第一节 遥望星空——恒星的基础知识
1. 恒星的质量
你知道古时候聪明的曹冲是怎么来称大象重量的吗？你又知道我们怎么样才能称出一个庞大天体的质量吗？是不是也可以像曹冲那样去用船称呢？恐怕再大的船也不能把一颗恒星承载起来吧！那我们到底怎么样来测出恒星的质量呢？ 它的质量又和什么有关系呢？
我们知道，恒星和我们居住的地球相离非常遥远，即使是离我们最近的恒星也远在4.2 光年之外呢！所以，我们平时只能看到它们所发出的光，要想近距离地去测它的质量那简直是不可能的。不过，既然我们离那么远也能看到它们发出的光，就说明了它们的光很强，那么我们能不能根据它发出的光来测它的质量呢？
科学证明这种方法是可行的。根据开普勒第三定律就可以计算出恒星间的质量关系。根据质光关系方法进行估算，已测出的恒星质量大约介于太阳质量的百分之几到120 倍之间，但大多数恒星的质量在0.1 ～ 10 个太阳质量，最大的恒星是HD93250星。如果质量再大就会因为爆炸而解体。
我们知道， 很多物质的质量和它的密度有关系。那么恒星的质量和它的密度有没有关系呢？我们怎么样才能测出它的密度呢？研究和计算的结果表明，恒星的密度可以根据直径和质量求出，密度的量级大约介于10 克/ 厘米（红超巨星）到1 ～ 10 克/ 厘米（中子星）。但是恒星的质量和它的密度没有关系。
2. 恒星的温度
当我们仰望夜空的时候，我们会看到有的星星很亮，有的却很弱，同时，我们还能发现有的星星是淡蓝色的，而有的是白色的。那么，恒星是不是也如此呢？如果是这样，那么它的颜色和什么有关系呢？
研究发现，星光之所以有变化是和它们的温度有关系的。就像我们在打铁坊里见到的被烧红的铁块的变化过程一样。通过几支“温度计”，天文学家测出了几十万颗恒星的表面，它等于有相同直径、相同总辐射的绝对黑体的温度。温度最高的是蓝色恒星，例如猎户表面温度可达4 万摄氏度以上，比白炽灯中的温度还要高10 多倍呢。
然而，与白矮星相比，蓝色恒星的温度还不算高。1986 年，美国亚利桑那大学的两位天文学家宣称，发现了迄今所知的最热的星KL-16，它在剧烈地颤动着，估计寿命只有1 万年左右。根据测定，其表面温度是167.3 万摄氏度！倘若我们的太阳也热到这种程度，那地球表面的温度将比炼钢炉内还高，达到2700℃，整个地球早已沸腾熔化了！
不过，在宇宙中也有不少比太阳“冷”的恒星。你知道目前所知表面温度最低的恒星是多少度吗？那就是天鹅星，它的温度只有1500 多摄氏度。还有一些还未形成的恒星，它们还没有发光的本领，完全是真正的冷星。另外还有一些面临死亡的星星，失去核能源后也只会像烧完了的煤炉那样，由白变黄、变红，最后熄灭——在宇宙空间中将冷到绝对0 摄氏度附近。
另外光谱能量分布与温度也有关，由此可以定出O、B、A、F、G、K、M 等光谱型。温度相同的恒星，体积越大，总辐射流量（即光度）越大，绝对星等越小。恒星的光度级可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ，依次称为超巨星、亮巨星、巨星、亚巨星、主序星、矮星。
太阳的光谱型为G2V，颜色偏黄。总之，恒星表面温度相差极为悬殊，而太阳稳居中游。
3. 恒星的运动
有人说恒星之所以称之为恒星是因为它们是恒久不动的，它们在宇宙中存在的位置和角距离也是永恒不变的。这样的说法正确吗？
其实，世间万物无不都在运动，其他天体也好，恒星也好，它们都是在不断运动着的。只是不同恒星运动的速度和方向不一样，它们在天空中相互之间的相对位置会发生变化，这种变化称为恒星的自行。全天恒星之中，包括那些肉眼看不见的很暗的恒星在内，自行最快的是巴纳德星，达到每年1031 角秒。一般的恒星，自行要小得多，绝大多数小于1 角秒。
恒星自行的大小并不能反映恒星真实运动速度的大小。同样的运动速度，距离远看上去就很慢，而距离近则看上去很快。因为巴纳德星离开我们很近，不到6 光年，所以真实的运动速度不过8 8 千米/ 秒。
恒星的自行只反映了恒星在垂直于我们视线方向的运动，称为切向速度。恒星沿我们视线方向也在运动，这一运动速度称为视向速度。巴纳德星的视向速度是-108 千米/ 秒( 负的视向速度表示向我们接近，而正的视向速度表示离我们而去)。
除自行运动外，恒星还有“相互绕公共中心的运动”和相对于太阳的运动两种形式。
恒星的空间运动，由三个部分组成。第一是恒星绕银河系中心的圆周运动，这是银河系自转的反映。第二是太阳参与银河系自转运动的反映。在除去这两种运动的反映之后，才真正是恒星本身的运动，称为恒星的本动。
4. 恒星的分布
在我们学习生物和物理、化学课程的时候，老师会给我们讲生物DNA的分布，原子、分子的空间分布等，那么，作为天体中一分子恒星它是如何分布的呢？和我们以前所了解的那些物质的分布情况有什么联系吗？
在银河系中有1000 多亿颗恒星，除了单独的恒星之外，联星系统可以是两颗或更多的恒星受到重力的约束而在轨道上互绕着，最普通的联星系统就是联星，但是三颗或更多恒星的系统也有被发现。而因为轨道要稳定的缘故，这些联星系统经常会形成统一的共轨联星。
也存在着更大的、被称为星团的集团：范围从只有几颗恒星的星协，到最庞大的拥有数十万颗恒星，称为球状星团。
联星系统是长期处在特定重力场约束下的恒星集团，通常都由巨大的O 型和B 型恒星（根据恒星光谱把它们分为七类：O 型、B 型、A 型、F 型、G 型、K 型、M 型）组成，而且80% 的恒星是联星系统的多星系统。单独恒星的部分因为更小的天体被发现而有所增加，仅有25%的红矮星被发现有伴星。因为85% 的恒星是红矮星，所以在银河系内多数的恒星都是单独的。
恒星在宇宙中的分布是不均匀的，并且通常都是与星际间的气体、尘埃一起存在于星系中。一个典型的星系拥有数千亿颗的恒星，而在可观测的宇宙中，星系的数量也超过1000 亿个。过去相信恒星只存在于星系之中，但在星系际的空间中也已经发现恒星。天文学家估计宇宙至少有700 亿颗恒星。
除太阳之外，最靠近地球的恒星是半人马座的比邻星，距离是4.2 光年。光线从半人马座的比邻星要4.2 光年才能抵达地球。在轨道上绕行地球的航天飞机速度约为8 千米/ 秒( 时速约3 万千米)，需要15 万年才能抵达那儿。像这样的距离，包括邻近太阳系的地区，在星系盘中是很典型的。在星系的中心和球状星团内，恒星的距离会更为接近，而在星晕中的距离则会更遥远。
由上我们知道了恒星的分布和它们运动之间的距离有关系，其实这和物理化学中的分子、原子的分布是有些相似的。
5. 恒星的大小
尽管用肉眼看起来恒星似乎都是一般大的亮点。但是实际上恒星的体积大小相差有很大的悬殊。太阳在恒星中只是中等大小而已。
有比太阳直径大千倍以上的恒星，也有直径仅为太阳的百分之一甚至更小的恒星（如天狼星的伴星为白矮星，其直径与太阳直径之比只有0.008，中子星更小得多）。
既然恒星有大小之分，那么天文学家是怎样测出恒星的大小的呢？
原来，在天文学上可以采用干涉法和月掩星法等方法，先测出恒星的角直径，从而可以求得恒星的真直径。天文学家根据双星的轨道资料也可以得到某些恒星的直径，也可以根据一些恒星的光度和温度来推算其直径。
第二节 解读宇宙之子——恒星的诠释
1. 恒星的距离
在前面我们探讨了恒星的运动，恒星在以同样的速度运动时，距离远就看上去慢一些，而距离近则看上去快一些。所以，我们知道恒星的运动和它的距离是有直接关系的。那么，我们怎么去测量恒星与我们的距离呢？是不是也可以用传统的那些测量方法呢？
要想计算恒星的距离，首先得知道一个距离单位——光年。光年就是光在一年当中所走过的距离。我们知道光速是30 万千米/ 秒。那么光在一年当中所走过的距离大约有10 万亿千米。天文学家用它作为测量天体距离的单位。
