 距 。 地 球 圍 繞 太 陽 公 轉 ， 一 些 離 我 們 較 近 的 恆 星 ， 會 由 於 我 們 觀 看 位 置 的 改 變 ， 相 對 於 遙 遠 恆 星 所 構 成 的 背 景 星 空 來 說 ， 會 出 現 視 位 置 的 改 變 ， 這 種 現 像 稱 為 視 差 。 最 容 易 看 到 恆 星 視 差 的 方 法 ， 是 比 較 兩 幅 相 隔 半 年 的 星 空 照 片 。 由 於 我 們 已 知 道 地 球 與 太 陽 的 平 均 距 離 ( 即 一 天 文 單 位 ) ， 只 要 量 度 較 接 近 恆 星 相 對 於 背 景 星 空 所 偏 移 的 角 度 p ， 便 可 以 利 用 簡 單 三 角 學 公 式 計 算 出 星 體 和 地 球 的 距 離 d 。 當 偏 移 的 角 度 為 一 角 秒 ， 星 體 與 地 球 的 距 離 即 為 天 文 學 上 所 定 義 的 一 秒 差 距 ， 相 等 於 3.26 光 年 。 視 差 法 是 量 度 天 體 距 離 最 簡 單 的 辦 法 ， 但 這 個 方 法 只 適 用 於 小 部 分 的 天 體 上 ， 由 於 絕 大 部 分 天 體 距 離 地 球 實 在 太 遠 ， 視 差 所 造 成 的 角 度 偏 移 根 本 小 得 難 以 量 度 。 對 遙 遠 的 天 體 ， 天 文 學 家 唯 有 另 覓 良 方 。
恆 星 的 視 差 只 是 由 於 地 球 公 轉 所 造 成 的 視 運 動 ，
但 事 實 上 所 有 恆 星 皆 在 宇 宙 中 移 動 ， 它 們 的 運 動
所 造 成 的 位 置 改 變 稱 為 自 行 。 表 示 自 行 的
單 位 為 每 年 所 移 動 的 角 度 ， 一 顆 恆 星 自 行 的 幅 度
取 決 於 三 個 因 素 ：
除 了 低 壓 下 的 氣 體 ， 只 要 密 度 較 大 而 不 是 絕 對 零 度
的 物 體 ( 例 如 恆 星 或 一 塊 鐵 ) 皆 會 不 斷 輻 射 出 電 磁 波 ，
而 它 的 光 譜 會 和 一 種 稱 為 黑 體 輻 射 的 光 譜 是 一 樣 的 。
光 譜 曲 線 的 形 狀 只 取 決 於 物 體 的 溫 度 ，溫 度 低 的
物 體 光 譜 峰 值 在 紅 光 ， 溫 度 越 高 ， 峰 值 越 向
短 波 長 一 端 偏 移 ， 由 黃 光 開 始 ， 到 達 藍 光 ， 再 進 入
紫 外 線 區 域 。 較 高 溫 的 物 體 每 單 位 面 積 所 輻 射 的
能 量 亦 較 多 。 所 以 ， 恆 星 的 顏 色 由 表 面 溫 度 所 決 定 ，
而 恆 星 的 光 度 則 由 表 面 溫 度 和
表 面 面 積 所 決 定 。
並 不 是 所 有 光 譜 都 是 黑 體 輻 射 光 譜 ， 如 下 圖 所 示 ， 低 壓 下 的 低 密 度 氣 體 會 改 變 通 過 它 們 的 光 線 ， 這 是 由 於 氣 體 會 吸 收 特 定 波 長 的 光 波 並 隨 機 向 不 同 方 向 把 所 吸 收 的 光 線 輻 射 出 來 ， 結 果 光 線 在 通 過 低 壓 氣 體 後 ， 原 本 的 光 譜 上 會 出 現 很 多 稱 為 吸 收 線 的 黑 線 ， 但 在 其 他 方 向 ， 我 們 則 會 看 到 這 些 氣 體 的 發 射 線 。 不 同 的 氣 體 會 產 生 不 同 的 線 條 ， 就 如 人 類 的 指 紋 ， 只 要 分 析 光 譜 上 的 吸 收 線 ， 便 可 以 知 道 光 波 曾 經 通 過 的 氣 體 成 分 。
早 在 科 學 家 了 解 顏 色 和 溫 度 的 關 係 之 前 ， 天 文 學 家 早 已 根 據 光 譜 的 吸 收 線 把 恆 星 分 類 ， 這 種 分 類 方 式 稱 為 譜 型 ﹐ 由 最 熱 的 O 型 恆 星 開 始 ， 接 著 是 B 型 、 A 型 、 F 型 、 G 型 、 K 型 ， 最 後 是 最 冷 的 M 型 。 要 記 著 這 雜 亂 無 章 的 譜 型 次 序 ， 有 一 個 簡 單 的 英 文 口 訣 ： Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me 。 以 赫 ─ 羅 圖 的 一 貫 畫 法 ， O 型 恆 星 通 常 會 在 圖 的 左 方。
大 部 分 的 恆 星 皆 位 於 一 條 由 左 上 角 橫 跨 至 右 下 角 的 帶 內 ， 這 個 區 域 稱 為 主 序 ， 位 於 此 區 域 的 星 則 稱 為 主 序 星 。 位 於 右 上 角 的 星 ， 雖 然 表 面 溫 度 很 低 ( 即 單 位 面 積 的 能 量 輸 出 也 低 ) ， 但 卻 有 極 大 的 光 度 ， 所 以 這 些 星 體 積 一 定 非 常 龐 大 ， 我 們 稱 之 為 巨 星 。 相 反 地 ， 位 於 左 下 角 的 星 則 溫 度 高 而 光 度 小 ， 所 以 體 積 一 定 非 常 細 小 ， 我 們 稱 之 為 矮 星 。
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