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天文馆“空中课堂”上课啦！

测量天体亮度的天文学术语叫“测光”。人们测量星星亮度的历史，可以说是光度计量仪器进步的历史。同时由于测量目标的特殊性，主要使用比较的方法来标记被测目标的亮度。

天体亮度测量经历了好几个阶段。第一阶段是目视阶段，使用眼睛或者借助眼睛（裸眼）估计天体亮度都属于第一阶段。望远镜的发明对于测光来说，只增加了看到暗星的能力，与测光精度的提升没有关系。虽然每个观测者的观测结果都是与之前星表的亮度比较获得，但是由于个体差异大，目视测光时期没有诞生标准的亮度等级。公元前100年古希腊天文学家喜帕恰斯对目视星等分成6等是被广泛接受的亮度等级，这个约定至今仍然在被使用。

但是对于更暗的星，在目视阶段不同星表之间有较大误差。即便现在，也有爱好者对一些亮星进行目视测光，这些测光结果被天文学家用于研究天体亮度变化的机制（见图1）。

图1 目视参宿四光变曲线

图源：https://www.aavso.org/about-light-curves

测光第二阶段标志是使用光度计测量天体的亮度，而不是使用肉眼直接进行估计。这些光度计通常会与望远镜配合使用达到测量暗星的目的。通过玻璃斜劈或者尼科尔棱镜衰减一颗星的亮度，使之与另一颗星亮度一致，可以精确比较出两颗星亮度的差异。在测光领域，这个阶段最大的成就是固定了星等亮度等级关系，并用数学语言描述，即星等差5等，亮度差100倍。

第三阶段测光工作得益于摄影术的发明。随着化学感光材料的进步，配合越来越大口径的天文望远镜，摄影测光技术快速进步。值得一提的是，由于摄影底片对短波紫色光更敏感，与人眼有很大的区别，导致诞生了两种测量星等体系，即照相星等与视星等。这进一步导致了恒星颜色、总辐射量等概念的发现与应用。

摄影术发明40年后光电效应被发现，100年后光电倍增管被发明。光电倍增管扩大了可探测天体波长的范围，同时极大提高了测量精度。之后不久又诞生了电耦合器件（CCD）。CCD彻底改变了光学波段的天文学。随着CCD的普及，成本的下降，业余爱好者用小型设备就能拍摄到那些曾经只有大型天文望远镜长时间曝光才能拍摄到的图像。近年来，互补金属氧化物半导体（CMOS）在性能上越来越接近CCD，CMOS传感器在高频记录数据等方面具有更多优势，相信在CMOS传感器的进一步发展中孕育着天文学的新发现。

（北京天文馆）

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