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第1章 恒星运动的发现

在离开非洲西海岸1800千米的南大西洋中大约西经10°,南纬16°的万顷碧波中,有一个名声显赫的火山岛——圣赫勒拿岛。1502年时它首先为葡萄牙军队占领,后来易手为荷兰人管辖,1659年至今属于英联邦的范围。

这个面积仅只120多平方千米的小岛之所以举世闻名,是因为它是拿破仑兵败之后的放逐地。1821年,拿破仑在这个岛上绝望地结束了自己的一生。

圣赫勒拿岛在天文学领域也是一个值得一提的小岛。在17世纪前,所有的天文知识都囿于北半天球。1676年11月,刚满20岁的英国大学生——哈雷,在巴黎天文台台长卡西尼的鼓励下,踌躇满志地登上了英国东印度公司的一艘海轮,来到了这个荒岛。他带着一架焦距为7.3米的折射望远镜和其他一些天文仪器,在那儿建立了一个临时性的天文台,这是人类科学史上第一个位于南半球的天文台。哈雷通过一年的观测,使天文学家第一次了解了所有恒星。1678年哈雷回到英国,发表了他的观测结果,并编出了一本包括381颗恒星的星表,使人们对这位青年肃然起敬,并称他为“南天的第谷”。

1718年,哈雷在完成了一系列重大发现之后,又继续研究星表。他把自己测出的一些恒星位置与古希腊的星表进行比较,发现不少恒星的相对位置有了改变,而且改变的方向和大小漫无规律。他在疑惑之余又与一个世纪前观测大师第谷的结果进行了对比,发现三者都不完全相同,但他与第谷的差别极微。哈雷经过仔细研究,终于大胆提出了“恒星不恒”的观点——恒星有其“自行”的规律,它们在天球上的位置是移动着的,而且年代越长,移动的角距离越大。

飞机的“自行”比小鸟慢得多

自行是恒星在垂直视线方向上的“横向”运动,科学地讲是切线方向,故称切向。很明显,人们见到的恒星切向运动不仅与这星的切向速度有关(速度越快,移动越大),也与这颗星与观测者之间的距离关系极大。一架飞翔在高空的飞机,尽管时速可达几百、上千千米,但在人们眼里,它的切向移动还不如小鸟快,所以自行又与恒星的距离成反比。

正是因为这个原因,恒星的自行都是十分微小的——一般都小于0.1""/年,这相当于它们10年移动的角度仅仅与6千米外的一张5角钱普通邮票相当!难怪在哈雷以前谁也没有想到过恒星竟然是“不恒”的!

测定恒星的自行是不容易的,常常要与100年(至少50年)前的底片比较——而这种底片却是不多的,因为照相术从发明到运用于天文,至今不过140多年的时间。经过天文学家的艰苦努力,人们现在已经有了40多万颗恒星的自行数据。在现阶段,这似乎也到了“尽头”,因为更加遥远的天体其自行已小得微乎其微,超出了仪器的能力。在已知自行的恒星中,有千分之一即400颗,其自行在1″/年左右。但是也有个别的恒星自行很大,达10.31″/年,这就是位于蛇夫座内的巴纳德星。它是一颗肉眼看不见的10等星,也是离太阳第四近的恒星。它之所以能夺冠,“近水楼台”就是一个重要的因素。自行的亚军是位于南天绘架座内的卡普坦星,它的自行值是8.8″/年,这颗星离太阳3.9秒差距。

必须指出的是,自行与真正的切向速度之间不能划等号。例如,冠军巴纳德星的切向速度是每秒85千米,而亚军卡普坦星的实际速度几乎是其2倍——每秒163千米。

相对于人的一生,恒星自行的影响一般可不予考虑,但是从日积月累的、历史的角度来考察,却是惊人的。以北斗七星为例,它在10万年之前与10万年之后的形状就不大一样。如果当年北京猿人也画下他们所见的星图,相信到现在谁也无法辨认了。

由此可见,所谓“星座”,实在是人为的“拉郎配”,它们并不是一个什么系统。星座中各个恒星的半径、质量、运动和离太阳的距离,都是“独立自主”、各不相干的。

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