我们在夜晚观星,满天的星星都像些发光的小亮点,用肉眼根本看不出它们的大小,甚至用最大的天文望远镜去看,它们仍然是些光点。实际上,星星是有大小的,而且星星之间的体积相差是非常悬殊的。

天文学家测量后发现,有些恒星的发光能力特别强,它的体积也非常大,因此它们叫做超巨星。还有些发光能力很强,个头很大的星,叫做巨星。超巨星、巨星名不虚传,体积非常大。我们的太阳和这些巨星比起来,个头算是小的,叫做矮星。大多数恒星的个头和太阳差不多,都是矮星。天文学家还发现,宇宙中有种恒星的个头非常小,甚至比地球还小,半径只有10千米。
恒星的大小是怎么被测量出来的呢?为了了解测量的原理,我们手拿一个乒乓球,伸直手臂(假定距离为1米),看看乒乓球的直径对你的眼睛所张开的角度(叫做角直径)并记下来,然后换个小皮球,再看看小皮球的角直径有多大,你会发现,球的直径越大,角直径越大。然后,你把小皮球放到两倍手臂远处(譬如说2米处)观察小皮球的角直径,你会发现距离越远,同一个小皮球的角直径越小。由此可见,球的角直径的大小和球的真实直径本身有关,也和球的距离有关。
对于恒星这样遥远的星球,它们的角直径非常小(甚至用眼睛无法分辨出来)。星球的角半径和它的真半径,以及它的距离之间的关系,可以简单地写成这样的算式:星的角半径(用“角度秒”作单位)/206265=星的半径/星的距离。这样一来,只要精心测量出恒星的角直径(除以2,便得角半径)为多少角秒,除以206265,再乘以星的距离,就可得出恒星的半径有多大了。
但是,直接测量恒星的角直径可不是一件容易的事。多年来,天文学家费尽了心力,做出很大的精密望远镜和精密量角仪器,也仅直接量出几颗超巨星的角直径。

例如,1920年,美国物理学家迈克尔逊和天文学家皮斯合作,在口径为2.5米的大望远镜上,安装一个很大的,被叫做“干涉仪”的量角仪器,测量了几颗超巨星的角直径,直接测量出鲸鱼座o(中国名为“刍藁增二”)的角直径为0.05。此外,天文学家还想了些巧妙的方法,例如1938年,美国天文学家惠特福利用月掩恒星的现象来测量恒星的角直径,他用光电光度计精确测定恒星被月亮遮掩时,亮度的变化和掩食时刻,再进一步求出恒星的角直径。
不过,大量恒星的直径是用间接的方法测定出来的。我们知道,恒星的光能(光度)是从恒星表面上发出的。就是说,恒星表面单位面积(每平方厘米)上辐射的能量,再乘以恒星表面总面积,就是恒星的光度。从物理学上得知:恒星单位面积辐射的能量等于表面温度的4次方乘以一个固定的常数 。表面积等于半径的平方乘以常数4 ,于是,光度=4 (半径)2 (表面温度)4。如果测定出恒星的光度和恒星的表面温度,那么根据上述的算式就可以计算出恒星的半径来。
总之,利用直接和间接的方法,天文学家们测定出一些恒星的半径。其结果是恒星中有体积庞大的巨人,也有个头很小的侏儒。20颗亮星中不乏恒星巨人,例如猎户座 (参宿四)的半径为太阳半径的600倍,如果换算成千米,那么太阳半径为696000千米,而参宿四的半径竞为6亿多千米!这是太阳到地球距离的4倍多!还有比它们更大的恒星,仙王座有个双星,叫做仙王座VV,这对双星中,较大主星的半径竟有1600个太阳半径。还有一颗名叫“HR237”的恒星,它的半径比仙王座VV主星的半径还大200个太阳半径。现在认为,最大的恒星是御夫座 (它也是一双星)的伴星,据说它的半径竟有3千个太阳半径那么大!

首次测定出的恒星侏儒是天狼星的伴星,它的半径是5000千米,比地球的半径还小1千多千米。有颗叫做“柯伊伯”(用一位美国天文学家的姓氏命名)的恒星,它的半径只有地球半径(6400千米)的七分之一。在恒星世界中,真正的恒星侏儒是于上世纪60年代发现的中子星,它们的半径为10千米。和它们比起来,天狼伴星还算是庞然大物呢!