《自由枪骑兵天文学》（4月29日已更新）

HuNtER

知其然知其所以然，顶

~猪猪~

跟着憨兔~~~顶!!!!!

DarktemplaR

我再顶，不能追尾

neo

跟着憨兔~~~顶!!!!!
~猪猪~ 发表于 2009-4-8 20:23

为何叫憨兔~~~？难道是谐音？？

IceFire

额。。。怎么就没有了。。。

花棂

首先回答楼上同学的一个问题……

额。。。怎么就没有了。。。
IceFire 发表于 2009-4-18 00:09

其实答案很简单，就是懒而已……

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三、夜空中的天狼天区

上回说到了天狼天区恒星的颜色以及表面温度可以在赫罗图的横坐标上找到；这次，我们将沿着赫罗图的纵坐标，去发现恒星的另一些有意义的特征。
在上回所展示的那张赫罗图中，左边的纵坐标写着“Luminosity (Sun=1)”，亦即相对于太阳的光度大小；右边则写着“Absolute Magnitude”，亦即绝对星等。与上次一样，这两个参数实际上也是一一对应的。这一次我们将仅仅只举出来自FL天狼星区的一颗恒星作为例子，在本节结束之后，你将可以计算出这颗恒星在一个晴朗的冬夜中抬头看上去是一种什么样子。
这次我们用以举例的恒星是来自Bering星系的“Medium Yellow”：
[TYPE] G2
[LUMINOSITY] V
[COLOR] YELLOW
[TEMPERATURE] 5k
[MASS] 1.9×10³⁰ kg
[DIAMETER] 1.39×10⁷ km
根据上一节的介绍，你可以看到这是一颗光谱类型为G2的黄色恒星。有趣的是，从这些游戏数据来看，这颗恒星在很多方面都与太阳非常相似——甚至可以说，根据这些数据，这颗Medium Yellow的原型就是我们的太阳，因为它的所有数据都与太阳相差无几。

回到原来的话题。首先要介绍的是“视星等”的概念。在一个条件完美的晴朗的夜晚，地球上的人所看到的星星的亮度完全取决于该天体的视星等，换句话说，只要知道了某颗恒星的视星等，就可以知道它看上去有多亮。一个视力正常的人在没有干扰的情况下最低可以看到6等星，星等越小，亮度越大，甚至会出现负数，比如金星最亮的时候可达-4.4等，而白天的太阳则是-26.8等。1等星比6等星恰好亮100倍。但是实际上这个数值并不实用，因为恒星看上去有多么亮并不仅仅取决于它的实际亮度，同时也取决于它与地球之间的距离。这就是为什么天狼星看上去那么亮的原因：因为天狼星离地球实在是太近了。
为了排除距离的干扰，天文学家们引入了“绝对星等”的概念。绝对星等是假定把恒星放在距地球10秒差距（32.6光年）的地方测得的恒星的亮度，这个数值也就是写在前面的赫罗图右边纵轴上的数值。绝对星等反映的是恒星真正的亮度，而且只要知道了绝对星等和恒星离地球的距离，就可以方便地计算出它的视星等，也就由此知道了它在夜空中的亮度。
换算公式如下：
如果已知天体的视星等m和距离d，那么你可以根据下式得出天体的绝对星等M，其中d₀是10秒差距即32.6光年。


但是这样我们就陷入了一个死循环，为了知道那颗恒星的视星等，我们必须首先知道它的绝对星等以及距离，但是绝对星等又是根据观测得到的视星等与距离推算出来的，何况游戏中也没有给出恒星的星等数据。没关系，我们还有与绝对星等一一对应的另一个数值，也就是写在左边纵轴上的“光度”。
星等在物理上实际就是照度，而光度则是一个在国际单位制中以瓦特为单位的物理量，它表示天体每单位时间内辐射出的总能量。以下的内容则更多的像是大学物理课中的东西了——
（这一段是花棂根据自己的一点物理基础知识做的推导，可以跳过。）我们可以把一颗恒星近似看作是黑体，那么它的辐射规律则近似服从著名的斯特藩-玻尔兹曼定律。实验已经证实，这个近似的误差是很小的。斯特藩-玻尔兹曼定律告诉我们一个黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的总能量与黑体本身的热力学温度的四次方成正比。由于恒星是一个球体，而球体的每一点的辐射强度均可由斯特藩-玻尔兹曼定律给出，那么恒星的辐射强度——也就是光度——就可以直接用恒星的表面积乘以每一点的辐射强度算出。最后得到的公式是这样的：

此处σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，已知为5.67×10⁻⁸ W•m^-2•K^-4。
注意到这个式子中的未知量仅仅与恒星的表面温度以及半径有关，这样我们就可以计算出恒星的光度了。有了光度，我们就可以计算出恒星的星等了，最终推导出的方便应用公式如下：

m_star 是恒星的视星等(一个纯数字)

m_sun 是太阳的视星等(也是一个纯数字)

L_star 是恒星的光度

L_⊙ 是太阳的光度

r_star 是到恒星的距离

r_sun 是到太阳的距离
进行到这里，或许会有人发现，游戏不是已经标明了每一颗恒星的“Luminosity”吗？干嘛还要这么繁琐地去计算它呢？实际上，这里计算的光度虽然也叫“Luminosity”，但跟游戏中给出的那个“Luminosity: V”并非同一参数。游戏中的那个Luminosity，留待下节再述。

好了，接下来，我们逐个带入游戏中给出的数据，便可以算出当Bering星系Medium Yellow与我们的距离为10光年的时候它的视星等了：约2.69等。按照这个数据，只要不是在大都市的闹市区，大多数光污染不是非常严重的地方，都有可能看到它。

Helones

都是高人啊.......

SPY

嚯，真专业！那些公式得来不易，都是靠大量统计数据再返回验证和修正而得到的吧。

w2w2w2qqq

1111111111111111111111111

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楼主说的极为在理  宇宙游戏 对于宇宙真实感的刻画 应放在第一位  时下的宇宙游戏 不仅和真实的天文学相距深远 且 大多数画面场景也都完全不符合真实宇宙如果你有幸 真正的出到地球 你会感觉到 宇宙中你所感受到的光 和地球上你所感受到的光是完全不同的 光在宇宙中给人一种极度静瀚的感觉  而时下的宇宙游戏 竟然把这个最重要的光源的效果 做的平平 包括X系列 宇宙中没了光的美感 那是根本无法让玩家体验到宇宙的魅力的 可以说这些游戏制作者 并没有多少天文学知识 只是依照根据一些宇宙照片 来做的 这是很不负责任的行为   期待有一部宇宙游戏 可以从专业的角度 以现有的技术最大限度的模拟宇宙 一个完全意义上的宇宙探索类游戏 我觉得更好  不要有任何战争 任何其他游戏性 只是在宇宙中孤独的遨游！欣赏我们这个浩瀚的宇宙