由于恒星离我们都很远，即使它们的切向速度很大，我们所能观测到的自行也非常小。用肉眼能看到的恒星，每年的自行一般都小于0.1”，而它们离我们的距离都在4光年以上。蛇夫座里有一颗10等星的自行最大，每年也只移动10″。
恒星的自行如此之小，而它们之间又相隔很远，这种自行当然很难看出来，这就相当于下面这种情况：在离你2000千米远的地方有一些苹果，苹果之间也相隔2000千米，苹果都在动，运动最快的苹果每小时在切向才移动厘米的距离。试问，你能看得出这些苹果的运动吗？
你可以自己做一个演算：月亮大约每24小时(一昼夜)相对地球转过一周，它每秒的自行是多少？15”(即1°的1／240)。如果你盯住月亮看1秒，它在天空只转过15角秒，你能察觉这个自行吗？显然不能。如果看上1分钟，它的自行便是15角分，即1°的1／4，这个自行用肉眼仍不易看出。但是，如果看上1小时，它的自行便有15°了。这么大的自行，谁都看得出来了。
按照这个道理，恒星每年的自行虽小，但如果观测的时间足够长，例如：100年，几百年，恒星的自行也会不断积累起来，成为明显可见的位置变化。
人的寿命有限，只能依靠将所看到的恒星位置和前人记录下来的位置进行比较，由此算出恒星的自行。
最早研究恒星运动的是中国人的祖先。要发现恒星的运动，就要能测定它的位置。要测定恒星的位置，就要建立坐标系。我们的祖先在战国时代就发明了赤道坐标系。西方直到16世纪才开始使用这种坐标系，比我国晚了1000千多年。赤道坐标系至今仍为国际上通用。同时，我国在西汉时代还发明了用赤道坐标系测量天体位置的仪器——浑天仪。到了唐代，我国天文学家张遂通过精密测定恒星的位置，发现了当时恒星的位置和古代记录的位置有显着的不同，这在人类历史上是第一次发现了恒星的运动。而西方是在1000多年以后，在18世纪才发现恒星的运动。
由于恒星有自行，并且各不相同，所以无论是一个星座的形状，还是各个恒星之间的相对位置，在经过很长时间之后都会有明显的变化。现在的形状和10万年前、10万年后的形状。
恒星的视向速度就不能用上述方法测量，所用的方法留在后面介绍。
从测量结果知道，着名的织女星正以14千米／秒的速度向我们运动，牛郎星则以26千米／秒的速度靠近我们，还有的恒星则以303千米／秒的高速接近我们。也有的星在离开我们，例如：金牛座。(皆宿五)正以54千米／秒的速度离开我们。有的恒星离开我们的速度甚至高达547千米／秒。子弹的速度不到每秒2千米，火箭的速度也只有每秒10几千米，两相对比，就可以看出这些恒星接近和离开我们的速度有多大了。
至于我们的太阳，它也没有躺下来睡觉，它正带着我们(连同整个太阳家族)以250千米／秒的速度绕着银河系中心运动。
上面说的是不是宇宙里的最大的速度呢？远远不是。在后面将会看到，在银河系以外，还有着不计其数的“神行太保”，它们的速度大得让你可能不敢相信。
看了前面所说的，一些恒星正在以很高的速度接近我们，你也许会有些担心：它们会不会和我们相撞？如果你没有忘记前面说到的恒星间的距离多么的大，以至于对比之下恒星就小得多么可怜，你就丝毫不会担心了。如果用同样的比例把这两种数量缩小，恒星和太阳都缩成蚊子那么大，那么，这些“蚊子”之间的平均距离就有几百千米，相距这么远的蚊子会相撞吗？可能性是极小极小的。
成双成对的伴侣
光辉灿烂的太阳傲然独踞于它的宝座之上。九大行星、卫星及其他的小天体像子孙一样簇拥在它的身旁。就这样，太阳带着它的家族在漫无边际的宇宙中尽情地遨游。虽然如此，它或许会感到苦恼，因为它是孤单的，没有像它一样发光的伴侣依偎在身旁。也许它将孤身独居地过上几亿年、几十亿年，直至生命的终结。那么其他恒星也像太阳这样孤独吗？它们难道没有自己的亲密伴侣吗？
北斗七星是大家熟悉的星座。让我们看看开阳星(大熊座e星)吧，它就是从勺柄倒数过来的第二颗星。如果天空晴朗五月，便会发现在它附近有颗暗淡的小星(中名“辅”)。辅星和开阳星靠得很近，仿佛是依偎在它的身旁。人们就把它俩叫做“双星”。在秋夜南方天空里有1个不太显眼的摩羯座，在它最西端的那颗摩羯座a星也是1颗双星。它俩靠得比开阳星还要近，只有眼力好的人才能看得清。关于双星的来历这里面还有一段有趣的故事哩。
11月夜空，英仙座里有一颗第2亮的星，名叫大陵5(英仙座B星)，它是1颗2等星。平时它的样子没有什么特别之处，可是有的时候它的行为却颇为古怪。因为它的亮度居然会发生变化，在5个小时的时间内它慢慢地暗下去，变成3.5等星，再过5个小时之后它又恢复到原来的样子。在古代，阿拉伯人很可能曾经注意到它这个古怪的行为，对它变化莫测的样子感到畏惧，把它比作神鬼的象征，于是魔星这个名字就从那时一直传下来了。到1782年，英格兰有个聋哑年青人古德立克开始研究这颗魔星。在科学家面前，魔星是吓不倒人的。这个年轻人做了多次的观测，画出了它的亮度变化，隋况之后，发现大陵5的亮度变化极有规则，每隔2天20小时49分就重复变暗一次，简直像时钟那么准确。经过分析，他认为这个魔星不是一颗星，而是一颗亮星和一颗暗星在一起互相转圈子，就像日食一样，当暗星走到亮星的前面，挡住亮星一部分光的时候，星光就变暗了。于是，魔鬼的真面目被揭穿了。
开始很多人不相信这种看法，包括发现天王星的赫歇耳在内。他说他用望远镜一再观测，总是只看到一颗星，后来他的看法有了改变，因为他在测量恒星视差时，选了好多靠在一起的星作为研究对象，结果恒星视差没有观测到，却意外发现有些靠得很近的两颗星互相绕着转圈子。从此以后，双星就成了天文学家热心研究的对象。至今已经记录了7万颗双星。它们互相转绕一圈的时间有的只要几小时，有的却长达几万年、几十万年。
并非所有靠在一起的两颗昆都是真正的双星。有时两颗星似乎靠得很近，实际上它们在空中相隔甚远，相互之间毫无关系，例如：摩羯座。星，只是由于视线方向相近之故，真双星则是两颗在空间距离很近的星，它们相互吸引并围绕着其公共的质心转动，同时在空中一起游荡，形影不离。
人眼的分辨力是有限的，望远镜则是观测双星的有力工具。口径越大，分辨双星的本领就越高，同时它又能测定双星之间分开的角度是多少。还是拿开阳星来说吧，原先肉眼所见的是一颗星，而在望远镜里竟分成了两颗星。它们相距14″，相当于400个天文单位，这是真双星。事情并不到此为止，当人们分别观测它每颗星的光谱时，发现它们的光谱会发生变化：有时光谱和正常星一样，有时一条光谱线分成两条，一条向红端移动，一条向紫端移动，变化极有规则。根据光谱知识知道，光谱线的移动是由于光源在视线方向上有运动。当光源向我们来，谱线就紫移，反之则红移。但是一颗星怎么可能在向我们驶来的同时又离我们而去呢？如果把一颗星解释为相互绕转的两颗星，就能满意地解释这种现象，这种用分光方法发现的双星叫分光双星。由于它们相距太近，人们无法直接在望远镜里分辨清楚，就又用同样方法去观测那颗魔星，发现它也是分光双星。这就完全证实了古德立克的预见。大陵5的两颗星的轨道面几乎就在视线方向上，所以才能发生一星掩住另一星的交食现象。这类分光双星又称食双星，因其光度会发生变化，故又称食变星。
研究双星有很大的用处，首先可以用它去“秤”出恒星的质量，比如天狼伴星的质量。在100多年前，谁也不曾知道天狼星会有一个伴侣。1834年，白塞耳开始怀疑起天狼星来了。因为它在天空中走的路径不像一般恒星那样是直线，而是一种波浪形的路线。随后的观测证实了天狼星附近一定有一颗看不见的伴星存在，它俩互绕一圈的时间是50年。事隔28年后有人用新造的望远镜终于看到了这颗暗的伴星，它正好就在人们预测的位置上。这个消息像发现天王星一样，又一次轰动了天文界。有人又对南河三(小犬座。星)进行计算，30年之后它的伴星也被人发现了。这充分说明，万有引力定律不仅适用于太阳系，而且适用于恒星世界。
近年来人们对双星的注意力有增无减，尤其是对于一种叫做密近双星的系统，更有特殊的兴趣。这种双星的两颗星的间距很小，小到可以和它们的大小相比，甚至两颗星几乎要碰到一块儿。由于这个原因，它们相互吸引力很大，以致使它们本身的形状从圆球形拉长为鸭蛋形。在它们相互绕转的时候，两个蛋尖总是相对着，同时本身又在自转，就像两个摔跤对手一样，一边相互绕着圈子，——边紧紧地盯住对方，十分有趣。天琴座B属此类。它的一颗是较大的B型巨星，另一颗是较小的F型星。它们互绕一圈要13天，更有意思的是，它们都有一股气体物质流出来，并且还有一个旋转的、同时又向外膨胀的气体环包在它们外面科学家们认为，研究密近双星对解决恒星演化问题有很大的帮助。另外这种双星可能是强烈的X射线发射者，甚至有人认为它们之中可能有一个使科学家们极感兴趣的看不见的.“黑洞”存在。
成群结队的聚星
除了双星以外，天空里还有3颗；4颗、甚至10来颗星聚在一起，它们叫做聚星。双星和聚星的数目甚多。例如在太阳附近的20光年范围内约有100颗星，它们可以分别属72个双星和聚星系统。它们有的是两颗，也有多到4颗的“四合星”。据估计，双星和聚星约占恒星总数的1／3，可见这种情况是很普遍的。我们熟知的北极星、南门2、大棱5都是三合星。双子座的北河2有3颗星，而且每一颗都是分光双星，所以是六合星。上述开阳星包含的星更多：一颗是分光双星，一颗是三合星，加上辅星本身也是分光双星，所以总共是7颗星。
住在地球上的居民只能看到一个太阳。要是我们到一个双星系统去观光，一定会大饱眼福的。如果有这么一天，你能坐上宇宙飞船到最近的南门2附近游览，并且在那里住上几天，你会看到美妙的天空景色：天刚破晓，一轮橙红色的“太阳”冉冉升起，一切物体都被照得通红通红。过了一会儿地乎线上又升起另一颗更亮的“太阳”。看起来它和我们的太阳是那么地相象，颜色、亮度都相差无几，仅仅是个儿大了些。这两颗“太阳”在天空里竟相争辉，各放异彩。到夜间你也许能看到那颗比邻星，在地球上你看不见它，因为它的亮度是11等。可是在这里，它有4等星那么亮。尽管还不太亮，它还是会引起你的注意，因为它有时会突然地发亮起来，快得使你吃惊，过了几十分钟，它又突然地恢复原状……你看这天空景色是多么美妙啊！
变化多端的变星
天上大多数恒星都像太阳那样，老老实实、规规矩矩地演变着。虽然在它们上层大气中也会有波涛起伏，但在整体上并没有太大的变动，因而地球上的人们可以怡然自得地生活和工作，不必担心有那么一天太阳会突然发生剧变，从而影响人类的生存。在这些老成稳重的星星之外，却有那么一些星，它们是顽皮的、不守常规的，有时甚至会闹得闯下大祸，导致自身毁灭。由于它们共同的特征是亮度会发生变化，便得到了“变星”的名称，就像百花展览一般，变星是五花八门、种类繁多的。它们在这样的展览馆里竟相争艳、各有千秋，有的性情温顺、变化有方；有的脾气暴烈、放荡不羁。
1.造父变星：名字颇为古怪。这是因为在这类变星中仙王座δ星(造父一，如图所示)是最先发现的，最有代表性的一颗，所以由此得名。
研究变星首先要做的工作是观测它的亮度，绘出它的亮度随时间变化的关系——光变曲线，然后研究光变的规律。如果它是周期变化的，就可以求出它的光变周期。比如对造父1的观测。我们可以在它周围选出一些已知亮度的正常星作为标准，然后用肉眼或仪器来比较变星和标准星的亮度，求出它在某一时刻的星等。把不同时刻的变星星等画在一张以星等为纵坐标，以时间为横坐标的图上，就得到了它的光变曲线。造父1的亮度变化极有规律：上升较快，下降较慢。每隔5天8小时46分38秒就重复一次。亮度最小时星等为4.3等，极大时为3.6等，变化了0.7等，相当其亮度增加1倍。它发亮时颜色稍为变蓝，暗时变红一些。这说明其温度也有变化。据测量，变化范围近1000度。造父变星比太阳还大而亮，都是黄色超巨星。不是所有的造父变星的光变周期都是5天。短的有1天多，长的在50天以上。大家熟知的北极星也属此类。至今，这类变星已发现有700颗之多。