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【星图故事】88星座由来(1):天空秩序的重建

瞭望科学史
李亮(中科院科学史所研究员)讲述科学故事、传播科学精神。
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数千年来,人们将天空中明亮的恒星组合在一起,形成想象中的图案,成为了星座。不同民族和地区都有着自己的星座划分方式和传说,最常见的就是以人物、动物、器物等命名星座。目前国际上通用的88个星座,就是根据星图将天空分成88个不同的区域。如今星座已经从较亮恒星所组合的图案,扩展到它周围的一片区域,天空中每个区域的每颗星都属于88个星座之一。那么,现在的88星座是怎样形成的呢?它的背后又有着怎样不为人知的故事呢?

这就要从第一次世界大战开始说起,1919年7月,硝烟散尽不久,欧洲的天文学家们齐聚比利时布鲁塞尔的学院宫(Palais des Académies),参加国际研究理事会的成立大会。在此期间,他们建立了一个天文学专业管理机构,称为国际天文联合会(IAU)。

新成立的国际天文联合会由数个组织合并而成,负责管理恒星、小行星、卫星和彗星等新天体的定义和命名,以及各种天文学名词。国际天文学联合会自1922年起每三年举行一次全体会议,对各项决议草案进行表决。举例来说,在2006年的第26届会议上,天文学家们通过决议,正式将冥王星列为矮行星,并从行星之列中除名。不过,当时天文学界的另一场危机正在等待着这个新生的机构,那就是如何在天空中划分星座,以及如何界定它的边界。

1887年出版的用于教学的星图

(当时的星座标准还没有统一,星座之间的界限也不明确。)

星座是人们将夜空中的群星联想而形成的一些图形,也是人类文化在星空里的一种映射,我们或多或少都听说过古希腊神话,其中就有那些动物和英雄的星座故事。现代天文学家对星空的区域划分仍然以此为依据,只不过天文学界对不同天区的标准称谓都是“某某星座”。当然,也许在你自己的眼中,可能还有其他一些星空图案,但那并不能被称为标准的星座。

在近代天文学发展之前,由于受到观测能力的限制,人类只需命名太阳、月亮和数百颗恒星,以及肉眼可见的行星。但在过去的几百年中,借助望远镜,人们能够识别的天体数量激增,几乎每年都会发现更多的新天体。这就要求一个识别系统,可以明确而清晰地识别出这些天体,并给它们起一个恰当的名字,这其中便包括通过星座来确实不同的天区。伴随着20世纪早期观测天文学发展的迫切需要,以及战争阴霾的消散,专业天文学家们也开始尝试在学术研究中寻求建立战后“天空的新秩序”。

1900年前后,大多数专业天文学家都认为星座之间有一定的边界,但对具体的星座数量以及它们之间确切的边界位置能达成一致意见。尽管在这一百多年前,德国天文学家约翰·波得(Johann Elert Bode,1747-1826年)就曾在其著名的《波德星图》(Uranographia)中首次为星图增加了星座分界线,但它仍未被普遍接受。从波德时代开始,制图者们就常常徒手在星座图之间随意地画出一条蜿蜒曲折的界线,这就导致不同星图集之间差异明显,甚至自相矛盾。

在1824年出版的《天空之镜》(Urania’s Mirror)星图中,我们可以发现一些恒星被不同的星座所共享的问题,比如金牛座的角尖和御夫座的右脚上的一颗星,实际上是同一颗星,而这个错误甚至可以追溯到古希腊时期天文学家托勒密的《天文学大成》。

《波德星图》对星座的划分

(图中可以看到小熊座、天龙座、仙王座、鹿豹座,以及右下方后来被取消的驯鹿座,这些星座之间都有着不规则的蜿蜒边界。)

星图《天空之镜》中的御夫座和金牛座

(事实上,金牛座的角尖和御夫座右脚上有一颗完全相同的恒星,这颗星曾经同时被称为御夫座γ和金牛座β。)

《天空之镜》于1825年在伦敦出版,这是一套32张的卡片,每张卡片上都是优美清晰的星座图片。这一系列的星座卡片可能是为圣诞市场准备的,卡片中最亮的那些星的位置上都打有小孔,所以如果在背后放一盏灯,就能看到星座的形状。

1922年5 月,国际天文学联合会在罗马召开第一次全体会议,各国天文学家投票决定成立一个委员会,来制定一系列标准。其第三委员会(Commission 3)主要负责天体命名工作,其任务是制定与星座有关的国际标准。会议通过了一份当时天文学界公认的星座列表,其中包括有88 个星座,这项工作也为随后星座划分的标准化奠定了必要的基础。实际上,尽管委员会确立了“88个主要星座”,但却公布了89个名称,其中还包括有古希腊星座“南船座”(Argo)。不过,由于其过大的天区面积,,后来被正式划分为船底座(Carina)、船尾座(Puppis)和船帆座(Vela)。

16世纪制图家墨卡托(Gerardus Mercator,1512- 1594)天球仪中的 “南船座”(今天的现代88星座中,它被分为船底座、船尾座和船帆座三个部分)

在此之前,天文学家曾用“Scorpius” 和“Scorpio”这两个词来指代“天蝎座”,而第三委员会负责规范这些星座的命名。此次会议中,用语“Scorpius”被确定为天蝎座的标准星座名称,而“Scorpio”则被降级为其星占用语。与此同时,每一个星座都有一个由三个字母组成的缩写,以方便在变星命名中对星座的引用,如天蝎座的缩写为“Sco”。 这种缩写方式最初由丹麦的著名天文学家埃纳尔·赫茨普龙(Ejnar Hertzsprung ,1873-1967年)提出,他在同年的早些时候发表了一份类似于化学元素符号的,由两个字母组成的星座名称缩写清单。同时,作为第一个提出绝对星等概念的天文学家,赫茨普龙也注意到了恒星颜色和亮度之间的关系,这为恒星光谱光度图,即赫罗图的发现奠定了基础。尽管当时也有一些人认为,三个字母的方案,仍然不足以区分星座,因此建议扩展至四个字。但大部分天文学家依然坚持用三个字母,所以这个方案最终被正式采用,并且使用至今。