1．多姿多彩的恒星世界

在晴朗无月的夜晚，人们仰望天空，满天繁星闪烁。看来它们的差别似乎只是明暗和颜色，然而实际上天外有天，恒星世界，种类繁多，变化万千，多姿多彩。星空中除了几颗“行星”在星座间移动之外，看起来星星的相对位置都是固定不变的，因而古代的人们将这些星星称为“恒星”。现在知道，这些所谓的恒星它们也都在运动和变化，只是由于距离遥远，人们才不易发觉它们的运动。恒星离我们究竟有多远？以地球公转轨道的直径为基线长度，用三角测量方法就可以测得较近恒星的距离，离我们最近的一颗恒星是半人马座α星的比邻星，它离我们约4.3光年。这就是说，世界上速度最快的光（每秒30万千米）也得花4年多时间才能跑完这段距离。而银河系中离我们远的恒星有数万光年之遥，可见恒星离我们都极为遥远。

恒星离我们这样远，晚上我们却可以看见它们的光芒，可以想象，它们必定放射出巨大的光和热。实际上，恒星大多都是像太阳那样的发光发热的巨大火球，而太阳只是银河系中1500多亿颗恒星中的普通一员。如果把太阳放到离地球最近的恒星之一，离我们约26光年的织女星处，它的亮度大约相当于一颗四等星，在星空中只是一颗十分不起眼的暗星。

由于恒星距离遥远，即使用世界上最大的天文望远镜来看恒星，也只是一个看不出圆面的小光点，当然，亮度会增大不少。尽管如此，天文学家还是想出了各种方法测定了恒星的大小，测量结果表明，各种恒星的大小差别很大，小的恒星其半径和地球的半径差不多，大恒星的半径可以是太阳半径的千倍以上。例如，猎户星座中“猎户右肩上”的那颗红色的亮星——参宿四就是一颗巨大的恒星，如果把它的中心放在太阳的位置上，地球和火星都将被包含在参宿四的星体之内。参宿四的表面温度较低，看起来带红色，因此人们称它为红巨星。

许多恒星都是以双星（或三星）的形式出现，两颗恒星互相绕转。准确测得双星的绕转周期等参数后，再加上测得的距离，就可以求得恒星的质量。结果表明，恒星质量的差别不像它们的大小差别那么大，质量最小的恒星大约是太阳质量的5%，质量最大的恒星其质量约为太阳的120倍，但大部分恒星的质量在太阳质量的1/10～100倍。虽然恒星的质量差别不是很大，但这些质量的差别将对恒星的演化过程起着至关重要的作用。

球体的体积和半径的立方成比例，恒星的半径差别大，而质量差别不是很大，这意味着恒星的密度有着巨大的差异。

早在上世纪30年代，从天体测量知道，星空中最亮的恒星——天狼星在天球上的运动路径不是直线而是波浪式的，天文学家断定，天狼星一定有一颗看不见的伴星。但是伴星太暗，而天狼星又太亮，给观测造成很大的困难。大约过了30年后，天文学家才从望远镜里找到天狼伴星。这两颗星组成一个双星系统，每隔约50年它们互相绕公共质心转动1周，由此又计算出天狼星的质量为太阳的2.3倍，天狼伴星的质量与太阳差不多，但它的半径不到太阳的1%，它比地球还略小一点，由此可推算得到它的密度比太阳大100万倍！天空中像天狼伴星这样的星并不少见，它们的表面温度都很高，并发出白光，而它们的个子很小，因此被称为白矮星。

大多数恒星在很长的时间内（如几百年）亮度大致是固定不变的，但也有相当多的恒星亮度不固定，经常在变化着，称为变星。有的变星人们用肉眼就可以识别出来，如英仙座β星（又称大陵五），每隔2天多，它的亮度就要周期地由亮变暗再变亮，亮度变化达1.2个星等（每隔一个星等恒星的亮度变化2.5倍），故古人称其为魔星。其实它是一对双星，两个子星互相掩食引起了亮度的变化，因而也称为几何变星；还有一类变星，亮度变化是由其内部的物理原因引起的，称为物理变星。例如，星体本身的脉动是它亮度变化的原因，当恒星收缩时，恒星表面的温度升高，当恒星收缩速度最大时，恒星光度最大；当恒星膨胀时，恒星表面的温度降低，当恒星膨胀速度最大时，恒星光度最小。当恒星作周期脉动时，其亮度也就周期地变化，这类恒星称为脉动变星。

有时候在天球上某个地方会突然出现一颗很亮的星，它的亮度在很短时间内（例如一、二天内）迅速增加，以后就慢慢减弱，在几年或几十年之后才恢复原来的亮度。这就是所谓新星。实际上，新星并不是真正“新”的星，它们在未发亮之前只不过是肉眼看不见的亮度很微弱的星，由于某种原因其亮度突然增加很多，才引起人们的注意。新星是由于恒星爆发引起的。

除了新星以外，还有所谓超新星。观测到的超新星现象同新星很类似，但超新星的爆发规模更大，超新星的光变幅度可达20个星等，相当于亮度增加了1亿倍，是恒星世界中迄今观测到的最猛烈的爆发现象。已发现的超新星总数超过200个，大多数是在河外星系里观测到的。在银河系里记录下来的超新星只有8个，其中最有名的一个就是公元1054年在金牛座里出现的超新星。此外，如1572年爆发的第谷超新星，1604年爆发的开普勒超新星等。

还有一些恒星，不仅肉眼看不见它们，用最大的光学望远镜也看不到它们，只有用射电望远镜才能“看到”它们，因为它们主要发射无线电波。有些性质就更奇特了，关于它们的故事让我们慢慢来讲。