变星是天文爱好者重要的观测对象。一般爱好者观测变星主要采用目视观测的方法,亮于6等的变星可以直接用肉眼观测;棱镜双筒镜可以用来观测7.5等~8.5等的变星;口径8厘米~10厘米的小望远镜可用于观测10等~12等的变星。
变星观测最基础的工作是确定它们的亮度,目视观测变星时确定变星亮度的方法有三种:内插法、分级法和分级—内插法。无论使用三种方法中的哪一种,都需要选择一些亮度稳定的恒星作为“比较星”,把变星的亮度与比较星的亮度进行比较,从而估测出变星的星等。
内插法,又称皮克林法,较为简便。在将要测定的变星v附近选两颗亮度稳定的比较星,一颗a比v亮一些,另一颗b比v暗一些,观测者想象将a和b之间的亮度差分为10等分;观测v、a和b并比较它们的亮度。如果变星v的亮度恰在比较星a、b的中间,则变星的亮度估测就可以记为a5v5b。如果变星v的亮度比a星暗3等分,比b星亮7等分,亮度估测就记作a3v7b,……;如果变星v的亮度和比较星的亮度相同,比如和a星一样亮,亮度估测可记作v=a。然后,可以依据亮度估测和比较星的星等,用内插法计算出变星的星等。例如比较星a的星等是4.32等,比较星b的星等是5.18等,亮度估测是a3v7b,于是可以算得变星v的星等为4.32等+3/10(5.18-4.32)等=4.58等,或5.18等-7/10(5.18-4.32)等=4.58等。
分级法,又称阿格兰德法。用此法观测变星,即在将要测定的变星v附近选两颗亮度稳定的比较星a和b,然后反复观测、比较变星和比较星的亮度,如果观测发现比较星a和变星v的亮度相同,变星的亮度估测记为a=v。如果初看比较星a的亮度好像和变星v的相同,反复看去,觉得比较星比变星亮,意味着a比v亮1级,亮度估测就记作a1v。反复比较观测,觉得比较星a总比变星v亮,说明a比v亮2级,亮度估测记作a2v。经反复比较观测,觉得比较星a明显比变星v亮,说明a比v亮3级,记作a3v。如果初看比较星a就明显比变星v亮,那么a就要比v亮4级,记作a4v,……
然后观测比较星b和变星v,如果v比b亮,用同样的方法反复观测比较后记录下亮度估测如v1b、v2b ……。如果b和v亮度相同,就记作v=b。
如果比较星a的星等是3.53等,比较星b的星等是4.24等,亮度估测是a2v,v1b,计算时应先算出1级对应的星等数:因为a比v亮2级,v比b亮1级,所以a比b亮3级;而a和b之间的星等差是4.24等-3.53等=0.71等,可以算出1级对应的星等数为0.71÷3=0.237等。于是变星v的星等为 3.53等+2×0.237等=4.00等,或4.24等-1×0.237等=4.00等。
经过长期大量的观测训练,观测者估测亮度的单位级差——1级对应的星等数会趋于稳定,有人统计研究的结果是平均约为0.1等。另外,估测的等级还可以加入0.5级,如a1.5v等等。如果两颗比较星都比变星亮,上述分级观测方法依然有效。
分级-内插法,又称尼兰德-布拉日哥法,是熟练观测者观测变星常用的方法。观测者先用分级法估测比较星之间的亮度差,然后再利用内插法估测变星的亮度。初涉变星观测的爱好者,可以先从内插法、分级法入手,取得经验后再使用分级-内插法。
为了在观测时对比方便,比较星的位置应尽可能地靠近将要测定的变星。对于不同的颜色,人眼的敏感程度是不相同的,红色的星看上去会感觉暗一些,而蓝色的星看上去会感觉亮一些。了减少由于颜色的差异而引入的观测误差,比较星的颜色应尽可能与变星的一致或相近。因为亮度差较大时比亮度差较小时亮度估测的精度会降低,所以应选择亮度和变星亮度接近的恒星做比较星。为了更加准确地估测变星亮度,比较星可以尽量地多挑选几颗,每两颗为一组,分别将每组与待测变星作对比观测,然后再求出所有各组的平均值作为最终的结果。选取比较星既要选取一些比变星亮的,也要选取一些比变星暗的,以便三种方法都可以派上用场。
观测时,应把变星和比较星置于望远镜的视场中心附近。如果望远镜视场太小,不能在视场中心附近同时看到它们,就应来回移动望远镜,把变星和比较星分别放到视场中心来观测比较。估测亮度时,不要同时注视变星和比较星或者斜视着它们,而应分别直视着它们来估测。
为了能够获取较为完整的变光资料,应在变星亮度急剧变化的前后增大观测密度。比如食变星(请参考附录《主要变星表》http://wenku.baidu.com/view/89f5ff58804d2b160b4ec0e0.html)在亮度极小的前后亮度变化很快,应每隔1分钟或几分钟就观测一次,而在其他时段,一夜只需观测一到两次。短周期造父变星的光変周期为0.05日~1.0日,应当多安排一些观测次数,尤其是在亮度开始增大的时段,每隔1分钟或3~5分钟就应观测一次。长周期造父变星的光変周期为1日~50日,可以一夜观测一次或几天观测一次。光変周期为80日~1000日的长周期变星的亮度变化很慢,每隔几天或更长时间观测一次即可。对于新星或超新星这类变星的观测,应视需要确定合适的观测密度。
变星观测最基础的工作是确定它们的亮度,目视观测变星时确定变星亮度的方法有三种:内插法、分级法和分级—内插法。无论使用三种方法中的哪一种,都需要选择一些亮度稳定的恒星作为“比较星”,把变星的亮度与比较星的亮度进行比较,从而估测出变星的星等。
内插法,又称皮克林法,较为简便。在将要测定的变星v附近选两颗亮度稳定的比较星,一颗a比v亮一些,另一颗b比v暗一些,观测者想象将a和b之间的亮度差分为10等分;观测v、a和b并比较它们的亮度。如果变星v的亮度恰在比较星a、b的中间,则变星的亮度估测就可以记为a5v5b。如果变星v的亮度比a星暗3等分,比b星亮7等分,亮度估测就记作a3v7b,……;如果变星v的亮度和比较星的亮度相同,比如和a星一样亮,亮度估测可记作v=a。然后,可以依据亮度估测和比较星的星等,用内插法计算出变星的星等。例如比较星a的星等是4.32等,比较星b的星等是5.18等,亮度估测是a3v7b,于是可以算得变星v的星等为4.32等+3/10(5.18-4.32)等=4.58等,或5.18等-7/10(5.18-4.32)等=4.58等。
分级法,又称阿格兰德法。用此法观测变星,即在将要测定的变星v附近选两颗亮度稳定的比较星a和b,然后反复观测、比较变星和比较星的亮度,如果观测发现比较星a和变星v的亮度相同,变星的亮度估测记为a=v。如果初看比较星a的亮度好像和变星v的相同,反复看去,觉得比较星比变星亮,意味着a比v亮1级,亮度估测就记作a1v。反复比较观测,觉得比较星a总比变星v亮,说明a比v亮2级,亮度估测记作a2v。经反复比较观测,觉得比较星a明显比变星v亮,说明a比v亮3级,记作a3v。如果初看比较星a就明显比变星v亮,那么a就要比v亮4级,记作a4v,……
然后观测比较星b和变星v,如果v比b亮,用同样的方法反复观测比较后记录下亮度估测如v1b、v2b ……。如果b和v亮度相同,就记作v=b。
如果比较星a的星等是3.53等,比较星b的星等是4.24等,亮度估测是a2v,v1b,计算时应先算出1级对应的星等数:因为a比v亮2级,v比b亮1级,所以a比b亮3级;而a和b之间的星等差是4.24等-3.53等=0.71等,可以算出1级对应的星等数为0.71÷3=0.237等。于是变星v的星等为 3.53等+2×0.237等=4.00等,或4.24等-1×0.237等=4.00等。
经过长期大量的观测训练,观测者估测亮度的单位级差——1级对应的星等数会趋于稳定,有人统计研究的结果是平均约为0.1等。另外,估测的等级还可以加入0.5级,如a1.5v等等。如果两颗比较星都比变星亮,上述分级观测方法依然有效。
分级-内插法,又称尼兰德-布拉日哥法,是熟练观测者观测变星常用的方法。观测者先用分级法估测比较星之间的亮度差,然后再利用内插法估测变星的亮度。初涉变星观测的爱好者,可以先从内插法、分级法入手,取得经验后再使用分级-内插法。
为了在观测时对比方便,比较星的位置应尽可能地靠近将要测定的变星。对于不同的颜色,人眼的敏感程度是不相同的,红色的星看上去会感觉暗一些,而蓝色的星看上去会感觉亮一些。了减少由于颜色的差异而引入的观测误差,比较星的颜色应尽可能与变星的一致或相近。因为亮度差较大时比亮度差较小时亮度估测的精度会降低,所以应选择亮度和变星亮度接近的恒星做比较星。为了更加准确地估测变星亮度,比较星可以尽量地多挑选几颗,每两颗为一组,分别将每组与待测变星作对比观测,然后再求出所有各组的平均值作为最终的结果。选取比较星既要选取一些比变星亮的,也要选取一些比变星暗的,以便三种方法都可以派上用场。
观测时,应把变星和比较星置于望远镜的视场中心附近。如果望远镜视场太小,不能在视场中心附近同时看到它们,就应来回移动望远镜,把变星和比较星分别放到视场中心来观测比较。估测亮度时,不要同时注视变星和比较星或者斜视着它们,而应分别直视着它们来估测。
为了能够获取较为完整的变光资料,应在变星亮度急剧变化的前后增大观测密度。比如食变星(请参考附录《主要变星表》http://wenku.baidu.com/view/89f5ff58804d2b160b4ec0e0.html)在亮度极小的前后亮度变化很快,应每隔1分钟或几分钟就观测一次,而在其他时段,一夜只需观测一到两次。短周期造父变星的光変周期为0.05日~1.0日,应当多安排一些观测次数,尤其是在亮度开始增大的时段,每隔1分钟或3~5分钟就应观测一次。长周期造父变星的光変周期为1日~50日,可以一夜观测一次或几天观测一次。光変周期为80日~1000日的长周期变星的亮度变化很慢,每隔几天或更长时间观测一次即可。对于新星或超新星这类变星的观测,应视需要确定合适的观测密度。