作者｜大雁

一年一度七月七，天上牛郎會織女。

相傳織女本是王母娘娘的外甥女，負責織出天空中的五彩雲霞；牛郎本是天上的牽牛星，因私自與織女相戀而遭王母娘娘懲罰，被貶下凡，投胎到人間的牛員外家。不久後牛郎父母雙亡，與哥嫂共同生活，後因哥嫂刻薄難容，被迫分家，獨自一人與一頭老牛相依為命。這頭老牛也是有來頭的，它本是天上的金牛星，因為在牛郎被貶時替牛郎說情，被王母娘娘一并處罰。一天，織女與衆仙女一起下凡，在河中洗澡，牛郎在老牛的指點下偷偷拿走了織女的紅色仙衣，并以此為媒妁，與織女結為夫妻，開始了男耕女織的田園生活，還生育了一兒一女，一家四口加上一頭老牛，也算是其樂融融。王母娘娘獲知織女下凡逾期不歸，查明真相，鳳顔震怒，即刻降旨，派天兵天将把織女押回天庭受審。原為金牛星下凡的老牛早早獲悉了天庭的情報，臨死前把消息透露給牛郎，讓他在織女被抓走的時候，披上自己死後留下的牛皮，即可飛上天空，追上織女。這一天果然來了，牛郎按照老牛死前留下的話，用扁擔挑着自己的一雙兒女，披上牛皮就去追被抓走的織女。眼看就要追上了，哪知王母娘娘用玉簪一劃，牛郎面前就出現了一條波濤洶湧的天河，幸福美滿的一對夫妻被阻隔在天河兩岸，織女在天河西側，牛郎挑着兩個孩子在天河東側，扁擔兩頭的籃筐裡還有兩個天真的孩子。王母娘娘念其夫妻情深、孩子可憐，允許他們每年七月初七在天河上由喜鵲所搭的鵲橋上相會。據說這天大雨如注，便是他們相會時流下的眼淚。

圖1. 七月初七牛郎織女鵲橋相會。（圖片來源于網絡）

一些古代神話把地上的故事與天上的星星聯系起來。這個故事中的牽牛星，就是天鷹座的α星河鼓二，也就是我們說的牛郎星。它旁邊還有兩顆小星星，分别是河鼓一和河鼓三。其中河鼓二最亮，在中間挑着扁擔；河鼓一稍暗，偏白，離河鼓一稍遠一點點；河鼓三偏紅，離河鼓一稍近一些。三顆星大緻呈一條線，并大緻指向河對岸上遊的織女星，勾勒出他們追趕織女的軌迹。故事中的金牛星，就是金牛座的α星畢宿五。織女星就是天琴座的α星織女星，而天河上的鵲橋，就對應着天鵝座的天津四以及旁邊的天津一、天津二、天津九等星星。天河就是銀河，“河水”從河中央的天津四流過。古代的人們仰望星空，把天上星星的排列想象成人間的故事，寄托着人們對美好愛情和幸福生活的追求。

圖2. 星空中的夏季大三角及其所代表的牛郎織女的故事。（圖片來源于網絡）

七夕是個相聚的日子，也是一個浪漫的日子。每當提到牛郎織女的故事，我們常聽到的聯想是：牛郎星距離我們16.8光年，織女星距離我們25.3光年，它們彼此相距大約16.4光年；就算可以按光速走，牛郎星到織女星也需要16.4年之久。然而，很少有人關注牛郎星旁邊的兩顆小星星，它們距離地球有多遠？它們與牛郎星真的靠得很近嗎？如果按照光速飛行，這一雙兒女又需要多久才能見到媽媽？

我們所常說的星座，是宇宙中的星星在天球上的投影，進而劃分出的不同區域。天球就是以觀察者為球心、以無窮遠為半徑的巨大球面，星星在天球上的投影，就是表達它們所在位置的最直觀的方法。根據兩顆星的角度（赤經、赤緯）和距離關系，通過把天球坐标系中的兩點位置轉換為三維直角坐标系中的兩點位置，就可以很容易計算出它們之間的距離。按照上述方法計算，牛郎星和織女星之間的距離為14.8光年，而不是16.4光年；很少有人注意到的河鼓一與河鼓三之間的距離為416.1光年，這麼說，這個扁擔也算得上一個超級扁擔了；扁擔前面的籮筐裡的河鼓三，距離織女星439.5光年；而後面籮筐裡的河鼓一，距離織女星28.8光年。這麼說，牛郎和他的一雙兒女們，并不像我們所看到夜空中的三顆星那樣“離得很近”，因為我們的視線無法分辨恒星的距離，我們所看到的隻是它們在無窮遠的天球上的投影而已。

圖3. 聚焦于不同距離，照片中遠近不同的景物，呈現不同的清晰度。

用雙筒望遠鏡觀察星空，是一種簡單易行的方法。在夏季的夜晚，東方的星空最顯眼的就是由織女星、天津四和牛郎星組成的大三角，這三顆星比較亮，很容易用肉眼看到它們。當你用雙筒望遠鏡望向牛郎星，你會驚訝地發現，牛郎星旁邊還有很多密密麻麻的小星星，而那“一雙兒女”恰好同時落在視野中，其中偏紅色的河鼓三在扁擔的前面，偏白色的河鼓一在扁擔的後面，三顆星聯線指向遠處的織女星。雙筒望遠鏡中間有一個旋鈕，可以對望遠鏡的聚焦位置進行微調。就像照片中的景物一樣，當你聚焦在近處的景物時，遠處的景物就會變得模糊；當你聚焦在遠處的景物時，近處的景物就會變得模糊。雙筒望遠鏡也是一樣，調節中間的旋鈕，可以調節視野中某一個星星的清晰度。細心的觀察者可以發現，望遠鏡視野中的河鼓一、河鼓二、河鼓三這三顆亮星，不能調整到同時清晰。這是為什麼呢？

圖4.典型的折射望遠鏡成像原理圖。（圖片來自網絡）

望遠鏡是用一個目鏡和一個物鏡組成的光學系統，典型的折射望遠鏡的工作原理都是由凸透鏡作為物鏡先在焦點附近成一個倒立、縮小的實像，再由凸透鏡作為目鏡再成一個倒立、放大的虛像，從而達到放大的目的，中間加上一個棱鏡就可以把像正立過來。物鏡焦距較大，目鏡焦距較小，一般來說，二者焦距重合。通過雙筒望遠鏡中間的調焦旋鈕，可以微調物鏡和目鏡的距離，使遠近不同的物體在望遠鏡視野中的成像清晰。遠近距離相對差别較大的兩個物體，無法在視野中同時清晰地成像。河鼓一距離我們44.7光年，河鼓二距離我們16.8光年，河鼓三距離我們460.7光年。因此，在用雙筒望遠鏡觀察河鼓一、河鼓二、河鼓三這三顆星時，如果調整旋鈕使河鼓三清晰，河鼓二和河鼓一就變成了模糊的。 也就是說，用雙筒望遠鏡，可以看到三顆星不能同時清晰地成像在視野中，原因就是它們的距離相對差别太大。這一典型例子之所以典型就在于，這三顆星恰好可以落在雙筒望遠鏡的視野中，而且亮度差不多。其實星空中類似的例子還有很多，用心觀察星空的小夥伴，可以采用這種方法選擇典型目标，來檢測一下星空中看上去 “離得很近”的星星，實際上它們的距離差别很大。

圖5.河鼓一、河鼓二、河鼓三在視野中的位置以及它們的實際距離。

七夕來臨之際，我們對牛郎織女的順利相會充滿樂觀期待。既然以光速飛行都需要至少十幾年才能彼此相會，那麼我們還可以采用《星際穿越》中“時空折疊”的方法來幫助他們，通過蟲洞到達彼此的地方，讓牛郎織女能在既定時間相會，讓牛郎的一雙兒女也能在既定時間見到媽媽。

- 作者信息 -

大雁，有情懷的空間物理學博士，關注科普的一線科學家。

排版 | 蘿蔔娟

審核 | 六朵 蒼翼蝴蝶 淡定珠子

封面圖片來源于網絡

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