地球概論第3節(jié)恒星和星系課件

1、第二章地球的宇宙環(huán)境第3節(jié) 恒星和星系QQ17819679圖2-1 恒星的空間速度及其兩個(gè)分量：視向速度和切向速度（自行）切向速度自行空間速度視 行 速 度地球第三節(jié) 恒星和星系P23201 恒星 201-1恒星及其自行恒星空間速度的兩個(gè)分量：視向速度和切向速度 P24恒星的自行速度，一般都小于每年0.1，迄今只發(fā)現(xiàn)有400余顆恒星的自行超過(guò)每年1。視向速度的負(fù)數(shù)表示接近,正數(shù)遠(yuǎn)離。圖2-2 北斗七星的自行及形狀變化201-2恒星的發(fā)光和光譜 P25恒星的本質(zhì)特征：自行發(fā)光。能發(fā)光-高溫：具有巨大的質(zhì)量；演化史上某個(gè)階段的現(xiàn)象。恒星的光譜：光譜反映恒星溫度的高低。太陽(yáng)光譜 - 顏色 太陽(yáng)平日所

2、放出來(lái)的光譜主要來(lái)自太陽(yáng)表面絕對(duì)溫度約六千度的黑體輻射(Black Body Radiation)光譜可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在770390納米之間。波長(zhǎng)不同的電磁波，引起人眼的顏色感覺(jué)不同。770622nm，感覺(jué)為紅色；622597nm，橙色；597577nm，黃色；577492nm，綠色；492455nm，藍(lán)靛色；455390nm，紫色。 （稱為康普頓變化）稱為多普勒變化201-3 多普勒效應(yīng)紅移天體光譜中某一譜線相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室光源的比較光譜中同一譜線向紅端的位移，這一現(xiàn)象叫天體光譜的紅移，簡(jiǎn)稱紅移。紅移z的定義是：z=(-0)/0=/0式中0是實(shí)驗(yàn)室光源的某一譜線波長(zhǎng)，是天體的同一譜線波長(zhǎng)。z0，

3、紅移，波長(zhǎng)增加；z0，紅移，波長(zhǎng)增加；z0，紫移(或藍(lán)移)，波長(zhǎng)減少。在紅移問(wèn)題中，z都大于0，因而往往簡(jiǎn)單地把z作為紅移的符號(hào)。z是無(wú)量綱的標(biāo)量，習(xí)慣上又總是按照多普勒效應(yīng)把z換算為相應(yīng)的速度。紅移 類星體的最顯著特征是，具有特大的譜線紅移現(xiàn)象。一般河外星系最大的紅移不超過(guò)0.5埃，而至今觀測(cè)到紅移最大的類星體，其紅移量達(dá)4.43埃，對(duì)應(yīng)的退行速度達(dá)到光速的95%，即每秒285000km。按照哈勃定律推算，后者的距離遠(yuǎn)達(dá)180余億ly（光年）。迄今所知的最遙遠(yuǎn)的天體。 類星體的輻射功率大得驚人，達(dá)到每秒1040焦耳，比普通星系的輻射大一千倍；它的體積比普通星系小得多，直徑不到幾光年。能發(fā)出巨

4、大的能量，至今無(wú)法解釋。3K微波背景輻射（絕對(duì)0=273C，3K=270C） 3K微波背景輻射-是指宇宙空間在微波波段所發(fā)出的各向同性輻射，也稱宇宙背景輻射。過(guò)去認(rèn)為廣漠的星系際空間是無(wú)限的空虛，溫度只能是絕對(duì)0（273C），不可能有能量輻射。事實(shí)上，星系際空間是有“光”和“熱”：光是不可見(jiàn)光，波長(zhǎng)屬于微波波段的電磁波；熱表現(xiàn)為背景輻射溫度3K，相當(dāng)于270C。 星際有機(jī)分子-指存在于星際空間的有機(jī)分子。直到20世紀(jì)初，人們普遍認(rèn)為宇宙空間是一無(wú)所有的“真空”。20世紀(jì)60年代以來(lái)，在射電波的厘米和毫米波段，先后發(fā)現(xiàn)了百余種分子形態(tài)的星際物質(zhì)，其中相當(dāng)大的一部分是有機(jī)分子。才證明，廣漠的宇宙空

5、間充滿著物質(zhì)，不僅有簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，還有復(fù)雜的有機(jī)物。 類星體、3K微波輻射、星際有機(jī)分子和前述的中子星，被稱為20世紀(jì)60年代天文學(xué)的“四大發(fā)現(xiàn)”。對(duì)天文學(xué)和其他學(xué)科的發(fā)展具有深刻的意義。1、 什么是恒星？恒星為什么會(huì)發(fā)光？光譜能傳遞天體的什么信息？ 答：恒星都是由熾熱氣體組成的，能夠自身發(fā)光的球形或類似球形的天體。 因?yàn)楹阈蔷哂芯薮蟮馁|(zhì)量，是爍熱的，溫度必然很高。其中心溫度很高，引起熱核反應(yīng)而釋放大量能量。所以會(huì)發(fā)光。恒星的光譜有不同的類型，不同光譜型之間的主要差別在于星光顏色，而顏色實(shí)際上是恒星溫度的反映。 紅色的星，表面溫度最低，約為3000K。 黃色的星，表面溫度約為6000K。（太陽(yáng)

6、屬于這一類） 白色的星，表面溫度約為10000-20000K. 帶藍(lán)色的星溫度最高，可達(dá)30000-10萬(wàn)K.P36 復(fù)習(xí)與思考按物理學(xué)定律，溫度越高，光譜最明亮部分越接近藍(lán)色一端。為此，人們只要在譜線中找出最明亮部分所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，便可以推算出恒星的表面溫度。 化學(xué)家憑著光譜的發(fā)射線（亮線）證認(rèn)出各種元素。天文學(xué)家則憑著光譜中的吸收線（暗線）和發(fā)射線，研究天體的物理性質(zhì)和化學(xué)成分。通過(guò)光譜分析可以確定恒星的光度。比較它的視亮度，就能推知恒星的距離。 星光成了傳遞天體的各種信息的遠(yuǎn)方使者，故被稱為“有色的語(yǔ)言”。2、 什么是恒星的亮度和光度？什么是視星等和絕對(duì)星等？?jī)煞N星等如何換算？為什么大多數(shù)

7、的恒星的絕對(duì)星等高于它們的視星等？ 答：恒星的亮度是指地球上受光強(qiáng)度，即恒星的明暗程度；恒星的光度表示恒星本身的發(fā)光強(qiáng)度。 表示天體亮度等級(jí)的叫視星等（m符號(hào)）； 表示天體光度等級(jí)的叫絕對(duì)星等（M符號(hào))人眼可視星等最小可見(jiàn)六等星。 星等每相差1等，恒星的亮度相差2.512倍。天文學(xué)上把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離定為10秒差距。相當(dāng)于0.1秒視差的距離。合32.6光年。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離（10秒差距）下的恒星的亮度， 稱為絕對(duì)亮度，其星等叫絕對(duì)星等。恒星距離觀測(cè)者10秒差距時(shí)，它的視星等即為絕對(duì)星等。（詳見(jiàn)課本27頁(yè)的計(jì)算方法） 10秒差距在恒星世界是“咫尺之距”，只有為數(shù)不多的亮星位于這個(gè)距離之內(nèi)。因此，對(duì)于絕

8、大多數(shù)恒星來(lái)說(shuō)，其絕對(duì)星等高于它的視星等。（如果把太陽(yáng)移到這10秒差距的地方，它的星等將是4.75等，成為不起眼的暗星。）4、織女星（天琴座)的視星等為0.1，若其距離增加為10倍，這時(shí)它的星等將是幾等？肉眼還能看到它嗎？ 答：5.1等。 肉眼還可以看到它。（每差1級(jí)亮度差2倍，差10倍就差5級(jí)。） 它原來(lái)的視星等為0.1，視亮度為E0，距離為d0； 設(shè)它的視星等將變?yōu)閙等，視亮度變?yōu)闉镋，距離變?yōu)閐=10d0。 根據(jù)： E0/E=2.512mm0, E0/E=2.512m0.1 （1） 根據(jù)： E0/E=d2/d02 , E0/E=(10 d0)2/ d02=100 （2） 由（1）（2）得

9、：2.512m0.1=100， m=5.1 （視星等m，Em表示視亮度，絕對(duì)星等E0,距離d0.） 3、比5等星亮100倍的恒星，其星等為幾等？ 答：0等。因?yàn)橐坏刃堑牧炼仁橇刃橇炼鹊?00倍。所以，比5等星亮100倍的恒星是0等星。 5、什么是赫羅圖？它在恒星理論上有何重要意義？ 答 ：赫羅圖是根據(jù)恒星的光譜型和廣度繪制的坐標(biāo)關(guān)系圖。 20世紀(jì)初，丹麥天文學(xué)家赫茨普龍（18731967）和美國(guó)天文學(xué)家羅素（18771957） 不約而同地創(chuàng)制了恒星的光譜型和光度的坐標(biāo)圖，簡(jiǎn)稱光譜-光度圖，通常也叫赫羅圖。赫羅圖是以恒星的光譜型（溫度）為橫坐標(biāo)，以它的光度（絕對(duì)星等）為縱坐標(biāo)。每顆恒星按照各自的光譜型和光度，在圖上占有一定的位置。表明恒星溫度越高，其光度越大。可求主序星的位置，反映恒星的演化歷程。6、比較銀河與銀河系？ 什么是河外星系和總星系？ 答：夏秋季節(jié)，無(wú)月的晴夜，人們看到天空一條淡云薄紗般的白色光帶，天文學(xué)上稱之為銀河（民間也叫天河）。云霧狀的銀河，是由點(diǎn)點(diǎn)繁星構(gòu)成的，由于它們太密集，距離又遙遠(yuǎn)，肉眼望去就成為白茫茫一片的云霧狀光帶。 密集在銀河中的無(wú)數(shù)恒星，連同散布在天空各方的點(diǎn)點(diǎn)繁星，包括我們的太陽(yáng)系在內(nèi)，都屬于一個(gè)龐大無(wú)比的恒星系統(tǒng)，并把它稱為銀河系。象銀河系這樣包含大量恒星的天體系統(tǒng)，被叫做