先说清楚一件事,星座不是天上随便画出来的图案,而是一群看起来挨得很近的星星。如果从地球上望过去,把亮星连起来,就能连成各种形状。古人闲着没事干,就把这些形状想象成动物、神仙还有怪物,给它们起了名字。这个办法本来是为了记路用的,后来慢慢就发展成今天讲的星座。
全天上一共有多少个星座呢?国际天文学联合会早就定好了规矩,把整个天空划分成八十八个正式星座。其中北天星座有二十八个,南天星座有四十八个,剩下十二个横跨在黄道附近。黄道是什么?简单说就是太阳在一年里走过的路线,月亮和行星也差不多在这条线上溜达。这十二个星座就是大家最熟悉的黄道十二宫。
黄道十二宫分别是白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、处女座、天秤座、天蝎座、射手座、摩羯座、水瓶座以及双鱼座。每个人出生的时候,太阳落在哪个星座区域,那个星座就是你的太阳星座。许多同学在报刊书籍上看到自己属于哪个星座,说的就是太阳星座。
不过要提醒一下,星座日期划分并不是说星座本身有什么法力,而是地球绕着太阳转,太阳好像在一个个星座前面经过。春分那天太阳在白羊座,夏至那天太阳在巨蟹座,秋分那天太阳在天秤座,冬至那天太阳在摩羯座。这些节点跟季节变化牢牢绑在一起。古代农民没有日历,就抬头看星星,看见某颗星星在黄昏出现,就知道该播种了,该收麦子了,该准备过冬了。
如果你想在晚上找到星座,首先得找一个光污染少的地方。城市里路灯太亮,把暗星都盖住了,只能看到最亮的那几颗。乡下或郊外就完全不同,满天星斗铺开来,银河像一条淡白色的带子横跨天空。找星座最好从北斗七星开始。北斗七星属于大熊星座,形状像个大勺子。把勺口两颗星连起来,朝勺口方向延长五倍距离,就能碰到北极星。北极星差不多正对着地球的北天极,所以它几乎不移动,古时候航海的人全靠它辨方向。
找到北极星以后,顺着勺柄弯过去的方向,能把大熊星座的轮廓看清。大熊星座旁边还有小熊星座,小熊尾巴尖上那颗就是北极星。再往另一边看,仙后座像个大大的W,你只要认识字母W,就能认出它来。仙后座跟北极星隔着差不多远,绕着北极星转圈,秋天晚上看得最清楚。
春天晚上最出名的星座是狮子座。狮子座头部像一把大镰刀,尾部东边有一颗亮星叫五帝座一。你要是看见镰刀形状,那就是狮子座的脑袋。夏天晚上最显眼的是天蝎座,它盘在南方低空,整个形状活脱脱一只大蝎子,心脏处有一颗火红色的亮星叫心宿二。秋天的标志是飞马座的大四边形,由四颗差不多亮的星组成一个巨大的正方形。找到这个大正方形,飞马座就在眼前。冬天晚上最好看的是猎户座,中间三颗星连成一条直线,那是猎户的腰带。腰带下方还有一颗泛红光的参宿四和一颗偏蓝色的参宿七,把猎户座身材勾画得清清楚楚。
古人对星座的想象五花八门。希腊神话里说,大熊星座原来是美丽的仙女卡利斯托,被善妒的天后变成了熊。猎户座则是一位英勇的猎人,他带着猎犬追逐猎物,天空中跟着他的还有大犬座以及小犬座。大犬座最亮的那颗星叫天狼星,整个夜空里除了月亮和少数行星,就数天狼星最耀眼。中国古代对星座也有自己的分法,把天空划分成三垣二十八宿,每块区域都有名字,比如紫微垣、太微垣、天市垣,还有青龙、白虎、朱雀、玄武四象。二十八宿里面同学们最耳熟能详的恐怕就是参宿和商宿了,古人说“人生不相见,动如参与商”,讲的就是这两组星星永远你升我落,碰不到一块儿。
星星亮不亮,天文学家有个专门的名堂叫视星等。肉眼刚好看见的星星算是六等星,比它亮一百倍的是二等星,天狼星属于一等星还要更亮一些。数字越小星越亮,负一等星比一等星还要亮不少。金星最亮的时候能达到负四等左右,有时候大白天都能看见。太阳那就没法比了,负二十六等多的亮度,把其他一切星光全盖了过去。
至于恒星为什么会发光,那是它内部的氢元素在不断进行核聚变反应。太阳就是这么一顆中等大小的恒星,已经稳定燃烧了大约四十六亿年。天文学家推测太阳还能再烧五十亿年左右,然后会变成一颗红巨星,接着抛出外层物质,最后塌缩成白矮星。恒星寿命长短跟质量关系很大,质量大的恒星烧得快也死得快,可能几百万年就结束了;质量小的恒星慢慢烧,有的能活上万亿年。
再说说距离。刚才讲的那些星星其实离我们非常遥远。光一秒走三十万公里,光跑一年走过的距离叫一光年。离太阳最近的恒星是比邻星,它也在四点二四光年以外。你晚上看到的星光,其实是它四年多以前发出的。猎户座参宿四离我们大约六百四十二光年,如果它此刻爆炸了,我们得等六百多年才看得见。想到这一层,仰望星空的时候心里就会生出一种说不出的感觉。
星座之间的故事还不光是希腊神话。古埃及人看天狼星在黎明前从东方升起,就知道尼罗河快要泛滥了。泛滥的河水给两岸农田带来肥沃的淤泥,所以他们把天狼星当作神圣的星。阿拉伯人给许多恒星起了很有味道的名字,比如毕宿五、毕宿八、大火星等等。中国的牛郎织女故事也跟星座有关,牛郎星位于天鹰座,织女星位于天琴座,它们隔着银河遥遥相望。每年七月初七传说他们会在鹊桥相会,实际两颗星相距十六光年,就算坐飞机也永远飞不到。
关于观星工具,其实肉眼就能看到很多星座。如果想看得更清楚,可以用双筒望远镜,七乘五十规格就够用了。它能把暗星显现出来,还能看见银河里成片的星团。天文望远镜那就是另一回事了,像样的入门折射镜能看见木星的四颗伽利略卫星,能看见土星的光环,还能看到月球的环形山。不过初学者用望远镜有一个麻烦,就是星星太多容易迷路,所以最好先用肉眼学会认星座,再用望远镜去逐个欣赏。
流星也是观星时最美的景象。流星并不是真正的星星,而是太空里的小石头或者尘埃,撞进地球大气层的时候剧烈燃烧发光。大多数流星比一粒沙子还小,燃烧时间不到一秒钟就消失了。每年都有固定的流星雨,比如八月中旬的英仙座流星雨,还有十二月中旬的双子座流星雨。看流星雨不需要望远镜,躺下来望着天空,耐心等就行。如果足够幸运,还有可能看见特别亮的火流星,它拖出的尾巴能在天上挂好几秒。
彗星又跟流星完全不同。彗星是绕着太阳转的冰疙瘩,靠近太阳的时候,冰被太阳光蒸发,形成一条长长的尾巴。彗尾总是指向背离太阳的方向。哈雷彗星就是最著名的一颗,大约每隔七十六年回来一次。上次它来过地球附近,那会儿许多同学还没出生,下次再有机会见到就要等很久很久了。
星座的位置并不是一成不变的。由于地球自转,整个星空一晚之间会绕着北极星缓慢转动,所以傍晚看见的星座和深夜看见的就不一样。由于地球绕太阳公转,同一个时间点在不同月份看到的星空也不一样。这就是为什么春天能看到大熊星座和狮子座,夏天却看见天蝎座,冬天则能看见猎户座。恒星的相对位置其实也在变,只是变化极其缓慢,得经过几万年才能看出明显差别。现在天上挂着的猎户座形状,跟古时候猎人画在岩壁上的猎户座,看上去一模一样。
有一些星座虽然暗,但很有名。南十字座就是南半球最出名的星座,它虽然很小,四颗星组成一个十字形,澳大利亚国旗以及新西兰国旗上面都画着它。船底座有一颗老人星,是整个南天上最亮的星星之一。南半球还有大麦哲伦云以及小麦哲伦云,它们其实是跟银河系相邻的矮星系,看上去像两团灰色的云块,待在黑暗的地方肉眼直接能瞧见。
讲星座的书上说,天上的星星有无数颗。用肉眼认真数一数,理想的黑暗夜空下大约能看见三千多颗。用上一点小口径望远镜,数量就增加到几万颗。哈勃望远镜对准一个极小的天区拍摄了很长时间,结果照片里挤满了星系,每一个星系里又有几千亿颗恒星。宇宙到底有多大,这个问题没有一个明确答案,你只知道越大就越觉得自我渺小。
另外跟星座有关的一件事就是占星术。占星术说星座会决定人的性格,甚至影响命运。天文学家基本不把这个当回事,因为星座的距离跟地球上的日期根本不是一回事。太阳落在某个星座的日期,跟两三千年前相比已经移动了差不多一个月。如果你按古代占星术的算法说自己是白羊座,实际上太阳那时候多半已经在双鱼座了。星座跟人的性格之间并没有科学证据证明有什么联系,但作为一种古老文化,了解一下还是挺有意思的。

还有一种叫恒星时的东西,跟观星密切相关。恒星时是按照恒星的位置来计时的一天,它比太阳日短四分钟左右。天文学家观测目标恒星,就得算出准确的恒星时才能把望远镜对准位置。这种事情对一般同学来说太复杂了,用不着急着弄明白。只要找到北极星,记住几个大星座的样子,就已经一脚踏进天文学的大门了。
真实生活里认星座还有一个窍门,就是找亮星做跳板。比如顺着北斗七星勺柄的弯曲弧线延伸,可以碰到一颗很亮的橙色恒星,那叫大角星,属于牧夫座。再继续弯着extension,又碰到角宿一,属于室女座。春天晚上顺着这条弧线一路找过去,能串起好几个星座。冬天猎户座腰带三颗星往东南方向指,就指向天狼星,往西北方向指则指到毕宿五,那是金牛座的一颗红巨星。金牛座旁边还有昴星团,看起来一小团模糊的光,视力好的人能看到六七颗星挤在一起,其实里面有好几百颗恒星。用双筒望远镜看昴星团,满目都是一颗颗亮白色的星星,漂亮极了。
夏夜银河最灿烂的地段在天蝎座一带。顺着银河往上找,能看见天鹅座,它的形状像一个巨大的十字架,所以也常被叫作北十字。天鹅座最亮的那颗星叫天津四,跟天琴座的织女星还有天鹰座的牛郎星凑成一个夏天大三角。夏天的星空只要记住了这个三角形,再认别的星座就轻松很多。牛郎星两旁有两颗暗一点的小星,传说那是他跟织女的两个孩子。织女星四周围着一个小菱形,那是古人想象中的织布梭子。整个天琴座并不大,但凭着这颗亮星,谁都能一下子认出它来。
秋季星空就显得冷清许多。头顶上飞马座大四边形来来回回地提醒你它的存在。仙后座在另一侧不停地转圈,像一把摇椅。东北方向还有英仙座,它的名字来自希腊神话里杀死蛇发女妖的英雄珀尔修斯。他用女妖的头颅把海怪变成石头,救出了公主。英仙座里面有一颗著名的变星叫大陵五,它的亮度会按时变暗又变亮,古代阿拉伯人管它叫“魔星”,觉得它闪烁不定有点可怕,其实是那颗恒星被另一颗暗得多的伴星周期性地遮住了光芒。
谈到恒星的大小,天书上写了几个让人发呆的例子。太阳的直径大约一百三十九万公里,能装下一百三十万个地球。可跟参宿四比一比,参宿四的体积大约是太阳的三亿倍。就是说,把太阳塞进去,就像把一粒芝麻丢进一个大礼堂。反过来看比邻星,它只有太阳质量的十分之一左右,暗淡发着红光,肉眼看不见。恒星世界乱七八糟,什么样的都有,有特别亮的蓝白超巨星,也有死掉之后留下的中子星。中子星一小勺物质就有几十亿吨重,上面全都是紧密挤在一起的原子核物质。
星座的命名也不全是神话人物。十七世纪航海大发现时代,天文学家为了让南天那些空的区域有名字,就随意用了很多跟科学有关的器具来命名。于是天空中出现了望远镜座、显微镜座、罗盘座、圆规座、唧筒座、时钟座什么的。这些星座大多由暗星组成,平常没什么引人注目的东西,但正式划分里就有它们的位置。现代天文学家有时候开玩笑说,有些星座根本配不上那么古老的名字,纯粹是那时候的天文学家拿来填补空白用的。
我们要从地球谈到更远的地方。银河系是一个巨大的旋涡星系,直径大约十万光年,盘面上布满了尘埃带以及数以千亿计的恒星。太阳并不住在银河中心,而是待在猎户臂的内侧边缘,离银心大约两万六千光年。太阳带着整个太阳系绕银心奔跑,速度大约是每秒二百二十公里,跑完一圈大约需要两亿三千万年。地球上恐龙灭绝的时候,太阳绕银心还没转到半圈呢。银河系之外还有数不清的星系。肉眼能认出来的仙女座星系离我们二百五十四万光年,那是人类不用望远镜就能看到的遥远天体。拿双筒望近镜对着仙女座方向仔细找,能看见一小片椭圆形的白光。这么远的光,出发的时候地球上的古猿才刚刚学会直立行走没多久。
要说星星的颜色的确很有意思。恒星表面温度不一样,颜色也就不一样。低温的恒星偏红,温度大约三千摄氏度。中等温度的像太阳表面温度约五千五百摄氏度,看起来是淡黄色。更高温的恒星呈蓝白色,温度能达到两万甚至三万摄氏度。所以夜晚看星星,仔细分辨会发现每颗星颜色都有差异。天蝎座心宿二是红色,猎户座参宿四是偏橙红色,天狼星是蓝白色,织女星也是蓝白色。古人看不出这层道理,他们只觉得星星的光芒有冷热之分,实际上颜色就透露出一颗恒星的身家底细。
古代中国观星水平极高。商朝甲骨文里就有星名的记载。汉代司马迁写《天官书》,把全天划分成五大星官。唐代有位天文学家叫张遂,也就是僧一行,他组织人员实测恒星位置,做了非常细致的工作。紫金山天文台现在还会发布新的天文历书,全世界的天文学家都在用中国跟其他国家合作编算的历表。中国古代把北斗七星看得极重,朝廷专门设置官员观察北斗,因为它的指向随着季节变化能够指示节令。斗柄东指,天下皆春;斗柄南指,天下皆夏;斗柄西指,天下皆秋;斗柄北指,天下皆冬。这几句话把北斗跟季节之间的连带关系说得清清楚楚。
再讲讲流星雨的来历。流星雨的辐射点听起来高级,其实就是透视效果造成的。地球穿过彗星留下的碎屑带,碎屑从同一个方向撞进来,从地面上看就像全部从天空某个点射出来。那个点就叫辐射点。狮子座流星雨并不是狮子座真的往外发流星,只是它的辐射点落在狮子座里。每年十一月十七日左右是狮子座流星雨的活跃期,但它的流量时强时弱,每隔三十三年左右会有一场大爆发。有的年份一小时能看到上千颗流星,那景象十分震撼人心。
假如你只有一张星图,也可以开始辨认星座。星图上的圆圈代表天球的方向,中心点根据你的纬度不同会不一样。中国大部分地区,北极星一年四季都能看到,它永远待在正北方差不多相同高的位置上。离北极星近的星座一年里随时都能看见,不会被地平线挡住,这类星座叫拱极星座。大熊座、小熊座、仙后座、天龙座以及仙王座都是拱极星座。离北极星越远的星座,就有升有落,还有一部分时间完全沉到地平线下面看不见。南天那些星座就更少了,得跑到赤道附近才看得全。
还有一件事可能令许多人惊讶,月亮在天空走的路线也穿过黄道附近的星座。所以有时候晚上看见月亮正好待在某颗亮星旁边,那多半是天文学上的“合月”。比如土星合月,就是月亮跟土星在视线方向上重合。这种天象每个月都有几次,只要天气好,抬头就能看到。行星跟恒星长得不一样,行星在天空中的位置会慢慢移动,而且因为它们反射的是太阳光,明亮的光线一般不闪烁。恒星因为距离实在太远,光线穿过大气层时被折射来折射去,所以会一眨一眨。古人正是从这一点区分出行星跟恒星的。
月相变化跟观测星座也有关系。满月的时候月光太亮,许多暗星根本看不见,不太适合看星星。农历月初和月末的夜色最暗,那时候就是观测星座的好时机。黄道十二星座里有的靠近地平线时看上去很大,实际上那是错觉,离地平线越近显得越大。真正看星星的行家不在乎这些错觉,他们只关心透明度以及视宁度。透明度说的是天上干不干净,有没有云,有没有雾霾。视宁度说的是大气稳不稳定,空气动荡得厉害的话,星星就会晃来晃去,看不清细节。
讲科学知识之外也讲一点星座文化。每个星座都有它独特的故事,很多故事代代相传。希腊神话里那些英雄以及怪物被永远钉在天空上,成为一种永恒的记忆。别的文明也有自己的星座体系,比如波利尼西亚人靠星象在大洋上航行,他们给星座起的名字跟航海有关。爱斯基摩人则认为星星是祖先的灵魂在天空里照看着大地。古老的智慧当中其实都藏着对未知世界的好奇和敬畏。
这门知识最适合在户外实践。找一块平坦的草地,躺下来,四周灯光越少越好,先让眼睛适应黑暗二十分钟。不要急着探查星座,先整体看看天穹的分布。银河在哪里,最亮的天狼星在哪边,北斗七星此时在哪个方位。等眼睛适应了,暗星一颗接一颗浮现出来。那种感觉很难用语言形容,好像自己突然能看见夜空里隐藏的世界。如果能找到一架双筒望远镜,再配上星座图,别说认星座,就是找彗星也不太费力。
同学们做手抄报的时候,可以把黄道十二宫画成一圈,标出每个星座的符号以及日期。再在旁边画上北斗七星把北极星指出来。可以画一幅冬夜星空图,标明猎户座腰带,再画上大犬座的天狼星。也可以用彩笔画出银河的轮廓,在天蝎座旁边画一个红颜色的圆点表示心宿二。最好写上一句自己观测的真实记录,比如某年某月某日在阳台看见一颗流星划过,那才是属于你自己的星座知识。
有的同学可能想问,天文学跟占星术到底有什么关系。历史上它们本来是一家,天文学就是从观星的古老实践里分化出来的。可现在两者早已分道扬镳。天文学用望远镜看星星,分析光谱,测量距离,研究天体的运动以及演化。占星术则用星座位置推测人间事务,底层逻辑建立在古老传说上面,没有经过科学检验。两种知识完全可以分开对待。喜欢星座神话就读神话故事,想了解真实星空就看天文学书籍,两者不冲突,反而互为风景。
做手抄报的时候别怕画得不够准确。星图本来就有各种画法,把主要亮星的位置放对,把星座的轮廓画清楚就算成功。为了让版面漂亮,可以用不同颜色的笔区分星座连线跟银河的范围。再把星座名写在醒目位置,旁边附上一段小故事。挑自己最喜欢的星座,查找它最亮的星叫什么,有什么神话典故,最适宜观测的月份是哪几个月。手抄报的内容一充实,整个版面自然就丰满起来。
写到这里,星座知识的框架已经铺完,接下来全靠自己抬头仰望。把眼睛移到天上去,认认真真找一回北极星,把这颗星当作夜空里最靠得住的朋友,以后不管走到哪里,只要北天晴朗,它都在那里等你。