仰望星空：夜空为什么会有星星？
第1章：仰望星空——夜空为什么会有星星？
夏夜的小小观察者
盛夏的夜晚，蝉鸣声渐渐弱了下去。村子里炊烟袅袅，空气里飘着晚饭的香气。
七岁的星宝趴在院子里的竹床上，仰着小脑袋，眼睛一眨不眨地盯着夜空。
“爷爷，快来看呀！”星宝兴奋地喊道，“天上有好多好多星星在眨眼睛！”
爷爷放下手里的蒲扇，慢悠悠地走过来，在星宝身边坐下。
“一颗、两颗、三颗……”星宝伸出小手指，认真地数着天上的星星，“爷爷，我数不过来了！天上到底有多少颗星星呀？”
爷爷捋了捋花白的胡子，笑眯眯地说：“这个问题啊，可有意思了。你知道吗，不只是我们中国人在数星星，几千年来，全世界的人们都在数呢。”
“真的吗？”星宝翻了个身，平躺着望向夜空，“那他们数出来了吗？”
“让我们一起来看看——为什么我们能在夜晚看到星星，它们到底是什么呢？”
古老的眼睛：人类与星空的故事
中国人的观星传统
其实啊，很久很久以前，中国人就是最认真的“数星星的人”。
在四千多年前的夏朝，有个叫羲和的天文学家，他的工作就是每天观察太阳、月亮和星星，把天象的变化记录下来。那时候的中国人相信，天上的星星掌管着人间的吉凶祸福，所以观测星空可不是一件随便的事情，而是一项神圣而重要的职责。
到了三千多年前的商朝，中国人已经能够准确地预测日食和月食了。你能想象吗？在没有望远镜、没有电脑的古代，我们的祖先仅凭肉眼观察，就能算出太阳和月亮什么时候会跑到同一条直线上，出现“天狗吃太阳”的神奇景象。
到了两千多年前的汉朝，中国人建的观星台已经非常先进了。他们把天空分成二十八个区域，叫做“二十八宿”，就像把天空划分成二十八个小区一样。每个“小区”都有自己的名字和代表的神话人物。比如“角宿”代表龙的角，“心宿”代表龙的心脏，“尾宿”代表龙的尾巴。这种把星星分组的方法，到现在科学家们还在用呢！
古代中国人还发现，天上的星星可以用来指导农业生产。他们观察到，当特定的星星升起来的时候，就是该播种或者收割的时候了。农民伯伯根据星星的位置来安排农事，就像我们现在看日历一样准确。
古埃及人的神秘星空
在地球的另一端，尼罗河畔的古埃及人也有自己独特的观星故事。
古埃及人发现，天上有两颗特别亮的星星，它们总是在同一个位置出现，那就是北极星——小熊座最亮的那颗星。但是在四千多年前，北极星还不是现在这颗，而是另一颗叫“右枢”的星星。这是因为地球像一个大陀螺一样，一边旋转一边摇晃，所以指向北方的星星会慢慢变化。
古埃及人最厉害的星空发现，要数和金字塔有关了。你知道吗？吉萨大金字塔的四条底边，几乎完美地指向东南西北四个方向！误差只有几度而已。科学家们认为，古埃及人在建造金字塔的时候，就是用北极星来确定北方，然后再用简单的方法确定其他三个方向。
不仅如此，金字塔内部的通道也有讲究。有两条通道分别指向北极星和猎户座最亮的那颗星——参宿七。古埃及人认为，死去的法老会沿着这些星星升天，变成天上的神。
古埃及人还有一个关于天狼星的神奇故事。天狼星是天空中最亮的星星，它在夏天的时候会和太阳一起升起，这时候尼罗河就会发洪水，带来肥沃的泥土。古埃及人早就知道这个规律，他们用天狼星的位置来制定历法，安排农业生产。所以，在古埃及人的神话里，天狼星可不是普通的星星，而是掌管尼罗河的神呢！
世界各地的星空传说
除了中国人和古埃及人，世界各地的人们都有关于星星的神话故事。
在北美洲，大角族的印第安人传说，夜空中的星星是一个巨大的蝙蝠织成的网。这张网挂在地上的四根柱子——也就是四颗方位星星——上面。每当有好人去世，他们的灵魂就会沿着蜘蛛丝爬到天上去，变成新的星星。
在南美洲，秘鲁的印加人有这样的故事：月亮妈妈带着一群星星孩子住在天上。月亮妈妈很慈爱，每天晚上都会点亮天空，让星星孩子们出来玩耍。但是有些调皮的星星孩子会偷偷跑到太阳公公那里去玩，于是就出现了日食——那是因为太阳公公发现了偷偷跑来的星星孩子，把他们藏起来了。
在澳大利亚，袋鼠族的原住民相信，银河是一条通往天堂的路。他们的祖先沿着这条路走，就成了天上的星星。而银河两岸最亮的两颗星，是两个守望者，他们永远不能相会，只能隔着银河遥遥相望。
在希腊，古希腊人给星星编了许多有趣的故事。比如大熊座和小熊座，他们说这是一对母子熊。有一回，宙斯神变成了牧羊人，把小熊骗到了天上。妈妈熊为了救孩子，也被宙斯变成了大熊座。但是宙斯的妻子赫拉很生气，就派了一个猎人——牧夫座——在后面追赶这对母子。所以现在你看，大熊座和牧夫座总是在天上追逐，却永远也追不上。
星星的真相：它们其实是遥远的太阳
星星不是灯，也不是宝石
听完这些故事，星宝好奇地问爷爷：“爷爷，那星星到底是什么呢？是天上的灯吗？还是像宝石一样闪闪发光？”
爷爷笑着摇摇头：“都不是。星宝，我来告诉你一个秘密——星星，其实就是太阳。”
“太阳？”星宝瞪大了眼睛，“可是太阳不是只有一个吗？而且太阳白天在天上，晚上就不见了呀。”
“对，太阳只有一个。但是天上那些小星星，它们每一个都是像太阳一样的恒星。”
“恒星？”星宝第一次听到这个词。
“恒星，就是像太阳一样自己会发光发热的星星。”爷爷解释道，“太阳是离我们最近的恒星，所以我们觉得它又大又亮。但是天上的那些星星，它们和太阳一样，都是巨大的、燃烧着的火球。只不过它们离我们太远太远了，远到你站在高山上朝它们看，也只能看到一个很小很小的光点。”
星宝努力想象着：如果太阳是一个大西瓜那么大，那么最近的另一颗“太阳”——比邻星——该有多大呢？
爷爷似乎看出了他的困惑，笑着说：“如果太阳是一颗玻璃弹珠那么大，那么比邻星就是另一个城市的玻璃弹珠，离我们有三千公里那么远呢！”
恒星的距离：光年的魔法
说到星星的距离，科学家们用了一个很特别的单位，叫做“光年”。
光年？不是指“光在一年里走的路”吗？没错，就是这个意思！
光的速度是每秒三十万公里，比宇宙中任何东西都快。光线从太阳到地球，只需要大约八分钟。我们说太阳离地球大约八光分远，就是这个意思。
而天上的星星呢？离我们最近的恒星——比邻星，离我们有4.24光年远。这意味着什么呢？
光从比邻星出发，要飞4.24年才能到达地球。想象一下，如果你在2024年的今天向比邻星发出一束光，那束光要等到2028年才能到达那里，然后再飞回来，最快也要到2029年才能回到地球。
天上的星星这么多，最近的一颗都在四光年之外，其他的就更远了。猎户座的参宿七，离我们大约860光年。织女星离我们25光年。牛郎星离我们16光年。而我们用肉眼能看到的最远的星星，可能在几万光年之外呢！
所以你现在明白了吗？我们在夜晚看到的星光，其实是这些遥远的太阳在很久很久以前发出的光。它们跨越了漫长的星际空间，穿过宇宙的尘埃和气体，最后才到达我们的眼睛。
为什么星星会闪烁
星宝还有一个问题：“爷爷，为什么星星会一闪一闪的，像在眨眼睛呢？”
爷爷说：“那是因为我们的大气层在捣乱。”
原来，地球被一层厚厚的大气包裹着。这层大气不是完全平静的，而是像一锅热水一样在不断流动。冷空气和暖空气混在一起，形成了许多小旋涡。
星星发出的光穿过大气层的时候，要经过这些不断变化的空气旋涡。光线被一会儿折射到这里，一会儿折射到那里，所以星星的亮度就会一会儿强一会儿弱，看起来就像在眨眼睛一样。
如果你用望远镜看星星，闪烁会更明显。这是因为望远镜把星星放大了，星星的光线穿过大气层的路径更长，受到的干扰也更大。
不过，有一种星星几乎不会闪烁——那就是行星。这是因为行星离我们比较近，光线穿过大气层的路径比较短，受到的干扰也比较小。如果你看到一颗亮星不怎么闪烁，它很可能是一颗行星，比如金星、木星或者土星。
夜空中的星星到底有多少
肉眼可见的六千颗星星
星宝又问了一个问题：“爷爷，如果我用望远镜看，能看到多少星星呢？”
“哇，那可多太多了！”爷爷说，“不过今天晚上，我们就先用眼睛来数一数吧。”
用肉眼在理想的夜空条件下——比如在空气清澈、没有灯光污染的高山顶上——我们大约能看到6000颗星星。不过因为我们只能看到一半的天空（另一半在地平线下面），所以在任何时候，我们最多能看到大约3000颗星星。
城市里的灯光太亮了，所以住在城市里的孩子通常只能看到几十颗到几百颗星星。难怪星宝第一次看到满天繁星时会那么兴奋！
可是你知道吗，天上实际存在的星星可不止这几千颗。天文学家估计，仅在我们的银河系里，就有大约一千亿到四千亿颗恒星。而宇宙中像银河系这样的星系，又有几千亿个！
天哪，这个数字太大了，大到我们的大脑都很难想象。如果把宇宙中所有的星星都数一遍，那比地球上所有海滩上的沙子加起来还要多呢！
为什么我们看不到更多星星
星宝好奇地问：“既然宇宙里有这么多星星，为什么我们只能看到几千颗呢？”
爷爷掰着手指头解释道：“有三个原因。”
“第一，是因为星星离我们太远了。那些遥远的星系——比如仙女座星系——虽然里面有几千亿颗星星，但因为它们离我们太远太远，加起来的光也太暗了，所以我们用肉眼只能看到一个模糊的光点。”
“第二，是因为星星的光太暗了。宇宙里有很多很多暗的星星，它们的光度只有太阳的几千分之一几万分之一，就算是离我们很近，我们也看不见它们。”
“第三，是因为我们眼睛的局限。人的眼睛在黑暗里不够灵敏。就像在黑夜里，猫头鹰能看见老鼠，我们却什么都看不见一样。望远镜就像给天文望远镜装上了超级大眼睛，能看到我们肉眼看不到的暗星星。”
所以，当我们仰望夜空的时候，我们看到的只是宇宙中很小很小的一部分。但是仅仅这一小部分，就足够让我们惊叹不已了。
星星的亮度：星等的秘密
天文学家给星星的亮度定了等级，叫做“星等”。星等数越小，星星就越亮。
最亮的星星是负星等。比如太阳是负26.7等，满月是负12.7等，金星最亮的时候是负4.9等。
我们肉眼能看到最暗的星星是6等星。那些非常非常暗的暗星，需要用望远镜才能看到，有的小型天文望远镜能看到13等星。哈勃太空望远镜能看到30等星，那可真是暗得不能再暗了！
有趣的是，星等每差1等，亮度就差2.512倍。所以1等星比2等星亮2.512倍，比3等星亮6.31倍，比6等星亮100倍。
我们来认识几颗著名的亮星吧：
全天最亮的恒星——天狼星，是负1.5等，在冬天的夜晚特别显眼。老人星是负0.7等，是全天第二亮的恒星。大角星是负0.1等，织女星和牛郎星都是0等左右。北极星是2等左右，所以在城市里也能看到它。
星宝记住了这些名字，心想：以后看到这些星星，就能叫出它们的名字了！
找到北方的星星：北斗七星和北极星
勺子形状的北斗七星
星宝继续仰望着夜空，忽然发现天上有一个特别的形状。
“爷爷，你看那颗勺子！”星宝兴奋地指着天上喊道。
爷爷顺着星宝的手指看去，笑着说：“那可是大名鼎鼎的北斗七星呀！”
北斗七星是大熊座的一部分，由七颗很亮的星星组成。它们排列成一个很像勺子的形状：四颗星星组成勺柄，三颗星星组成勺头。
北斗七星的七颗星星都有自己的名字。从勺柄最末端开始数，分别是摇光、开阳、玉衡、天权、天玑、天璇、天枢。
有意思的是，北斗七星的形状其实一直在变化。这是因为组成北斗七星的七颗星星，虽然看起来好像离得很近，但它们实际上并没有在一起，只是在同一个方向上而已。它们各自离我们的距离都不一样，从80光年到124光年不等。每一颗星星都在宇宙中朝着自己的方向慢慢移动。再过几万年，北斗七星的形状就会变得和现在完全不一样了。
用望远镜仔细看的话，你会发现开阳星其实是一对双星。开阳的旁边有一颗很暗的星星，叫做“辅”，古代人用它来测试视力。如果你能用肉眼看到这颗辅星，说明你的视力非常好！
用北斗七星找到北极星
“爷爷，北斗七星有什么用呢？”星宝问道。
“用处可大了！”爷爷说，“我们可以用它来找到北极星。”
北极星在正北方向，是夜间辨别方向的好帮手。古代航海的人、沙漠里的旅人、迷路的孩子，都靠它来找到回家的路。
让我们来看看怎么找吧：
首先，找到北斗七星。找到勺柄最前面的两颗星——天枢和天璇。然后，沿着这两颗星的连线，朝勺口的方向延长出去，大约延长五倍的距离，你就会看到一颗很亮的星星。那就是北极星了！
爷爷说得没错，星宝照着这个方法，果然找到了北极星。
“为什么这样就能找到北极星呢？”星宝好奇地问。
“因为北极星正好在地球自转轴指向的方向。”爷爷解释道，“地球像一个倾斜的陀螺一样，一边自转一边摇晃。但是地球自转轴的指向几乎是不变的，它永远指向北极星的方向。所以北极星总是在正北方向，看起来好像不动一样，而天上的其他星星都在围着它转圈圈。”
北极星其实是小熊座最亮的一颗星，叫做“勾陈一”。它离我们大约430光年远。勾陈一其实不是一颗单独的星星，而是一个三合星系统——三颗星星在一起转圈圈，互相围绕运动。
不过，北极星并不是永远不变的。这是因为地球的自转轴在缓慢地画圈圈，周期大约是26000年。所以在一万多年后，织女星就会成为新的北极星呢！
认识更多有用的星星
除了北斗七星，还有很多星星可以用来辨认方向。
仙后座是一个W形状的星座，在北斗七星的对侧。找到仙后座之后，把它最外侧的两颗星连成一条线，然后向中间延伸出去，也能找到北极星。
夏季大三角是夏天夜空中最显眼的标志。它由三颗亮星组成：织女星、牛郎星和天津四。织女星属于天琴座，是全天第五亮的星星；牛郎星属于天鹰座，又叫“彦星”；天津四属于天鹅座，是一颗超级大的蓝超巨星，比太阳大两百多倍。
找到夏季大三角之后，你可以用它们来找到银河。银河正好穿过天津四和织女星之间，在夏天的夜晚特别明显。
我们再来认识一颗特别的星星——北极星虽然叫“北极”星，但它并不是最亮的星星。真正最亮的星星是天狼星。北极星之所以出名，不是因为它亮，而是因为它正好在北方。
银河：那条淡淡的光带
星宝的发现
就在星宝认真研究北斗七星的时候，他的目光被天空中一条淡淡的白色光带吸引住了。
“爷爷，这是什么呀？”星宝指着天空问道，“是一条白白的、淡淡的带子。”
爷爷顺着星宝的手指看去，脸上露出了微笑：“那是我们银河系的银道，俗称银河。”
“银河？传说中牛郎织女相会的那条河吗？”星宝想起了奶奶讲过的故事。
“对，就是那条银河。”爷爷说，“不过，牛郎星和织女星可没有真的在银河上面。它们在银河的两侧，远远地隔河相望呢。”
“爷爷，那银河到底是什么呀？是真正的河水吗？”
爷爷摇了摇头：“不是河水。银河是无数星星聚集在一起形成的。你看到的这条淡淡的光带，其实是几千亿颗星星叠在一起的光芒。”
银河是什么
我们生活的地球，在银河系里。银河系是一个巨大的星星大家庭，里面有一千亿到四千亿颗星星，还有大量的气体和尘埃。
银河系的形状像一个扁平的大圆盘，中间鼓起一个大核球。如果你能从银河系外面看，银河系就像一个有两个翅膀的巨型漩涡，所以也叫漩涡星系。
我们的太阳系在银河系的一个旋臂上，叫做猎户臂。从太阳系的位置朝银河系中心看，我们就会看到一条浓浓的星星带，那就是银河。夏天的晚上，地球的夜半球正好朝向银河系中心的方向，所以夏天看到的银河最亮最宽。
银河的不同部分有不同的名字。天鹅座的那一段最亮最宽，叫做“天津”段。传说中，天上的喜鹊会在这段银河上搭桥，让牛郎织女相会，所以这一段又叫“鹊桥”。人马座的那一段星星特别密集，因为那是银河系中心的方向。那里有几千万颗星星挤在一起，看起来就像一团明亮的光斑。
银河为什么看起来是白色的呢？原来，银河里的星星太多太密了，我们的眼睛分不清每一颗星星，只能看到它们合在一起的总体光芒。几百万颗暗弱的星星合在一起，看起来就是一条淡淡的白色光带了。
银河与银河系
星宝还有疑问：“银河和银河系是一样的吗？”
爷爷解释道：“差不多是一回事，但又不完全一样。银河系是我们的星系的名字，银河是我们在地球上看到的景象。”
打个比方吧。如果银河系是一个大城市的轮廓，你站在城市的中心往四周看，看到的那些密密麻麻的灯火，就是“银河”。而“银河系”是这个城市的正式名称。
所以，银河是我们在地球上看到的景象，银河系是我们所在的星系的名字。从不同的角度看银河系，我们看到的景象也不同。从侧面看，银河系像一个扁扁的飞碟；从上面看，银河系像一个旋转的漩涡。
我们银河系的邻居是仙女座星系。它比银河系还要大一点，含有大约一万亿颗星星。在秋天的夜晚，如果空气特别清澈，你甚至可以用肉眼看到它——它看起来就像一个模糊的光斑，比满月还大一点呢。
星空观测实践：做个追星小能手
观星前的准备工作
听了这么多故事，星宝迫不及待地想要亲自去观测星星了。
爷爷说：“要成为一个好的追星小能手，可要做好准备工作呢！”
首先是选择地点。要找一个灯光少的地方，比如郊外的高地、山顶或者村庄的晒谷场。灯光越少，能看到的星星就越多。
其次是时间选择。晴朗的夜晚最适合观星。没有月亮的夜晚最好，因为月亮太亮的话，会把暗星的光芒遮住。农历的每月二十五到初五左右，是没有月亮的夜晚，非常适合观星。
然后是眼睛适应。到了观星地点之后，要让眼睛适应黑暗。大约15到20分钟后，你就会发现能看到更多的星星了。因为眼睛里的视紫红质在黑暗中会慢慢恢复，让眼睛变得更灵敏。
最后是准备物品。可以带一个红色手电筒，因为红光对眼睛的影响最小，不容易破坏眼睛对黑暗的适应。可以带一件厚外套，因为夏夜虽然热，但山顶或者郊外可能会冷。可以带一张星图，或者用手机下载一个星空App，帮助认识星座。可以带一把舒适的躺椅或者防潮垫，这样仰着头看星星才不会累。
认识三个主要星座
现在让我们来学习认识几个主要星座吧！
第一课：认识北斗七星
北斗七星全年可见，但在春天的时候升得最高。在北方的天空中找到那个勺子形状，就是北斗七星了。
记住北斗七星的七颗星，从勺柄最末端开始：摇光、开阳、玉衡、天权、天玑、天璇、天枢。用手指在空中画一画它们的形状，想象自己正在拿着一个真的勺子。
找到北斗七星之后，用前面教的方法，沿着天璇和天枢的连线，找到北极星。然后用北极星找到小熊座。北斗七星是大熊座的尾巴，小熊座是北斗七星“指”出来的星座。
第二课：认识仙后座
仙后座是一个W形状的星座，或者也可以说是M形状——这取决于它在天上的位置。
仙后座在北极星的另一侧，和北斗七星遥遥相对。在秋天的时候，北斗七星的位置比较低，仙后座反而升得很高。
用仙后座找北极星的方法是：把W最外侧的两条线向外延长，它们的交点就是北极星的方向。仙后座可以帮助你在北斗七星太低的时候找到北方。
第三课：认识夏季大三角
夏季大三角在夏天和秋天的夜晚特别显眼，由三颗亮星组成。
织女星是天琴座最亮的星，在银河的东岸。它旁边有四颗小星星，组成了一个小小的平行四边形，像是织布用的梭子。织女星在中国古代叫做“织女”，是牛郎织女传说中的人物。
牛郎星是天鹰座最亮的星，在银河的西岸。它旁边有两颗小星星，是传说中牛郎用扁担挑着的两个孩子。牛郎星在中国古代叫做“牵牛”或“彦星”。
天津四是天鹅座最亮的星，在银河的中间。它和另外四颗星星组成了一个十字形，叫做