古人很早就发现，天上的绝大多数星星相互之间的位置在几十年甚至几百年的时间里都没有什么变化，只有少数几颗星会在这个恒定不变的背景中做相对运动。他们认为后者是在运动的，称之为“行星”，而将前者称为“恒星”，顾名思义就是不动的星。然而，恒星其实却在不停地运动着，速度可高达几十千米每秒，甚至更快，只不过距离太远，很难在短时间内觉察出它们相对位置的变化。如果把恒星在当代的位置与古代星图、星表里所列的位置相对照，就可以发现有些恒星的位置确实在变动。
速度包含大小和方向两个方面。天文学上通常把天体的运动速度分解为两个方向的分量：一个是沿观测者到天体的视线方向的分量，称为“视向速度”，以千米每秒为单位；一个是与视线垂直方向的分量，称为“切向速度”，以角秒每年为单位。切向速度投影在天球上就表现为“自行”，也就是我们看到的天体在天球上位置变化的速度。相隔一段比较长的时间，精确测定同一颗恒星在天球上的位置，可以确定该恒星每年在天球上移动的角度，即恒星的年自行。肉眼可见恒星的年自行大多小于0.1″，目前所知自行最大的恒星是蛇夫座的巴纳德星，年自行为10.31″。即使是这颗星，也得经过350多年才在天球上移动1°，难怪古人要把恒星当作恒定不动的天体了。
恒星自行的大小并不能反映恒星真实运动速度的大小。自行与该天体到地球距离的乘积，才是恒星的切向运动速度。同样的切向运动速度，距离远看上去就移动缓慢。巴纳德星的自行较大，主要是因为它离我们较近（不到6光年），而其真实的切向运动速度只有88千米/秒，在恒星的赛跑场上其实并不算太快。
恒星沿视线方向的运动与沿切向的自行不同，它使恒星远离或靠近观测者，但不会改变观测者看到的此星在天空中的方向——即在天球上的位置。视向速度不能直接被观测到，但可以采用多普勒效应的原理，利用恒星光谱的特性来测定。通过光谱观测，人们发现巴纳德星正在向地球靠近，视向速度为108千米/秒。
恒星的视向速度和自行
通过自行和视向速度的测定，我们就可以知道恒星运动速度的大小和方向。不过，我们测得的恒星运动都是相对的，它由两部分组成：一部分是因为地球的运动，包括地球随太阳系在银河中运动而引起的恒星视运动，就像我们在行驶的车中看到周围的景物在运动一样。另一部分是恒星自身的运动，称为恒星的本动。对于一大批恒星来说，它们本动的方向和大小是杂乱无章的，因而平均值应接近于零。根据这一点，可以利用大批恒星的观测速度来确定太阳系的运动。现已知道，太阳相对附近的恒星以大约20千米/秒的速度朝着织女星附近的方向运动，在近20小时的时间内才能移动自身直径那么大小的一段距离（约140万千米）。从天文学的角度来看，这种速度实在是很慢的。（陈力）
【微博士】北斗七星的形状演变
恒星的自行虽然很小，但日积月累，久而久之仍会使恒星间的相对位置发生显著的变化。在天空中，一些星星构成的图案是我们所熟悉的，例如北斗七星。由于恒星自行的缘故，在10万年前或10万年后它的形状就和现在完全不同。
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