星光还能告诉我们什么 知道了恒星的距离，关于恒星性质的许多问题，便得以迎刃 而解。首先根据恒星的亮度和距离，可以算出它比太阳亮或暗多 少倍。这样比较的结果是惊人的，例如牛郎星比太阳亮8倍、织 女星亮50倍、天狼星亮26倍，猎户座的参宿七比太阳亮16000 倍，离我们最近的比邻星，亮度只有太阳的1‰。自行最快的巴拿 德星，亮度为太阳的0.05％。我们太阳的绝对亮度在众星之中，是 介于中间的恒星。 恒星的颜色也是多种多样的，有红色的、黄色的、白色的以 及蓝色的等等。恒星的颜色表示了恒星的表面温度，红色的为 2000％左右，黄色的6000℃左右，白色的约12000℃，蓝色的可 达20000℃。恒星表面的温度表示了它的发光能力，温度愈高， 发光能力愈强。从地面实验室中可以导出表面温度与发光能力 的关系，以及发光物体表面颜色与温度的关系，将这些结果应用 于恒星，可以算出恒星的表面积，从而算出恒星的直径。对恒星 直径大小的计算结果更加惊人，例如织女星直径是太阳的2.2倍， 天狼星是1.8倍，参宿七是33倍，心宿二是450倍，若将太阳放在 心宿二的中心，火星也将囊括其中，御夫座￡星（柱六），直径是太 阳的2100倍，若将太阳放在它的中心，土星也将包括其中。心宿 二和柱六都属于红巨星。比太阳小的恒星也很多，距离太阳最近 的30颗恒星之中，只有2颗大于太阳，所以从大小而言。太阳是 一颗黄色的中等大小的恒星。 恒星的质量大小是通过双星系统计算出来的，根据双星系统 的运行周期和轨道半径，可以计算出双星系统每颗星的质量。迄 今为止，尚未发现质量大于太阳质量100倍的恒星，参宿七的质 量为太阳的50倍左右。质量小于太阳质量1／10的恒星，发光能 力极弱，可能难以形成发光的恒星。 通过对恒星距离的测定，把多彩的恒星世界图景显示在人们 面前。从暗弱的星光中我们还能得到什么知识呢？有些唯心论 者认为有些事物是人类不可能认识的。1842年法国哲学家孔德 说：“我们可以确定天体的形状、距离和亮度，我们可以研究它们 的运动，但是在任何时候和任何情况下，我们也不能知道天体的 化学组成。” 不可知论的这个论断，不到20年便遭到了彻底的破产，在发 现了光谱分析方法之后，我们不但能够知道天体的化学组成，还 获得了许多以前意想不到的知识。人们早已发现，白光经过三棱 镜后会变成七色光，牛顿认为白光实际上是混合光，是由红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫等颜色的光混合而成的。1806年，德国的方和斐 用狭缝将日光分解得更加清晰，首次看到了太阳光谱，他发现在 太阳光谱上有些暗线，总是出现在固定位置。又过了50年，德国 的克希霍夫和本生给出了对太阳光谱中暗线的解释。 他们将食盐放在酒精灯的火焰中，无色的酒精灯火焰马上变 成黄色，用分光镜观察火焰的光，在波长等于5890埃和5896埃 的位置，非常分明地出现了二条黄色亮线。若将碳酸钠放在酒精 灯火焰中，也出现这二条亮线。这说明这二条黄色亮线是钠的光 谱，凡是含有钠的物质都会在光谱中显示这二条亮线。克希霍夫 和本生做了大量的实验，将各种不同的物质放入酒精灯火焰中观 察它们的光谱。他们发现不同的元素有不同的光谱，我们可以从 光谱线知道物质的成分。 后来他们继续实验，在钠焰后面放上更亮更热的白光光源，白 光发出连续的光谱，当白光通过钠焰之后，在连续光谱上出现了两 条暗线。它的位置恰恰是原来钠谱线的位置。多次实验之后克希 霍夫和本生又得到新结论：若产生连续光谱的光穿过较冷的气体， 那么气体将从光谱中吸收那些自己在炽热状态下发射的光谱线。 光谱分析的方法很快地便应用在化学研究中，也应用到天文 学中。太阳本体是个温度极高的发光球体，它发射着连续光谱。 太阳本体之外有一层温度较低的太阳大气，当太阳本体发出的光 穿过大气时，产生了光谱吸收，因此从太阳光谱的吸收线可以知 道太阳大气的成分。人们将各种元素的光谱与太阳光谱中的吸 收线对照，辨认出太阳上含有氢、钠、钙、铁……等等，然而还有一 组很强的谱线，一直未能找到它所代表的元素。1869年英国科学 家洛克尔为它起名为氦，希腊语是太阳的意思。为了在地球上找 到氦，又花了几十年时间，直到1895年才从一种含铅的矿物中找 到了这种物质，原来它是仅重于氢的一种隋性气体，在地球大气 中含量不到万分之一，然而在恒星中却含量极大。 对星光的光谱分析使我们了解了恒星的化学结构。研究结 果表明构成天体的元素与构成地球的元素都是一样的，显示了宇 宙间物质的统一性。由光谱线的强度可以知道恒星中某种物质 的构成比例，由光谱线的红移或紫移可以知道天体是远离还是向 我们运动，由偏移度可算出速度值。由光谱线的分裂可以知道天 体上的磁场情况。对于双星，可以从两组光谱线的相互位移，计 算出它们的轨道运动……。 对天体的光谱分析使我们对恒星世界的了解更加全面。我 国天文界已开始了“大天区多目标光纤光谱望远镜”计划，将建造 巨大的观测天体光谱的望远镜系统，对天体展开大规模的分光研 究。它将为我国开展宇宙学的研究工作提供有力的观测手段。
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