第一節(jié)恒星和星系

1、第一節(jié) 恒星和星系 v恒星恒星：由熾熱的氣體組成的，能由熾熱的氣體組成的，能夠自身發(fā)光的、球形或類似球形的夠自身發(fā)光的、球形或類似球形的天體。天體。v星系星系：像銀河系一樣，包括大量：像銀河系一樣，包括大量恒星的天體系統(tǒng)，被叫做星系。恒星的天體系統(tǒng)，被叫做星系。一、恒星一、恒星1.恒星及其自行恒星及其自行 （1）恒星的特點(diǎn) 有熾熱的氣體組成。恒星是氣體球，沒(méi)有固態(tài)的表面，有熾熱的氣體組成。恒星是氣體球，沒(méi)有固態(tài)的表面，氣體依靠自身的引力，聚集成球體或類似球形氣體依靠自身的引力，聚集成球體或類似球形 。氫約占?xì)浼s占70，氦約占，氦約占28，其余其余為碳、氮、氧、鐵等元素。為碳、氮、氧、鐵等元素。

2、 具有巨大的質(zhì)量。恒星的質(zhì)量范圍在具有巨大的質(zhì)量。恒星的質(zhì)量范圍在0.1-個(gè)太陽(yáng)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量之間。更小的質(zhì)量不足以觸發(fā)核反應(yīng)，更大的質(zhì)量則會(huì)質(zhì)量之間。更小的質(zhì)量不足以觸發(fā)核反應(yīng)，更大的質(zhì)量則會(huì)由于產(chǎn)生的輻射壓力太大而瓦解。由于產(chǎn)生的輻射壓力太大而瓦解。 能夠自身發(fā)光。能夠自身發(fā)光。 距離遙遠(yuǎn)。距離遙遠(yuǎn)。離開(kāi)我們最近的恒星是半人馬星座離開(kāi)我們最近的恒星是半人馬星座星（中星（中名名南門二），距離為南門二），距離為4.22光年。光年。 相對(duì)位置基本相對(duì)位置基本“恒定恒定”不變。如：不變。如：天琴座、天鷹座、天琴座、天鷹座、 大熊座等。大熊座等。 具有不同的光度和亮度具有不同的光度和亮度大熊座天琴座天鷹

3、座星座（2 2）恒星的自行）恒星的自行：恒星的空間速度可以分成兩個(gè)分量，即視向速度和切向速度，前者是沿觀測(cè)者視線的分量，后者是與視向速度相垂直的分量，它表現(xiàn)為恒星在天球上的位移，就叫恒星的自行。地球空間速度空間速度切向速度視向速度恒星的自行速度一般都小于每年0.1角秒，自行最快的恒星是蛇夫座的巴納德星，每年自行10.31 角秒。由此可見(jiàn)恒星不“恒”，如：大熊座的變化北斗星變遷十萬(wàn)年前五萬(wàn)年前現(xiàn)在現(xiàn)在五萬(wàn)年后十萬(wàn)年后通常用來(lái)測(cè)量天體距離的單位有：通常用來(lái)測(cè)量天體距離的單位有：光年光年光在真空中一年時(shí)間所走過(guò)的距離稱為光在真空中一年時(shí)間所走過(guò)的距離稱為1光年。光年。1光年光年=9.46081012

4、Km=3108m/s（光速）（光速）365天天/年年24小時(shí)小時(shí)/天天60分分/小時(shí)小時(shí)60秒秒/分。分。太陽(yáng)光到達(dá)地球是太陽(yáng)光到達(dá)地球是8分分18秒秒。離太陽(yáng)。離太陽(yáng)最近最近的恒星是的恒星是半人馬座半人馬座星星(比鄰星比鄰星) ，距離是，距離是4.22光年光年，牛郎星牛郎星約約16光年光年，織女星織女星約約26光光年年，北極星北極星約約400光年光年。因?yàn)槊款w恒星距離我們遠(yuǎn)近不一，它們的光到達(dá)地球的時(shí)間是因?yàn)槊款w恒星距離我們遠(yuǎn)近不一，它們的光到達(dá)地球的時(shí)間是不相同的，所以我們所見(jiàn)星空，其實(shí)是由恒星到地球的不同光不相同的，所以我們所見(jiàn)星空，其實(shí)是由恒星到地球的不同光行時(shí)間所組成的星空?qǐng)D像，反映

5、的是不同恒星的不同歷史時(shí)期行時(shí)間所組成的星空?qǐng)D像，反映的是不同恒星的不同歷史時(shí)期的面貌，稱為的面貌，稱為星空的不等時(shí)性星空的不等時(shí)性。（3）恒星的距離）恒星的距離恒星周年視差為l時(shí)的恒星距離叫做1秒差距秒差距。當(dāng)星日連線和星地連線的最大張角為1時(shí)，該星日距離長(zhǎng)度定義為1秒差距。 恒星周年視差周年視差的測(cè)定十分困難，離地球離地球最近最近的比鄰星比鄰星的周年視差僅0.767，其他遙遠(yuǎn)恒星的周年視差就更小，通常采用照相方法照相方法測(cè)定。周年視差與秒差距互為周年視差與秒差距互為倒數(shù)關(guān)系，當(dāng)周年視差愈大倒數(shù)關(guān)系，當(dāng)周年視差愈大(小小)時(shí)，恒星時(shí)，恒星距離就愈小距離就愈小(大大)。秒差距秒差距1天文單位天

6、文單位即日地平均距離，約1.4960108km，用于測(cè)定太陽(yáng)系天體的距離。1光年光年=9.46081012km63240天文單位1秒差距秒差距3.26光年=206265天文單位 天文單位、光年和秒差距之關(guān)系天文單位、光年和秒差距之關(guān)系2 2、恒星的發(fā)光和光譜、恒星的發(fā)光和光譜 恒星發(fā)光的條件：高溫、高壓 恒星的光譜：恒星星光通過(guò)分光鏡一類的光學(xué)儀器，使不同波長(zhǎng)或者說(shuō)不同顏色的光，按其波長(zhǎng)順序排列成一條光帶，就叫恒星的光譜。恒星的物理、化學(xué)性質(zhì)不同，光譜類型也不同恒星的質(zhì)量:巨大的質(zhì)量,很高的中心溫度,引起熱核反應(yīng)而釋 放大量能量.恒星的發(fā)展階段:它生命史上的某個(gè)階段有發(fā)光現(xiàn)象3、恒星的光度和亮

7、度、恒星的光度和亮度 光度和亮度 絕對(duì)星等和視星等 普森公式： m=-2.5lgE 恒星的標(biāo)準(zhǔn)距離：10秒差距秒差距 星等與距離的關(guān)系：M=m+5-5lgd4、恒星的多樣性 和聚星 星團(tuán) 變星、新星和超新星。 巨星、超巨星 位于赫羅圖的左上角 白矮星、脈沖星和中子星雙 星光學(xué)雙星物理雙星赫羅圖赫羅圖 在較短的時(shí)間內(nèi)（幾年或更短）亮度發(fā)生明顯變化的恒星。 變星分類：變星分類：幾何變星、脈動(dòng)變星和爆發(fā)變星。 A、幾何變星、幾何變星是指兩顆星的幾何位置發(fā)生變化，即二者相互遮掩而引起亮度變化的星，又稱為食變星食變星。 B、脈動(dòng)變星、脈動(dòng)變星是由于恒星的體積作周期性的膨脹和收縮而引起亮度變化的變星，約2

8、3的變星屬此類。變星變星 C、爆發(fā)變星、爆發(fā)變星是因?yàn)楹阈潜旧淼谋l(fā)現(xiàn)象而引起亮度突然變化的變星，如新星新星和超新星超新星。光度在幾天內(nèi)突然增加9個(gè)星等以上，亮度增大幾萬(wàn)倍至幾百萬(wàn)倍的變星叫新星新星： 若光度增加更大，亮度增大到1000萬(wàn)倍至l億倍以上的變星，叫超新星超新星。新星并非新出現(xiàn)的星，而是恒星演化到后期的一新星并非新出現(xiàn)的星，而是恒星演化到后期的一種現(xiàn)象種現(xiàn)象。如金牛座蟹狀星云，就是l054年一顆超新星爆發(fā)后的余跡。據(jù)我國(guó)文獻(xiàn)記載，當(dāng)時(shí)它最亮?xí)r比金星還亮，白天都能看到。(2) 脈沖星與中子星：脈沖星與中子星：脈沖星是1967年發(fā)現(xiàn)的一種新型天體。它是以很短（幾秒至百分之幾秒）的周期發(fā)

9、射出強(qiáng)烈的無(wú)線電脈沖的恒星。獵戶星云獵戶星云貓眼星云貓眼星云眨眼睛星云眨眼睛星云 就是具有強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)磁場(chǎng)的快速自轉(zhuǎn)快速自轉(zhuǎn)的中子星中子星。 中子星中子星是指由中子組成的恒星。 中子星的形成：由于中子星的形成：由于恒星演化到后期，發(fā)生超新星爆發(fā)現(xiàn)象，爆發(fā)后核心部分急劇收縮，內(nèi)部物質(zhì)在高溫高壓情況下，把電子擠入原子核內(nèi)，電子與質(zhì)子結(jié)合成中子，從而形成中子星。如前述金牛座蟹狀星云的核心，就是一顆中子星。脈沖星脈沖星蟹狀星云蟹狀星云 中子星特征中子星特征：A、具有恒星般的質(zhì)量（可達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的兩倍）；B、行星般的體積（直徑一般僅l0km左右），故密度極大，中心密度可達(dá)1014gcm3;C、且具有極強(qiáng)的磁

10、場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度高達(dá)108T（特斯拉）。5.恒星的演化(自學(xué)內(nèi)容) 二、銀河系 夏秋季節(jié)，無(wú)月的晴夜，人們?cè)谔炜罩锌吹揭粭l淡如薄紗般的白色光帶，天文學(xué)上稱為銀河，我國(guó)民間稱為天河，西方稱為MILK WAY。 我們?nèi)庋劭匆?jiàn)的所有恒星，以及許許多多因?yàn)樘刀庋劭床灰?jiàn)的恒星，還包括我們的太陽(yáng)和太陽(yáng)系在內(nèi)，都屬于一個(gè)巨大的恒星系統(tǒng)，即銀河系。銀河系中還包括許多星團(tuán)、星際介質(zhì)和星云。 （一）銀河系的形狀和結(jié)構(gòu)1、銀河系的形狀側(cè)視：球形俯視：漩渦狀核球銀盤銀暈銀冕8 8 銀道面銀冕核球核球俯視俯視銀河系的形狀，它是一個(gè)旋渦狀結(jié)構(gòu)旋渦狀結(jié)構(gòu)的星系。它是由于恒星圍繞中心旋轉(zhuǎn)繞中心旋轉(zhuǎn)形成的。銀河系物質(zhì)分布不均

11、勻物質(zhì)分布不均勻，在銀盤上由核心向外延伸出4條旋臂條旋臂（恒星密集區(qū)），分別為獵戶臂獵戶臂、英仙臂英仙臂、人馬臂人馬臂和三千秒三千秒差距臂差距臂。太陽(yáng)太陽(yáng)位于獵戶臂獵戶臂中中。銀河系的結(jié)構(gòu)（俯視）銀河系的結(jié)構(gòu)（俯視）銀河系銀河系銀河系的結(jié)構(gòu)（側(cè)視）銀河系的結(jié)構(gòu)（側(cè)視）側(cè)視側(cè)視銀河系，似鐵餅狀鐵餅狀，又像兩頂草帽兩頂草帽合在一起，中間厚兩邊薄中間厚兩邊薄。銀河系的中心中心在人馬座人馬座方向，那里的恒星顯得十分密集。 2、銀河系的結(jié)構(gòu)銀河系銀河系 圓盤體圓盤體：（成鐵餅狀，中間厚四周?。?銀暈銀暈：銀河暈輪彌散在銀盤周圍的一個(gè)球形區(qū)域內(nèi)，直 徑約為九萬(wàn)八千光年，這里恒星的密度很低， 銀盤銀盤：銀河

12、系的主體，直徑約為10萬(wàn)光年，中間部分厚度大約6500光年，主要由4條巨大的旋臂環(huán)繞組成 核球核球：星系的中心凸出部分叫核球，是一個(gè)很亮的橢球狀，長(zhǎng)軸約為1300016000光年，厚約13000光年，這個(gè)區(qū)域由高密度的恒星組成，主要是年齡大約在一百億年以上老年的紅色恒星。核球最中心是銀心，這里結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，有內(nèi)核、小核、氣體密集區(qū)域向外膨脹的氫臂。很多證據(jù)表明，在中心區(qū)域存在著一個(gè)巨大的黑洞，星系核的活動(dòng)十分劇烈。 銀河系的結(jié)構(gòu)銀河系的結(jié)構(gòu). 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 定義定義 直徑直徑 中心中心 形狀形狀 銀盤 銀河系中 恒星密恒星密集部分集部分 組成的一個(gè)圓盤狀圓盤狀區(qū)域 10 萬(wàn)光年 厚厚約 1 萬(wàn)光年

13、，太陽(yáng)太陽(yáng)位于距銀盤中心約3 萬(wàn)光年處。 圓盤狀 核球 銀盤中心隆起中心隆起 的球球形形部分 約 l 萬(wàn)多光年 核球中心恒星更加密集的區(qū)域叫銀核，銀核，銀核的中心叫銀心。銀心。 銀盤中隆起部分，近似 球形。 銀暈 包圍包圍著銀盤， 恒星恒星密度密度 比銀盤 小小得多的球形球形區(qū)域。 在銀盤以外，由稀疏地分布在一個(gè)圓球狀圓球狀 的空間范圍內(nèi)的恒星和星云組成。 在恒星分布區(qū)之恒星分布區(qū)之外，還存在一個(gè)巨大的大致 球形球形的射電輻射區(qū)射電輻射區(qū)，稱為銀冕銀冕。 （二）太陽(yáng)在銀河系的位置和運(yùn)動(dòng) 太陽(yáng)在銀河系中位于銀盤之內(nèi)，離開(kāi)銀河系中心約2.6萬(wàn)光年，位于銀道面上。1、太陽(yáng)相對(duì)于銀心的運(yùn)動(dòng) ：太陽(yáng)參加銀河