离开太阳多远就看不见它了？如何解开“太阳隐身之谜”

从半人马α恒星系统那里看太阳

看到图片中的小亮点了吗？这是在离我们4.37光年远的半人马座α恒星系统那里看到的太阳。在太阳最近的邻居那里，它已经小得跟天上的星星没什么区别了。很难想象，这个小亮点的身边有8颗绕转的大行星，其中的第三颗还诞生了智慧文明。毫无疑问，如果我们从这里继续前往宇宙深处，太阳会变得越来越暗淡，直到从我们的视野中彻底消失。那么当我们离开太阳多远就再也看不到它了呢？咱们来一步步推演计算下。

什么是视星等？

为了搞清楚最终的答案，咱们先来补习几个要用的概念。太阳为什么会从视野中消失呢？我们先啦了解一把衡量星星亮度的“尺子”——视星等。这个概念来自古希腊天文学家喜帕恰斯。它将肉眼可见的星星按亮度分为六等，最亮的20颗星定为“1等星”，勉强可见的定为“6等星”。这是一个基于主观视觉的描述体系，并不准确。

视星等

现代天文学将这套系统进行了精密化和数学化，即星等每相差5等，亮度恰好相差100倍，同时还允许星等出现小数和负数。这意味着，1等星比6等星亮100倍，每个星等之间的亮度相差约2.512倍（2.512^5≈100），星等数值越小，星星就越亮。

举个简单的例子，北极星的视星等为1.98等，天狼星的视星等为-1.46等，那么天狼星比北极星亮2.512^∣-1.46-1.98∣,=2.512^3.44，即23.8倍。再举个例子，由于我们距离太阳非常近，因此它的亮度达到了惊人的-26.74等，大约是满月亮度（-12.6等）的45万倍。正是因为太阳无与伦比的亮度，才造就了地球的白昼。

距离的平方反比定律

看看白天和文章开始图片中的太阳，我们便会明白一个道理。我们觉得太阳很亮，很大程度上是因为它离我们很近。一旦我们远离太阳，它亮度便会急剧下降。这便引出了物理学中的一条基本定律：点光源在空间中传播，其亮度与距离的平方成反比。

距离平方反比定律

这个定律也很好理解：你可以想象一个不断膨胀的巨大气球，太阳就位于这个气球的中心位置，太阳光均匀地分布在这个大气球的表面上。气球的表面积随着它的半径增加而增加，当半径距离增加2倍时，气球的面积就会增加4倍，同样的光线要铺满4倍大的面积时，单位面积接收到的光量就只剩下1/4了，当距离变为10倍时，亮度就只有原来的1/100了。所以，我们看到的太阳“视亮度”完全取决于我们离它有多远。

恒星的真实发光本领

可是问题来了，夜空中的那些恒星的看上去都远不如太阳亮，难道是它们的发光能力真的不如太阳吗？显然不是这样的。为了公平的比较恒星真正的发光能力，天文学家定义了绝对星等。当我们把一颗恒星放到距离我们10秒差距（约32.6光年）的标准位置时，它所呈现的视星等就是绝对星等。这就把所有的恒星放在同一位置上，消除了距离的影响，我们就能比较出它们的真实发光本领了。

绝对星等

举个例子，当太阳距离我们10秒差距（约32.6光年）的标准位置时，它的视星等变成了4.83等。这就是太阳的绝对星等。而当把猎户座的参宿四放在同样的标准位置时，它的视星等亮度就变成了-5.85，也就是它的绝对星等为-5.85等。这么一比较，参宿四可比太阳亮太多了。

太阳消失的距离

前面恶补了几个必须的知识点后，我们就可以推演计算出问题的答案了。在完全黑暗的，没有光无污染的环境下，人眼能看到的极限视星等就是6等星。于是，这就成了一个数学问题了：视星等为-26.74的太阳，需要退到多远就会变成一颗人类肉眼可见的极限星等6等星呢？我们来一步步的计算下。

太阳

1. 计算星等差：目标星等（+6）减去当前星等（-26.74），得到我们需要跨越的星等差：Δm = 6 - (-26.74) =32.74等。

2. 换算亮度比：我们前面已经了解过“星等每相差5等，亮度恰好相差100倍”，即每个星等亮度相差大约2.512倍。因此代入计算可得亮度比=2.512^∆m=2.512^32.74≈1.25×10^13。这意味着，当太阳变为一颗6等星时，它的亮度只有我们在地球看到的125万亿分之一。

3. 换算成距离比：根据“亮度与距离的平方成反比”，距离比就是亮度比的平方根，也就是距离比=√1.25×10^13≈3.53×10^6，即353万倍。

4. 最终结果：这个距离倍数是相对于日地平均距离而言的，也就是1天文单位的353万倍。所以太阳“消失”的距离是353天文单位。我们再将其换算成光年（1光年≈63421天文单位）也就是大约56光年。

浩瀚星空

由此，我们得出了这样的结论，当太阳离我们有56光年时，它就变成了一颗肉眼勉强可见6等星。一旦超过了这个距离，我们仅凭肉眼就看不见太阳了。

此外，这个结果也可以通过视星等（m）与绝对星等（M）的换算公式计算出来：m−M=5log10(d)−5。公式里面的d单位是秒差距，就是我们想要知道的距离。把太的绝对星等M=4.83，视星等m=6代入公式，便能得出距离d≈17.14秒差距、1秒差距≈3.2616光年，所以，17.14秒差距≈56光年。

浩瀚银河系

离开太阳56光年远，以我们人类肉眼的观测能力就再也看不到它了。然而这个距离范围跟直径超过10万光年的银河系比起来就像是一个微乎其微的“小气泡”。在银河系绝大多数地方，我们的太阳都是一颗肉眼无法察觉的普通小星星。想想看，位于太阳系中的地球和生活在地球上的我们真的是太渺小了。反过来，浩瀚的宇宙星空中还隐藏着多少和太阳一样的恒星呢？那里会不会有和我们一样仰望星空大海的智慧生命呢？