认知恒星（）

恒星是由炽热气体组成的，是能自己发光的球状或类球状天体。由于恒星离我们太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人认为它们是固定不动的星体。我们所处的太阳系的主星太阳就是一颗恒星。晴朗无月的夜晚，且无光无染的地区，一般人用肉眼大约可以看到6000多颗恒星。借助于望远镜，则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有1500亿至2000亿颗。多数恒星的年龄在10亿至100亿岁之间，有些恒星甚至接近观测到的宇宙年龄——137亿岁。目前发现最老的恒星是HE1523-0901，估计年龄是132亿岁。质量越大的恒星寿命越短暂，主要是因为质量越大的恒星核心的压力越高，造成燃烧氢的速度也越快。许多大质量的恒星平均只有100万年的寿命，但质量最轻的恒星(红矮星)以很慢的速率燃烧它们的燃料，寿命至少有1兆年。

观察恒星

人类从什么时候开始观察星星

晴朗无月光的夜晚，满天是闪烁着的星星，好比“青石板上钉铜钉，千颗万颗数不清”。真的数不清吗？不是的，直接用眼睛看，同时看得到的星星是数得出来的，有3000颗左右。任何时候人们只能看到天空的一半，所以整个天空上人眼能直接看到的星星约6000颗。眼力好的人可以看到比这更多些，眼力差的人看到的比这少些。这6000颗星星绝大部分是自己发光的恒星，只有5颗是自己不发光的行星，就是金、木、水、火、土这5颗行星。

星空

如果追溯人类的历史，提出这样一个问题：“地球上的先民们，他们从什么时候开始注意天空中的星象？”

远在4000年前，我国的甲骨文上早已有观察天象的记录。由此可以肯定地说，至少在人类过着游牧生活的那个时候起，人们就普遍地注视着天空中日、月和星辰的出没情况。

无疑地，开始是容易观察到日、月和五大行星(金星、木星、水星、火星和土星)在天空中位置的有规律变化，而其他星体则除了东出西没和出现的季节有所不同之外，似乎它们之间的相对位置是永远不变的，所以把它们称为“恒星”。

恒星东升西落，但是恒星构成的星座图形却不变化。于是，古代人们以为恒星镶嵌在一个巨大的天球球壳上，连同整个球壳一起旋转。在我国，无论是盖天说还是浑天说，都是这样来理解恒星的；在阿拉伯和欧洲，无论是托勒密还是哥白尼，也都是这样设想的。抱着这种观念，当然不能理解恒星是什么，他们也不大谈论恒星。

唯有宣夜说主张天不是一个球壳，日月星辰并不在天球壳上，而是浮悬在虚空之中。

宣夜说的思想在当时是难以被人们接受的。我国古代成书于晋代的《列子》一书中有个“杞人忧天”的故事，反映了人们对宣夜说的怀疑。杞国有个人听说天不是球壳，众星悬在虚空之中，便担心天会崩塌下来，以致吃不下饭，睡不着觉。后来有人告诉他：天不过是气体的积累，是不会崩塌的。杞人又问：天如果是气，日月星宿不会掉下来吗？开导他的人说：日月星宿也是气体的聚集，只不过是发光的气体，掉下来也不要紧。这才解除了杞人之忧。

杞人可以说服，但是对于星星悬在虚空之中的观点，古人还是拿不出有说服力的论据。到底星星是虚浮在空中还是固定在一个天球壳上，在古代是无法判断的。因为这两种看法的根本区别在于星星的距离是否都相同，而要测定星星的距离，在古代还办不到。

现在天文学家们都知道所有的恒星，它们都是一颗颗遥远的太阳，也包括我们的太阳在内，它们的位置都不是“永恒”不变的，它们都会在宇宙中朝着某个方向运动着。

恒星距离我们有多远

恒星的远近

虽然人们从观察日、月和五大行星（金星、木星、水星、火星、土星）的运行到发现恒星自行经历了漫长的岁月，但这还只是限于对天球表面上所发生的一些现象的认识。与此同时，有许多古代的天文学家和哲学家在思索星星的秘密时，就产生了一连串的问题：这些星辰有没有远近之分？如果有的话，它们的距离又是多大？怎样去测量？

对这些问题，历史上存在着两种主要的答案：

一种是认为星体似乎没有远近之分，它们都镶嵌在天球上某一个地方，像轮子一样绕着静止的地球不分昼夜地旋转着。到了公元2世纪时，希腊的托勒密集中发展了这种看法。这种复杂而又错误的思想体系结合了宗教与政治势力，在欧洲统治着人们的思想达1000多年之久。

另一种是开始于公元前3世纪，希腊人阿里斯塔恰斯所设想的、长期被排斥的思想答案。这就是到了16世纪由波兰天文学家哥白尼所完成的“日心说”思想体系。随后又经历二三百年之久，才取得最后的胜利。

为什么正确的日心说要经过这么长时间的发展和斗争才会得到人们的普遍承认呢？其问题的一方面是出于恒星距离我们实在太遥远了。过去人们无从想象其真实情况，不得不花费很长的时间，才找到能测出恒星距离的方法。

这个方法的原理是很简单的。古希腊人就已经熟知“视差”的几何学原理，可据此测量远处物体的距离。

从19世纪30年代开始，天文学家们开始测量出恒星的距离，从而肯定了恒星距离我们有远、有近。所有星星镶嵌在假想的天球上，那只是一种视觉现象。如果不用一定的测量方法，人眼是难于发现恒星有远近之分的。

测量距离的方法

根据几何学原理，已知两角和一夹边，便可求出三角形的其他边和角的值。当然，π角的大小是与测量的夹边基线ab的长短有关。ab越长，π角也越大，而且把ab量得越准确，所求得距离也越精确。对于同一条固定的基线ab来说，更远一些的点的视差角也更小一些，所求得的距离的精确度也较差一些。再远得多的话，这条基线就会失效的，要另行选择更长一些的基线。

一句话，要测量远处一点的距离，必须尽量选择基线尽可能长一些的，才能准确地求得该距离的数值。

恒星的距离比起地球的直径要大得多，要想在地面上找到一条合适的基线去测量它的距离是不可能的。当人们知道了地球是围绕太阳旋转之后，就有许多天文学家试图利用地球在一年中相对太阳的位置变化，作为测量恒星距视差法测距离时的基线。如果把地球绕日的公转轨道看作一个圆，当一年中某个时刻，地球的所在位置设为E0点。经过半年之后，当地球走到E1点时，就得到一条很长的基线D，即地球轨道的直径，约为3亿千米。

日地距离是已知的，约为1.5亿千米，恒星的视差由观测得到。日、地、星三者组成一个直角三角形。依据三角学的公式，就可以计算出恒星到太阳的距离。因此，测量恒星的距离，常常称为测量恒星的视差。

由观测所求得的恒星距离是对太阳来说的，但由于日地距离比起恒星距离来说是微不足道的，所以恒星的距离也可算作恒星与我们地球的距离。

恒星的距离实在太大了，如果用千米作为单位，那数字就得写得很长很长。所以改用下列两种单位来表示：

一种是“秒差距”。它是视差为1秒时的距离。1秒差距大约等于30.8568万亿千米。

另一种是“光年”。光在1秒钟内约走过30万千米，光在一年的时间中所走过的距离约为10万亿千米，就称为1光年。用光年表示时，1秒差距等于3.26光年。几个单位的准确值如下：

1天文单位=日地平均距离=149600000千米

1秒差距=206265天文单位

1秒差距=3.26光年

1光年=94605亿千米

利用上述的三角视差测量法，在19世纪30年代，有3位不同国家的天文学家差不多在同一时期测出亮星的视差，他们是德国的贝塞耳、英国的亨德逊和俄国的斯特鲁维。

南门二可算得上是我们太阳系的邻居了，它是离我们太阳系最近的一颗恒星。其实它是由3颗星组成的，其中有一颗离我们最近，叫作比邻星，它距离我们约为4.22光年。这段距离，如果是时速100千米的快车不停地奔驰，也得坐上4000多万年才能走完！如果乘宇宙飞船，每秒钟飞8千米，由地球直线飞抵比邻星也要16万年的时间！这样，你就可以理解恒星距离我们有多远了。

三角视差法虽然原理简单，可以利用大望远镜直接测量恒星的距离。但是所测得的结果要受到光学仪器性能的限制，它的精密度最高也无法优于0.005″。这就表明，一颗恒星的视差在0.01″以下，就测得不很精确了。因此，三角视差法只能测量二三百光年范围内的恒星的距离。对于更远的星，三角视差法就显得无能为力了。不过，天文学家又想出许多办法来测出遥远的恒星的距离。这些间接方法还是要用直接测量的三角视差作为基础来延伸和扩大的。所以说恒星的三角视差是我们打开恒星世界秘密的一把主要的钥匙。

恒星不是永恒不动的

恒星是由其位置恒定不动而得名的。实际上却名不副实。

通过距离的测定我们知道，恒星太遥远了，它们的运动是不容易被察觉的。为了研究恒星的运动，一方面需要比较长的时间，才能显出它们的位置有比较显著的变化；另一方面需要精确的仪器来测出这种微小的变化。

首先，天文学家把恒星在当代的位置同古代星图和星表加以比较，发现了恒星的位置的确是变化的。照相术发明以后，更容易从相隔多少年拍摄的两张天体照片加以比较测定出恒星位置的变化。

恒星位置变化的原因很多，例如地球的运动就会使我们观测到恒星的位置不同。把各种外在原因一一排除之后，剩下来的恒星的位置变化便只能归之于恒星本身的运动，这就是恒星的“自行”。

恒星彼此之间相对运动的速度达每秒几十千米。这岂不比火箭还快吗？是的。然而把它一年中所走的路程和它的距离相比，仍然是微不足道的，所以它在天空中移动的角度很小。自行最快的巴纳德星每年才移动10角秒(每角秒合1/3600度)，180年才移动相当于月亮所张的角度(半度)。难怪古人认为恒星是恒定不动的了。

对于第一个发现恒星会运动的人来说，自然是一件不容易的事，这至少要观察相隔数百年乃至上千年之久的某几颗恒星的位置的变化之后，才会明显地看出来。这对于寿命和工作只有数十年光景的人们来说，谈何容易。所以只有把自己的观测结果和前人的观测结果进行比较才会发现。我国唐代天文学家僧一行，就是这样做的。他发现了恒星位置的变化，用现代的天文学术语来说，就是恒星的“自行”。后来英国天文学家哈雷在1718年把当时他所测得的许多颗恒星位置与公元前200年希腊人所记录的星图进行对比，发现有几颗较亮的恒星位置有明显的差别。如牧夫座α星(大角星)的位置大约相差有两个月亮那么大小。他得出结论：恒星在运动着，虽然是极其缓慢地在天空上移动于其他恒星之间。现在知道恒星自行的大小，一般是每年不到1″。在我们测量天空上两点之间的距离时，都是用角度来表示的。通常将球形似的天穹称为天球，而我们观测者好像处在天球的球心。在天文学上却常用地心作为天球的球心，而天球的半径为无穷大。无穷大就是比你所想象的大还要大的意思。“天球”实际上是不存在的，它是我们用来计算星星位置与运动时的一种数学工具。

沿天球一周为360°，1°又分为60′，1′分为60″。所以1″是很小的。我们所看见的圆月的直径约为31′06″，即为1866″。对比之下，天球上的1″只有圆月直径的1/1866。从地面来说，如果将一个5分硬币横放在距离人眼4千米远的地方，那么，人眼所看见它的角度大约是1″。

从18世纪发明照相术以后，人们就给星星拍照片了，这些珍贵的照片是我们发现恒星自行的有力用具。比方说，我们今天晚上对某一天区拍一张照片，然后再找出50年或100年前，前人拍的同一天区的照片。将这前、后期的两张照片一对叠(天文底片多是玻璃片)，就可以看出有些亮星的位置发生变化。用特制尺子量出变化的量，就可以计算出在这段时间内，这颗星移过的距离(即自行量)。当然，在现在的天文台上，有专门量度星星位置的仪器，很容易求出任一颗星自行的方向与数据。

恒星大爆发

恒星变化中最触目惊心的是新星和超新星现象。

《汉书》上记载了公元前134年(汉武帝元光元年)出现的“客星”现象，这是世界上正式史书中新星爆发的第一次观测记录。在这以前，大约公元前14世纪，我国商代的甲骨文中已经有“七日己巳夕新大星并火”和“辛未酘新星”等文字，这是世界上新星爆发的真正最早的观测记录。当时把它叫作客星或新星，都是因为人们以为原来没有这么一颗星，把它当作新来的不速之客。古人只知它新而不知它变。实际上新星并不是新来的，它原来是一颗眼睛看不见的暗星，后来突然爆发，光度增加几万倍甚至几百万倍，成为一个亮星；爆发过后，光度减弱，又看不见了。所以，新星是恒星的一种突变状态。

在银河系里已经观测到200多颗新星。

比新星爆发规模更大的是超新星爆发，爆发的时候亮度增加上千万倍至一亿倍。超新星爆发以后就不再成为恒星了，往往只留下一个很小的残骸，也不再具有通常恒星的性质，大多数物质被抛射到周围空间成为星云。

超新星爆发

公元185年(汉灵帝中平二年)，我国史书上（在世界上第一次）记录了超新星的爆发。历史上总共出现过7次超新星爆发，每次都在我国史书上有记载。

超新星现象说明，恒星的变化不仅有渐变和量变，而且有突变和质变。超新星爆发是从物质凝聚态转化成弥散的气态的转折点。

新星和超新星爆发使我们确信，恒星不是恒定不变的。当然，这种变化还只是短暂的现象，远远不是恒星变化发展的全部。为了了解恒星从生到灭的全过程，还需要对恒星的状态有更深的了解。

超新星爆发

从理论上来讲，质量介于太阳的8~25倍之间的恒星会在一场超新星爆炸中结束自己的生命。当这颗恒星耗尽所有可用的燃料时，它就会突然失去一直支撑自身重量的压力，它的核心坍缩成为一颗中子星或者黑洞——一颗毫无生气的超致密残骸，外侧的气体包层则会以5%的光速抛射出去。当恒星爆发时的绝对光度超过太阳光度的100亿倍、中心温度可达100亿摄氏度、新星爆发时光度的10万倍时，就被天文学家称为超新星爆发了。

一颗超新星在爆发时输出的能量可高达1043焦，这几乎相当于我们的太

阳在它长达100亿年的主序星阶段输出能量的总和。超新星爆发时，抛射物质的速度可达10000千米/秒，光度最大时超新星的直径可大到相当于太阳系的直径。1970年观测到的一颗超新星，在爆发后的30天中直径以5000千米/秒的速度膨胀，最大时达到3倍太阳系直径。

超新星的研究意义。超新星处于许多不同天文学研究分支的交汇处。超新星作为许多种恒星生命的最后归宿，可用于检验当前的恒星演化理论。在爆炸瞬间以及在爆炸后观测到的现象涉及各种物理机制，例如中微子和引力波发射、燃烧传播及爆炸核合成、放射性衰变及激波同星周物质的作用等。而爆炸的遗迹如中子星或黑洞、膨胀气体云起到加热星际介质的作用。

超新星在产生宇宙中的重元素方面扮演着重要角色。大爆炸只产生了氢、氦以及少量的锂。红巨星阶段的核聚变产生了各种中等质量元素（重于碳但轻于铁）。而重于铁的元素几乎都是在超新星爆炸时合成的，它们以很高的速度被抛向星际空间。此外，超新星还是星系化学演化的主要“代言人”。在早期星系演化中，超新星起了重要的反馈作用。星系物质丢失以及恒星形成等可能与超新星密切相关。

由于非常亮，超新星也被用来确定距离。将距离同超新星母星系的膨胀速度结合起来就可以确定哈勃常数以及宇宙的年龄。

《汉书》，又称《前汉书》，由我国东汉时期的历史学家班固编撰，是中国第一部纪传体断代史，“二十四史”之一。《汉书》是继《史记》之后我国古代又一部重要史书，与《史记》《后汉书》《三国志》并称为“前四史”。《汉书》全书主要记述了上起西汉的汉高祖元年（公元前206年），下至新朝的王莽地皇四年（公元23年），共230年的史事。《汉书》包括纪12篇，表8篇，志10篇，传70篇，共100篇，后人划分为120卷，共80万字。

《汉书》的语言庄严工整，多用排偶、古字古词，遣辞造句典雅远奥，与《史记》平畅的口语化文字形成了鲜明的对照。中国纪史的方式自《汉书》以后，历代都仿照它的体例，纂修了纪传体的断代史。

班固（32—92年），东汉历史学家班彪之子，班超之兄，字孟坚，扶风安陵人（今陕西咸阳）。生于东汉光武帝建武八年，卒于东汉和帝永元四年，终年61岁。班固自幼聪敏，“九岁能属文，诵诗赋”，成年后博览群书，“九流百家之言，无不穷究”。

《汉书》成书于汉和帝时期，前后历时近40年。班固世代为望族，家多藏书，父班彪为当世儒学大家，“唯圣人之道然后尽心”，采集前史遗事，旁观异闻，作《史记后传》65篇。班固承继父志，“亨笃志于博学，以著述为业”，撰成《汉书》。其书的八表和《天文志》，则由其妹班昭及马续共同续成，故《汉书》前后历经四人之手完成。注疏《汉书》者主要有唐朝的颜师古（注）、清朝的王先谦（补注）。

《汉书》开创了我国断代纪传表志体史书，奠定了修正史的编例。史学家章学诚曾在《文史通义》中说过：“迁史不可为定法，固因迁之体，而为一成之义例，遂为后世不祧之宗焉。”历来，“史之良，首推迁、固”，“史风汉”、史班或班马并称，两书各有所长，同为中华史学名著，为治文史者必读之史籍。

《汉书》尤以史料丰富、闻见博洽著称，“整齐一代之书，文赡事详，要非后世史官所能及”。可见，《汉书》在史学史上有重要的价值和地位。

《汉书》开创了“包举一代”的断代史体例。