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大角星（Arcturus）是牧夫座（Bo?tes）中最亮的恒星，也是夜空中第四亮的恒星，其視星等為-0.05，僅次于天狼星（-1.46等）、老人星（-0.72等）和半人馬座α（總和為-0.27等），半人馬座α是由A星（-0.01等）和B星（+1.33等）組成的雙星系統，個別的亮度都低于大角星，只因為它們太過接近，所以肉眼無法分辨出來。大角星的亮度至少是太陽的110倍，不過這低估了它實際發出的強度，例如大角星在紅外線波段所發射的“光”，所以大角星全部發射出的能量大約達到太陽的180倍，從北半球和南半球都可以看到，位于null赤道以北19度左右（赤經：14h15m39.7s，赤緯：+19°10′56″），形成了春季大三角的一個角，角宿一和軒轅十四形成了另外兩個頂點，這個三角形連接了牧夫座、處女座和獅子座，在北半球的三月到五月之間可以看到。

“Artcurus”這個名字來自希臘語，意思是“熊的守護者”，指的是它靠近大熊座尾部的位置，1603年，德國天文學家約翰·拜耳 (Johann Bayer) 將大角星命名為α?Bo?tis，拉丁語為Alpha?Bo?tis，此后，又經過國際天文學聯合會對恒星專有名稱進行編目和規范，“Arcturus”被正式收錄在IAU的星名目錄中。

大角星是除了null和null之外，人們在白天用望遠鏡觀測到的第一顆恒星。1635年，法國數學家兼天文學家讓-巴蒂斯特·莫蘭（Jean-Baptiste Morin）在白天用望遠鏡觀測到了它，其距離太陽相對較近，大角星距地球約36.7光年（根據依巴谷衛星測量數據），是一顆光譜類型為K1.5 IIIpe的紅巨星，其屬K2III型橙巨星，質量是太陽的1.08±0.06倍，但半徑已經膨脹到太陽的25.4±0.2倍，表面溫度約4400K。大角星以高速的自行運動著稱，其相對于null的速度為122千米/秒，是太陽附近一等星中自行速度最快的之一。其缺乏硅、鋁和鐵等普通元素，但α元素相對豐富，在空中運行時，會伴隨微弱的振蕩現象（星震現象），可以以此輔助計算其質量和半徑。

命名

名稱由來

“Artcurus”這個名字來自希臘語，意思是“熊的守護者”，指的是它靠近大熊座尾部的位置，自公元前約700年赫西俄德時代起，它就以這個名字被人們所知。希臘人認為這顆星是大熊座和小熊座的守護星，它們都在大角星所在的牧夫座（Bo?tes）附近。1603年，德國天文學家約翰·拜耳 (Johann Bayer) 將大角星命名為α?Bo?tis，拉丁語為Alpha?Bo?tis。

標準化

2016年，國際天文學聯合會（International Astronomical Union，IAU）的美國天文學家埃里克·瑪瑪杰克（Eric Mamajek）發起組織了一個星名工作組（Working Group on Star Names，WGSN），旨在對恒星的專有名稱進行編目和規范，該工作組于2016年7月發布了第一份公告，其中包括WGSN批準的前兩批恒星名稱表，而Arcturus（大角星）也在其中，此后，“Arcturus”被正式收錄在IAU的星名目錄中。

位置

大角星的視星等為-0.05，是北半球最亮的恒星，也是夜空中第四亮的恒星，從北半球和南半球都可以看到。它位于天球赤道以北19度左右（赤經：14h15m39.7s，赤緯：+19°10′56″），因此在北方的春末或南方的秋天都能看到它，在4月27日午夜和6月10日晚上9點，大角星運行到最高點，使它成為夜空中最容易觀測的恒星之一。

從北半球看，尋找大角星的一個簡單方法就是找到北斗七星斗柄所在的弧線，然后沿著這條線繼續下去，就能找到角宿一（處女座α，Spica），繼而看到大角星。大角星也形成了春季大三角座星系的一個角，角宿一和軒轅十四（獅子座α星，Regulus）形成了另外兩個頂點，這個三角形連接了牧人座、處女座和獅子座，在北半球的三月到五月之間可以看到。另外，如果再加上獵犬座的常陳一，排列成一側視之鉆石形狀，也稱為春季大鉆石。

觀測

大角星是除了太陽和超新星之外，人們在白天用望遠鏡觀測到的第一顆恒星。1635年，法國數學家兼天文學家讓-巴蒂斯特·莫蘭（Jean-Baptiste Morin）在白天用望遠鏡觀測到了它，甚至在1911年，有一篇文章介紹了如何更進一步在白天（日落時或日落前）用肉眼觀察大角星。大角星有很高的固有運動速度，其運動情況最早是在1718年由英國天文學家埃德蒙多·哈雷（Edmond Halley）爵士發現的。

美國天文學家羅伯特·伯納姆（Robert Burnham Junior）也注意到，從一顆繞大角星運行的行星上看，幾乎所有的恒星都在以巨大的固有速度進行運動，在距離大角星10光年的范圍內，有10個已知的恒星系統（與距離太陽10光年的數量相似）。大角星離太陽最近，它在大約50萬年前變得可見，但再過50萬年，它就會在向處女座移動的過程中從視野中消失。

離大角星最近的恒星是距離其10光年范圍內唯一明亮的恒星右攝提一（牧夫座η，Muphrid），這顆視星等為2.68的恒星位于大角星以西幾度，它與地球和大角星的距離相同。牧夫座η距離大角星只有3.3光年。對于大角星來說，牧夫座η的星等大約是-21/2（類似于從地球上看到的木星），而從牧夫座η的位置看，大角星比從地球看金星要更亮。

物理特性

大角星是一顆正在演化和老化中的紅巨星，約比太陽大25倍，由于這顆恒星的能量分布在如此巨大的表面積上，其表面溫度通常較低，比太陽低約1500℃，這表現為它呈橙色，但它的表面積大得多，導致能量的輸出速度是太陽的105倍。大角星的恒星分類為K1.5 IIIpe，其作為天空中最亮的k型巨星，是可見光譜圖集的主題，該圖集于1968年出版，由威爾遜山2.5米望遠鏡的庫爾德光譜儀拍攝的照片光譜制成，是恒星光譜的重要參考標準。

根據依巴谷衛星（Hipparcos）的數據，大角星距離地球約36.7光年（11.26秒差距），視差誤差范圍為0.54毫弧秒，換算成距離誤差范圍為±0.23光年（0.069秒差距），比參宿四或心宿二等其他紅巨星近得多，這也意味著它在空中進行著快速運動，相對于太陽系，它大約每年移動約2.3″，是天空中最亮的巨星之一，約為太陽亮度的170倍。大角星的質量很難精確確定，但可能與太陽差不多，約為1.08±0.06個太陽質量，大角星可能比太陽古老得多，也很類似太陽在紅巨星階段的樣子。

據估計，大角星大約有60億到85億年的歷史，但其演化狀態存在一定的不確定性。根據大角星的顏色特征，它正在演化成為紅巨星分支，并將繼續演化直到積累足夠大的退化氦核來引發氦閃，它很可能已經消耗了核心的氫，現在正處于活躍的氫外殼燃燒階段。然而在1998年，法國天文學家卡波內爾（Charbonnel）等人將其略微置于水平分支之上，并指出它已經完成了氦閃階段。

自行運動

大角星以其高固有運動速度而聞名，相對于太陽系以122千米/秒的速度運行，除了南門二以外，它的自行速度比太陽附近的任何1等星都要快速，最接近地球的時刻將在大約4000年后發生，屆時這顆恒星與地球的距離將比現在近百分之幾光年，而在古代大角星更靠近星座的中心。而且大角星被認為是一顆古老的盤狀恒星，似乎與其他52顆這樣的恒星一起移動，被稱為大角星流。這些恒星不隨銀河系圓盤上的恒星群一起運動，相反，它們在圓盤上垂直切割，以比銀河系中其他恒星更快的速度和不同的角度移動。由于這個原因，大角星最終會移出觀測視線，數百萬年后，地球上的觀測者將無法看到大角星，或者至少肉眼無法看到它。

星震現象

作為天空中最明亮的星星之一，大角星一直是星震學等新興領域研究的對象。1988年4月和5月，西班牙天文學家貝爾蒙特（Jesús Alberto Belmonte）和他的同事們進行了一項關于大角星徑向速度（光譜線多普勒頻移）的研究。結果顯示其存在變化，變化頻率約為幾微赫茲（μHz），而最高峰對應的頻率為4.3μHz（每2.7天），振幅為60ms?1，并且存在約5μHz的頻率分離，于是他們提出大角星變化的最合理解釋是恒星的振蕩現象（星震現象）。通過星震現象測量的結果可以直接計算出大角星的質量和半徑，得到的數值分別為0.8±0.2個太陽質量和27.9±3.4個太陽半徑，雖然這種模型不夠精確，但仍然可以作為其他模型的有用檢驗。

從這顆依巴谷衛星的觀測結果來看，大角星現在的變化幅度很小，在8.3天內變化幅度約為0.04等，其表面有輕微的振蕩，這是紅巨星常有的特征。除此之外，還有一個特別的發現：因為眾所周知，一顆巨星越紅（越接近或在M光譜類內），它的變化就越大。例如米拉變星（Mira variables）這樣的極端案例，其在數百天內就經歷了巨大的波動；而大角星并不是很紅，它的周期短、范圍小，是一個介于變化性和穩定性之間的案例，它被歸類為新疑似變體（NSV），編號為NSV 6603。

元素豐度

大角星的巨大亮度使得獲得非常詳細的光譜和確定其化學成分成為可能。大角星缺乏在恒星中形成的普通元素，如硅、鋁和鐵等，它所含的這些元素只有太陽的五分之一。這些元素在恒星內部形成，在恒星爆炸時混合到星際介質中，并被合并到后代的恒星中。那些原子序數比氦高的元素被天文學家稱為“金屬”。大角星的α元素相對鐵元素豐富，但金屬豐度只有太陽的三分之一，被認為是II星族恒星。大角星也略微缺乏金屬，這表明它是一顆非常古老的恒星，屬于較老的恒星群，也是銀河系厚盤上的一顆恒星，像它這樣的II星族恒星只占太陽系附近所有恒星的4%左右。

可能存在的行星

依巴谷衛星的觀測結果還表明，大角星可能是一顆雙星，而伴星的亮度大約是主星的20倍，其軌道距離很近，達到了人類所能辨別的極限。1993年，對畢宿五、大角星和天王星的徑向速度測量表明，大角星表現出長周期的徑向速度振蕩，這可以解釋為一個次恒星伴星。這個亞恒星物體的質量將是木星的近12倍，它與大角星的軌道距離與地球與太陽的軌道距離大致相同，為1.1天文單位。然而，所有被調查的三顆恒星都顯示出相似的振蕩，產生相似的伴星質量，但這種變化可能是恒星固有的，而不是由于伴星的引力效應。

文化意義

希臘神話

大角星與兩個不同的希臘神話故事有關。在其中一個廣為人知的故事中，它與牧夫座和大熊座（大熊）有關，這兩個星座分別代表了阿卡斯（Arcas）和卡利斯托（Callisto）。阿卡斯是宙斯（Zeus）和卡利斯托的兒子，卡利斯托是狩獵女神阿爾忒彌斯（Artemis）的侍女，卡利斯托被偽裝成阿爾忒彌斯的宙斯所誘惑，并懷上了他的孩子。當宙斯的妻子赫拉（Hera）發現這段私情時，她勃然大怒，將卡利斯托變成了一只熊。在赫拉傷害阿卡斯之前，宙斯將他藏在阿卡迪亞州，阿卡斯最終成為了國王，被譽為該國最佳的獵人。有一天，他在森林中遇到了卡利斯托，卡利斯托認出了自己的兒子，試圖上前擁抱他，然而，阿卡斯只看到一只熊向他走來，正當他拔出箭準備射擊時，宙斯發現了這件事，他不忍心讓自己的兒子親手殺害他的母親，于是將母子倆變成了星座。在另一個版本中，阿卡斯變成了牧夫座（希臘人稱之為“Arctophylax”，意為“熊的守護者”），宙斯首先將他變成了一只熊，然后將他放在天空中，成為小熊座，在這兩個版本中，卡利斯托都變成了大熊座。

在另一個神話中，大角星與伊卡里烏斯（Icarius）的故事有關。伊卡里烏斯是一個來自雅典的人，酒神狄俄尼索斯（Dionysus）送給他葡萄酒作為他款待客人的禮物。伊卡里烏斯把酒給他遇到的一些牧羊人喝，他們喝得太多了，以為伊卡利烏斯給他們下了毒，所以殺了他。伊卡里烏斯的女兒埃里戈妮（Erigone）和她的狗瑪拉（Maera）發現了他的尸體，悲痛欲絕自殺了。狄俄尼索斯非常生氣，他決定用瘟疫來懲罰雅典城，直到雅典人引入了紀念伊卡里烏斯和埃里戈尼的儀式瘟疫才結束。狄俄尼索斯把伊卡利烏斯、埃里戈尼和瑪拉變成了牧夫座（伊卡利烏斯）、處女座（埃里戈尼）和小犬座α（瑪拉）星。

其他文化

除了希臘神話，大角星在其他文化背景中也具有重要意義。在史前波利尼西亞的航海中，大角星被稱為Hōkūle夏威夷王國，意為“歡樂之星”。波利尼西亞航海家利用這顆星和其他星星來引導他們的雙殼獨木舟穿越太平洋。當大角星出現在夏天的夜空中，它表明他們已經到達夏威夷群島的緯度，這使他們能夠向西航行并找到陸地。

在古代的美索不達米亞，大角星與恩利爾（Enlil）神有關，并被稱為“Shudun”，或者是在巴比倫的星表中以SHU-PA的名字出現，其起源尚不清楚。這一說法可以在公元前約1100年的《三星巴比倫星表》和后來的《MUL.APIN》中找到。

在古羅馬時期，大角星的天體活動被認為預示著暴風雨的天氣，在普勞圖斯的喜劇《魯登斯》(約公元前211年）序言中，以擬人化的大角星作為敘述者。在中世紀，大角星被認為是貝貝尼亞的一顆恒星，并與碧玉石和車前聯系在一起。在小山田圭吾 Agrippa的卡巴拉著作中，它也被列為Alchameth。

在中國古代天文星名中，“角”為東方蒼龍星象和二十八宿中的第一宿，與蒼龍之角相關，傳統釋其名義為蒼龍頭角；大角，為亢宿（蒼龍星象中的第二宿）所含星座之一。

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