1.4 量天尺和天文数字

人类经过观察和测量，认识到物质最基本属性是质量、长度和时间。这三个物理量的基本单位分别是千克（kg）、米（m）、秒（s），或者有时也常用克（g）、厘米（cm）、秒（s）单位制。

各种度量衡普遍地使用于日常生活和天文学中，但具体的计量方式又因实际情况而有不同的选择。在天文观测中，度量方式更有其特殊性。

时间

实际上，时间单位最初是利用天文观测来确定的。“1 平太阳日或 1 天（1昼夜）”是以地球相对于太阳的自转周期为基准来计量的，一个平太阳日的1/86400 为 1 秒（s）。后来人们发现地球自转不完全均匀，1960 年国际度量衡大会把时间基准改为以地球绕太阳的公转周期为参考，即规定 1900 年地球公转周期（ 回归年 ）的 1/31556925.9747 为 1s。随着精确、稳定的原子钟被制造出来，1967 年国际度量衡大会才转而采用原子时来规定国际单位制（SI）中的时间单位，即将 1 秒定义为铯-133 原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的 9192631770 个周期的持续时间。

长度（距离）

长度单位“米”最初规定为通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一。要用米（m）作单位来表述天体的大小和距离的话，那就要用到非常大的“天文数字”。例如，地球到太阳的平均距离为 1.4959787×10 ¹¹ m，这显然很不方便。因此，正如我们采用千米（km）作为日常生活中的长度单位一样，天文学中定义了一些特殊的单位作为天文学家的“量天尺”。

在天文学中，长度（距离）常用的一种单位是 天文单位 ，它定义为地球绕太阳公转的椭圆轨道的半长径。通俗地说，也就是日地平均距离。记为1 AU，即：

比天文单位更大的长度（距离）单位是 光年 （light year， ly）。1 ly就是光在 1 年时间内经过的（真空）距离。因为真空中的光速是最基本的常数之一，根据精确测定结果，1983 年国际协议确定，真空中光速为 299792.458 km/s（常近似地说，光速为 30 万km/s）。

此外，天文上还常用 秒差距 （parsec， pc）作为距离（尺度）单位：

相应地，更远的天体距离还可以用千秒差距（kpc）甚至兆秒差距（Mpc）作为单位。

顺便指出，1983 年国际度量衡大会上通过了“米（m）”的新定义：“1 米是光在真空中 1/299792458 秒的时间间隔内所经路程的长度”。

质量

起初，质量单位“千克（kg）”是 18 世纪末法国采用 1000 立方厘米纯水在最大密度（温度约 4℃）时的质量来定义的。1875 年至今则以铂铱合金制成的国际千克原器为标准。如果用千克作单位来表述天体的质量，同样又会碰到非常大的“天文数字”。例如，地球和太阳的质量分别为 5.974×10 ²⁴ kg和1.989×10 ³⁰ kg。为方便起见，天体的质量常以 太阳质量 （符号为 _{M ⊙} ）为单位：

亮度-星等

古希腊天文学家喜帕恰斯把肉眼可见的恒星分为 6 个视亮度等级，最亮的为 1 等，次亮的为 2 等，……，肉眼刚好可见的则为 6 等。把一根蜡烛放在1000 米远处，它的视亮度跟 1 等星的差不多。生理学研究表明，人眼的响应跟单位面积上接收到的天体辐射功率——照度 E 的对数成正比。普森测量发现，两颗星的星等之差（ m ₂ – m ₁ ）同它们的照度 E ₁ 、 E ₂ 的关系为： m ₂ – m ₁ ＝ -2.5·log（ E ₂ / E ₁ ）。于是，可以由测量到的照度来计算出更亮或更暗星的天体星等。星等一般对应于看上去（“视”）的亮暗程度，故常称为 视星等 。如天狼星的视星等为-1.44 ^m ，金星最亮时的视星等为-4.4 ^m ，满月的视星等为-12.74 ^m ，太阳的视星等为-26.75 ^m 等等。当前最大地面望远镜可观测到的最暗星约为 25 ^m ，哈勃空间望远镜经过长时间曝光则可观测到暗至 30 ^m 的星体。

应当指出，视星等并不能代表天体的真实辐射本领。表述天体真实辐射本领的量是光度（辐射功率）或相应的 绝对星等 。例如，太阳的光度为 L _⊙ =3.846×10 ²⁶ 瓦，太阳对应的绝对星等则是 M _⊙ =4.83 ^m 。在常见的光学波段，光度和绝对星等的换算关系大致为log（ L / L _⊙ ） = -0.4（ M - M _⊙ ）。

数目的表示和符号

在天文学中，不仅常用很大的数字，而且也常用很小的数字，读起来容易弄错，下面列举一些十进制倍数和小数的读法及符号。 DQ1jgiDYVNNVi4c2bwoDGX9XOwlF5tBcgDSXOgStXCWgzjVRw3L6HDXXa4rhTC2m