恒星
héng xīng
恒星是一个巨大的高温气体球，主要由氢和氦组成，因核心处的核聚变释放能量而发光。
Definition
恒星是一个巨大的、炽热发光的气体球，它在自己核心深处制造光和热；太阳是离地球最近的恒星。更准确地说，恒星是一个由自身引力维系在一起的巨大等离子体球，主要由氢和氦组成，靠核心的核聚变提供能量，其颜色反映了表面温度，蓝色恒星最热，红色恒星最冷。恒星处于流体静力平衡状态，聚变加热气体所产生的向外压力，与引力向内的拉力相互抵消，恒星的结构几乎完全由其初始质量决定。恒星的光度遵循斯特藩、玻尔兹曼定律 $L = 4\pi R^2 \sigma T^4$，恒星按光谱型从热到冷分为O、B、A、F、G、K、M型。
Example
你在夜空中看到的恒星本质上都和太阳一样，只是因为距离太远而显得很小；离太阳最近的恒星也在 $4$ 光年之外。太阳表面温度约为 $5{,}500^\circ\text{C}$，看起来呈黄白色；猎户座的参宿七呈蓝白色，温度高于 $10{,}000^\circ\text{C}$；参宿四则呈红色，温度较低，约为 $3{,}300^\circ\text{C}$。一颗半径是太阳两倍、表面温度相同的恒星，其光度 $L = 4 L_{\odot}$，因为光度与 $R^2$ 成正比；而如果温度翻倍，光度则会变为原来的 $2^4 = 16$ 倍。
Key Insight
恒星会闪烁，是因为它们的光穿过了地球上不断流动的空气，而不是恒星本身在忽明忽暗；行星几乎不怎么闪烁，因为它们呈现的是微小的圆面而不是一个点。一颗恒星在我们看来的亮度，既取决于它本身真正的光度，也取决于它的距离，所以一颗看起来暗淡的恒星，也可能是一颗距离极其遥远的巨星。质量决定了恒星的命运：一颗 $0.1$ 个太阳质量的恒星可以燃烧数万亿年，而一颗 $20$ 个太阳质量的恒星却会在不到 $10$ 百万年内耗尽核心的氢，因为光度大致按 $M^{3.5}$ 增长。