星等

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星等（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。

## 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

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

從地球表面上看到的太陽視星等約為−26.74。

視星等（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。

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。

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。

星星的視星等也隨著星星本身的演化、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，占據著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。

–12.92｜滿月最亮時的亮度（一般是–12.76）。

–12.40｜當參宿四變成超新星時從地球上看到的亮度。

–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。

–9.50｜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。

–4.89｜從地球上看金星的最大亮度。

-4.14｜從地球上看金星的平均亮度。

–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。

–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）。

–2.94｜從地球上看木星的最大亮度。

–2.91｜從地球上看火星的最大亮度。

–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）。

-2.20｜從地球上看木星的平均亮度。

–1.66｜從地球上看木星的最低亮度。

–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）。

–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。

0.46｜從南門二看太陽。

0.46｜從地球上看土星的平均亮度。

0.71｜從地球上看火星的平均亮度。

1.47｜從地球上看土星的最低亮度。

1.84｜從地球上看火星的最低亮度。

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。

4.50｜從地球上看M41。

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。

5.68｜從地球上看天王星的平均亮度。

5.72｜從地球上看三角座星系的最大亮度。

5.73｜從地球上看水星的最低亮度。

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。

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。

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。

7.67｜從地球上看海王星的最大亮度。

7.78｜從地球上看海王星的平均亮度。

8.00｜從地球上看海王星的最低亮度。

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。

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。

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。

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。

24.80｜類星體CFHQS J1641+3755的亮度

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。

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。

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。

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。

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

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（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。各種資料庫，比如SDSS，會說明自身的星等標準。

### 光電星等

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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。

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。

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。

#### 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

$$\Delta \mathit{dB} = -4 \Delta m\,.$$

例如，比參考值大1個星等（更暗）的對象將產生比參考值小4dB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。