1911年12月的天空


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不久前,我们有机会谈到伊利诺伊大学的斯蒂宾斯教授的有趣观测,他致力于使用一种仪器非常精确地测量恒星的亮度,该仪器依赖于硒的电阻在光照射到它时发生的变化。斯蒂宾斯教授不满足于研究已知的变星,他开始进行发现工作,并取得了显著的成功,在观测到的前两颗恒星中发现了两颗新的变星。由于平均而言,最多一百颗恒星中可能只有一颗亮度会发生变化,因此一定有某种原理指导了如此成功的搜索。光谱观测告诉我们,许多明亮的恒星实际上是近双星,彼此非常靠近,以至于最强大的望远镜也无法将它们分开,但可以通过恒星在其围绕自身和伴星的重心旋转的轨道上摆动时的靠近或后退来揭示。在少数情况下,例如天社一,那颗暗淡且相对黑暗的伴星在每次旋转时都会来到更亮的恒星前面,并遮蔽其大部分光线,从而导致其视亮度发生显著变化。在这种情况下,光线变化的程度显然取决于食的性质。如果伴星几乎正对着主星前方通过,它将遮蔽其大部分面积,而且,如果像经常发生的那样,前一颗恒星更大,甚至可能完全遮蔽它。但是,如果它看起来是从更亮的恒星一侧通过,并且即使在最大程度上,也只覆盖了后者的很小一部分,那么只有少量光线会因食而损失,视亮度变化将很小,并且只能通过非常精确的测量来检测到。斯蒂宾斯教授通过观测选定的此类光谱双星的亮度,发现明亮的恒星北河二和参宿七是刚刚描述的那种食变星。他推迟了对后者的全面讨论,直到获得更多观测结果;但他关于前者的结论以明确的形式呈现。北河二是最早被发现的光谱双星之一。几位观测者的仔细研究表明,该系统由两颗质量和亮度非常接近的恒星组成,它们以相等的距离在它们的共同重心两侧的圆形轨道上旋转,周期比四天少约一小时。斯蒂宾斯教授发现,就在根据光谱数据,任何一颗恒星应该位于另一颗恒星前方的时候,该系统的视亮度会降低约 7%。这表明发生了偏食,一颗恒星遮蔽了另一颗恒星约七分之一,切断了其长度的该分数,因此切断了该对恒星总光线的十四分之一。这些食持续时间略少于六个小时。在两次食之间,恒星的亮度并非完全恒定,而是增加约 1%,直到两次食之间一半的时间,然后又降回其原始值,就在下一次食之前。这可以用假设来解释,即两颗恒星的相互吸引力导致它们彼此略微拉长,就像两个鸡蛋,它们的窄端彼此相对。当恒星刚刚脱离食时,我们看到它们是端对端的。一天后,在两次食之间的中间,它们是侧对端的,看起来也相应地更亮。然而,这种拉长量仅占整个直径的 1%,这在按比例绘制的图纸上很难检测到。从食的长度和深度,可以找到轨道平面的倾角以及两颗恒星的直径,以轨道直径为单位。然后,光谱观测为我们提供了可靠的英里尺度,并使我们能够计算出系统的实际尺寸和质量。更重要的是,在这种情况下,恒星的视差被相当好地确定了,既通过直接测量,也因为它是大熊座主要恒星所属的在太空中一起移动的恒星群的一部分。因此,他可以计算出恒星的实际亮度,与太阳相比。下午 1 点 30 分:12 月 30 日。夜空:十二月和一月 综合所有这些事实,我们对该系统的了解比我们目前对任何其他恒星的了解都要广泛。我们可以将其总结如下:北河二由一对大小和亮度相等且质量非常接近的恒星组成,它们在倾斜于视线 12 度 49 分的平面内的圆形轨道上围绕它们的共同生长中心旋转,周期为 3 天 23 小时 2 分 30 秒,并且在每次旋转时相互掩食。这两颗恒星因其相互吸引力而彼此拉长,拉长量为其直径的 1%,并且由于潮汐对彼此的影响,旋转周期每年增加七分之八秒。两颗恒星中心之间的实际距离为 7,630,000 英里,每颗恒星的直径为 2,200,000 英里。质量较大的成分是太阳质量的 2.38 倍,另一颗是 2.34 倍。整个系统距离太阳约一千万倍——如此遥远,以至于光需要 160 年才能穿过它。这两颗恒星中的每一颗发出的光大约是我们太阳的 130 倍,从表面积略小于太阳七倍的区域发出,因此每平方英里,这些恒星发出的光几乎是太阳的二十倍。太阳本身,如果位于其中一颗恒星的前面,则会显得像恒星表面上一个相当小且非常暗的斑点。虽然我们对其他任何单颗恒星的了解都没有像对这颗恒星那样多,但从各种证据来看,北河二很可能是一类相当数量的更亮恒星的代表——这强调了一个事实,即我们强大的太阳毕竟只是天体中较小的成员之一。 天空。 将我们的目光转向头顶,我们发现御夫座靠近天顶。明亮的五车二可以作为我们的地标。北河二就在东边,几乎在朝向双子座和北河三的直线上,它们在约 45 度的高度上非常显眼。南河三在右边闪耀,更低一些,狮子座的轩辕十四和镰刀星群正在略微偏东的方向升起。在东南方向是以猎户座为中心的壮丽星座群。天狼星仍然更低,但其亮度超过所有其他恒星,如此耀眼地胜过小犬座的其他恒星,以至于只有当我们将其遮蔽时,我们才意识到其中一些恒星与猎户座腰带的恒星一样明亮。高高地靠近天顶的是金牛座,现在因火星的红色而引人注目,火星的亮度甚至超过了天狼星。位于猎户座下方的天兔座和天鸽座星座虽然很小,但所包含的亮度适中的恒星比向西延伸的广阔天空更多,西方的天空被蜿蜒的波江座占据。鲸鱼座,更靠右,更引人注目。从天顶正西方向,我们发现英仙座,然后是仙女座,最后是飞马座。在最后这些星座和鲸鱼座之间是白羊座的小三角形和广阔但不显眼的双鱼座。这是黄道星座中最暗淡的星座,也许除了巨蟹座之外,但它通过某种微弱地类似于用绳索绑在一起的两条鱼来弥补这一点,这是它的传统形象。这条绳索,或者更确切地说,是绳索,从北鱼座α星开始,这是一颗相当显眼的四等星,从白羊座α星和鲸鱼座γ星连线指向它。从这条由暗淡恒星组成的线向北延伸到仙女座S星,到达北鱼座,北鱼座由仙女座β星以南的一组暗淡恒星代表。另一条更明显的恒星线从北鱼座α星向西延伸约 30 度到达南鱼座,南鱼座的主体由飞马座大方块以南的小恒星组成的不规则多边形标记。我们的首字母显示了星座的一般排列。在北方的天空中,仙后座和仙王座位于北极星的左侧,小熊座和天龙座在下方,大熊座在右侧升起。 行星。 水星在 25 日之前是昏星,之后是晨星。它在 7 日显然离太阳最远,但由于位置非常偏南,位置不利,并在下午 5:40 左右落下。金星是晨星,非常显眼和明亮,在 1 日凌晨 3:10 左右升起,在 31 日凌晨 4 点升起。它在本月从室女座向东和向南移动,几乎进入天蝎座,并且从望远镜中看,它看起来像农历初二的月亮。火星在金牛座,刚刚过了冲日,非常明亮。在本月初,它位于昴星团以南,并缓慢向西移动。从望远镜中看,它的视盘直径约为 19 角秒,在有利的大气条件下,可以看到许多细节。到本月底,它的距离已从 4900 万英里增加到 6400 万英里,并且它看起来也相应地更暗更小。木星是天蝎座的晨星,在本月中旬凌晨 5:30 左右升起。土星在白羊座,已经过了冲日,但在傍晚的天空中仍然很显眼。天王星在摩羯座,太靠近太阳而无法观测。海王星在双子座,正在接近冲日,但太暗淡,没有望远镜就看不见。 月亮在 5 日晚上 10 点满月,在 12 日下午 1 点进入下弦月,在 20 日上午 10 点新月,并在 28 日下午 2 点进入上弦月。它在 12 月 6 日离地球最近,在 12 月 21 日离地球最远。在其天空巡回中,它在 3 日晚上靠近土星,4 日晚上 11 点靠近火星,8 日靠近海王星,16 日靠近金星,18 日靠近木星,21 日靠近水星,22 日靠近天王星,31 日再次靠近土星!并在新年开始后约三小时再次靠近火星。与火星的两次合相都很近。从华盛顿看,这颗行星在 4 日位于月球边缘以南约 15 分,在新年前夜位于月球边缘以北约 20 分。 普林斯顿大学天文台。

大众科学 Magazine Vol 105 Issue 23This article was originally published with the title “The Heavens in December, 1911” in 大众科学 Magazine Vol. 105 No. 23 (), p. 500
doi:10.1038/scientificamerican12021911-500
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