第二章 天球和天體

第二章天球和天體第一節(jié)天球一、天球1、天球的定義以地心為球心，以無限遠為半徑的假想球體，表示天體運動的輔助工具。天球示意圖

天球的半徑是任意的，所有天體，不論多遠，都可以在天球上有它們的投影。2、天球的特性①它是一個假想的球體。②它的半徑無限大。③所有的天體在天球上的位置都不是它的真實位置，而是投影在天球面上的視位置。④用天球球面上的視位置來表示天體，便于天體定位，在天文學(xué)上有實用意義。3.天體的視位置定義：從測站中心到天體的連線在天球上的交點，即天體在天球面上的投影點，稱為天體的視位置。4.天體以地心為中心時，叫地心天球。以太陽為中心時，叫日心天球。一般指地心天球。二、天球的視運動1、天球周日運動：對于地球觀測者，天球圍繞我們以與地球自轉(zhuǎn)相反的方向（向西），和相同的周期（1日）旋轉(zhuǎn)，這稱為天球周日運動。周日圈：天體周日運動行經(jīng)的路線，天體愈近天極周日圈愈小，反之亦然。2、太陽周年運動：由于地球公轉(zhuǎn)，使太陽在天球上形成的以一年為周期的位置移動，叫做太陽周年運動，方向向東。太陽周年運動方向向東(與地球公轉(zhuǎn)方向相同)，其視行路線被稱為黃道。1天球的視運動左：地球公轉(zhuǎn)和太陽周年運動，二者都向東右：地球自轉(zhuǎn)和天球周日運動，前者向東，后者向西由于地球自轉(zhuǎn)而隨同整個天球的運動，方向向西，日轉(zhuǎn)一周；由于地球公轉(zhuǎn)而相對于恒星的運動，方向向東，年巡天一周。太陽同時參與兩種相反的運動：春：中天獅子太陽飛馬夏：天蝎中天太陽獵戶秋：飛馬中天太陽獅子冬：獵戶中天太陽天蝎夜半中星隨季節(jié)的變化這是地球公轉(zhuǎn)的反映。由夜半中星的變化間接推出太陽周年運動。><^AnIntroductiontoTheEarth三、天球上的圓和點三個基本大圓：地平圈，天赤道，黃道

地平圈：地平圈是通過地心，且垂直于當(dāng)?shù)劂U垂線的平面的無限擴大，同天球相割而成的天球大圓。它把天球分成可見和不可見兩部分。

天赤道：天赤道是地球赤道平面的無限擴大，天球相割而成的天球大圓。天赤道分天球為南北兩半球；

黃道：黃道是地球公轉(zhuǎn)的軌道平面的無限擴大，同天球相割而成的天球大圓。它就是太陽周年運動的視行路線；

大圓的極點：

地平圈兩極：天頂(Z)和天底(Z′)天赤道的兩極：天北極(P)和天南極(P′)黃道的兩極：黃北極（K）和黃南極（K′）大圓的交點：

天赤道交地平圈：東點和西點；黃道交天赤道：春分點和秋分點。天球大圓的交點和遠距點左：地平圈與天赤道的交點（東、西）和遠距點(南、北、上、下)；右：黃道與天赤道的交點（二分）和遠距點（二至點和無名點）。大圓的遠距點：地平圈對于天赤道：南點和北點天赤道對于地平圈：上點和下點黃道對于天赤道：夏至點和冬至點天赤道對于黃道：無名點四、天球坐標(biāo)1、球面坐標(biāo)系概說以基圈、始圈和終圈構(gòu)成一球面三角形；縱坐標(biāo)即緯度；橫坐標(biāo)即經(jīng)度。球面坐標(biāo)的一般模式兩大類天球坐標(biāo)系右旋坐標(biāo)系：與天球周日運動（地球自轉(zhuǎn)）聯(lián)系，向西；左旋坐標(biāo)系：與太陽周年運動（地球公轉(zhuǎn)）聯(lián)系，向東。2、地平坐標(biāo)系用途：表示天體在天空中的高度和方位及其周日變化圓圈系統(tǒng)：地平圈，子午圈，卯酉圈基本要點：基圈：地平圈輔圈：地平經(jīng)圈原點：南點始圈：午圈緯度：高度經(jīng)度：方位(0到360度，自南點沿地平圈向西度量）地平坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)：地平圈上4個相距90°的點：東、南、西、北點；得到子午圈（過南、北點）和卯酉圈（過東、西點）天體的地平坐標(biāo)：高度和方位地平坐標(biāo)系的作用：地平坐標(biāo)系能把天體在當(dāng)時當(dāng)?shù)氐奶炜瘴恢弥庇^地、生動地表示出來。例如，若某人造衛(wèi)星在某時刻的地平坐標(biāo)值為：方位270°，高度45°，則說明，此時該人造衛(wèi)星在正東方的天空，其仰角為45°。

中天天體在周日視運動過程中，其高度和方位角都在不斷改變。當(dāng)天體恰在觀測者子午圈位置時，叫做天體的中天；每個天體每天都有兩次中天，當(dāng)天體高度達到最大時的中天，亦即距天頂較近的中天，叫做天體的上中天；當(dāng)天體高度達到最小時的中天，亦即距天底較近的中天，叫做天體的下中天。3、第一赤道坐標(biāo)系(時角坐標(biāo)系)用途：用于時間度量；圓圈系統(tǒng)：天赤道，子午圈和六時圈；基本要點：基圈：天赤道原點：上點始圈：午圈輔圈：赤經(jīng)圈（時圈）緯度：赤緯經(jīng)度：時角自上點沿天赤道向西度量AnIntroductiontoTheEarth(上)第一赤道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。天赤道上4個相距90°的點：東、西、上、下點；得到子午圈和六時圈。（下）天體第一赤道坐標(biāo)系：赤緯和時角4、地平坐標(biāo)系與第一赤道坐標(biāo)系的比較相同點:

都是右旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,經(jīng)度都是向西度量；始圈都是午圈;不同點:

基圈不同，原點不同聯(lián)系:

仰極高度=天頂赤緯=當(dāng)?shù)鼐暥妊鰳O高度＝天頂赤緯＝當(dāng)?shù)鼐暥鹊仄阶鶚?biāo)系和第一赤道坐標(biāo)系；始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤緯，方位不同于時角；二者的具體差異與當(dāng)?shù)氐木暥扔嘘P(guān)；仰極高度體現(xiàn)地平系統(tǒng)與第一赤道向系統(tǒng)的關(guān)系。

5、第二赤道坐標(biāo)系⑴

用途：表示天體在天球上的位置；⑵

圓圈系統(tǒng)：天赤道，二分圈和二至圈；⑶基本要點：

基圈：天赤道；

原點：春分點；

始圈：春分圈；

輔圈：赤經(jīng)圈（時圈）；

緯度：赤緯，與第一赤道坐標(biāo)系相同；

經(jīng)度：赤經(jīng)，自春分點沿天赤道向東度量。（下）第二赤道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。天赤道上4個相距90°的點：二分點和二個無名點；得到二分圈和二至圈。（上）天體第二赤道坐標(biāo)系：赤緯和赤經(jīng)

春分點和天球上任何一點一樣也參加周日運動。它在天球上連續(xù)兩次由東向西通過某地子午圈的時間間隔，叫做恒星日。恒星時以春分點上中天的時刻作為起標(biāo)點。6、恒星時7、黃道坐標(biāo)系⑴用途：表示日月行星的位置及其運動；⑵圓圈系統(tǒng)：黃道，無名圈和二至圈；⑶基本要點：

基圈：黃道；原點：春分點；

始圈：無名圈；

輔圈：黃經(jīng)圈；

緯度：黃緯；經(jīng)度：黃經(jīng)，自春分點沿黃道向東度量（為使太陽的黃經(jīng)“與日俱增”）。AnIntroductiontoTheEarth黃道坐標(biāo)系的圓圈系統(tǒng)。黃道上4個相距90°的點：二分點和二至點；得到無名圈和二至圈。天體的黃道坐標(biāo)系：黃緯和黃經(jīng)相同點：都是左旋坐標(biāo)系；

原點都是春分點；不同點：始圈不同；基圈不同。8.第二赤道坐標(biāo)系與黃道坐標(biāo)系的

區(qū)別和聯(lián)系

第二赤道坐標(biāo)系和黃道坐標(biāo)系：赤經(jīng)和黃經(jīng)都向東度量：有共同的原點（春分點）。但第一赤道坐標(biāo)系以天赤道為基圈，春分圈為始圈；黃道坐標(biāo)系以黃道為基圈，以無名圈為始圈。所以，赤緯不同于黃緯，赤經(jīng)不同于黃經(jīng)。第二赤道坐標(biāo)系和黃道坐標(biāo)系A(chǔ)nIntroductiontoTheEarth9、第一赤道坐標(biāo)系與第二赤道坐標(biāo)系

的區(qū)別和聯(lián)系相同點：基圈相同；

赤緯相同；不同點：原點不同；

始圈不同；

度量方式不同；AnIntroductiontoTheEarth二者通過赤經(jīng)與時角聯(lián)系S（恒星時）=tr(春分點時角)S（恒星時）=t(恒星的時角)+a

（恒星的赤經(jīng)）恒星中天：t=0則S（恒星時）=a

（恒星中天的赤經(jīng)）

基圈相同（天赤道）因而有相關(guān)的緯度（赤緯）但始圈不同，因而時角不同于赤經(jīng)；

二者的具體差異于當(dāng)時的恒星時有關(guān)；

恒星時即春分點的時角，或上點的赤經(jīng)。天體赤經(jīng)＋天體當(dāng)時時角＝當(dāng)時恒星時S（恒星時）=tr(春分點時角)S（恒星時）=t*(恒星的時角)+a*（恒星的赤經(jīng)）恒星中天：t*=0則S（恒星時）=a*（恒星中天的赤經(jīng)）第一赤道坐標(biāo)系和第二赤道坐標(biāo)系第二節(jié)星座、星表和星名一、星座星座：為了便于認識恒星，古代天文學(xué)把天球上的恒星分成許多群落，叫做星座。1928年，國際天文學(xué)聯(lián)合會正式公布國際通用的88個星座方案。同時規(guī)定以1875年的春分點和赤道為基準(zhǔn)。根據(jù)88個星座在天球上的不同位置和恒星出沒的情況，又劃成五大區(qū)域，即北天拱極星座（5個）、北天星座（40～90°，19個）、黃道十二星座、赤道帶星座（10個）、南天星座（-30～-90°，42個）。我國古代把天空分為三垣二十八宿三垣是北天極周圍的3個區(qū)域，即紫微垣、太微垣、天市垣。二十八宿是在黃道和白道附近的28個區(qū)域，即東方七宿，南方七宿，西方七宿，北方七宿。東方青龍所屬七宿是：角、亢、氐、房、心、尾、箕南方朱雀所屬七宿是：井、鬼、柳、星、張、翼、軫西方白虎所屬七宿是：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參北方玄武所屬七宿是：斗、牛、女、虛、危、室、壁二、星圖和星表我國：我國戰(zhàn)國時代編制的《甘石星經(jīng)》，載有121顆恒星的位置，是世界上最早的星表。石刻星圖也屬我過最早，我國南宋黃裳所作的石刻星圖現(xiàn)保存于蘇州市博物館。甘石星經(jīng)石刻星圖二、星圖和星表西方：《星云星團新總表》梅西耶天體（MessierObjects

簡稱M）《星云星團新總表》（NEWGeneralCatalogueofNebulaandClustersofStars）是目前廣泛使用的星團、星云和星系的一個基本星表，簡稱NGC，它由丹麥天文學(xué)家德雷爾根據(jù)英國天文學(xué)家赫歇爾家族早期星表于1888年編制的。星表包含約8000個天體，后增至13000個天體。星表梅西耶天體（MessierObjects

簡稱M）它涵蓋了天區(qū)各角落之星云、星團及星系等天體共110個，是法國18世紀(jì)中期一位著名天文學(xué)家查理斯梅西耶（CharlesMessier），以小口徑望遠鏡對天上觀測到的天體編排成的星表。星表三、星名星名：每個星座內(nèi)的恒星，都按其視亮度的大小來排列。其名稱為星座名+希臘字母。如小熊座α，獵戶座β等。隨著觀測儀器的進步，觀測到的天體越來越多，現(xiàn)代天文觀測者所采用的命名法是編號法，以某種星座中星編排的號碼來代替星座和星名。如NGC、M等。第三節(jié)天文學(xué)的距離單位天文單位(AU)：地月系質(zhì)心相對于太陽的平均距離，通常也指日地平均距離，相當(dāng)于1.4960×108km，用來表示太陽系內(nèi)天體之間的距離。光年：9.4605×1012km=6.324×104AU秒差距:天體的周年視差為1″時與地球的距離，主要用于量度太陽系外天體的距離

1秒差距＝3.0857×1013km＝206265AU＝3.2621·y·第四節(jié)天體系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)一、天體天體：宇宙間的物質(zhì)形體。通常不把行星際空間的彌漫物質(zhì)以及各種微粒輻射流等稱為天體。自然天體：用肉眼和光學(xué)望遠鏡能觀察到的天體：恒星、行星、小行星、衛(wèi)星、彗星、流星、銀河星云、星團、銀河系、河外星系等。用射電望遠鏡能觀察到的天體：白矮星、脈沖星和中子星，紅外源、射電源、x射線、γ射線、類星體等。用間接方法或天體物理方法探測存在的天體：黑矮星、黑洞、白洞等。人造天體：人造地球衛(wèi)星、宇宙火箭及其殘骸碎片，行星際飛船和空間實驗室等。天球內(nèi)的主要天體是恒星和星云。1、恒星恒星：一般由稠密的物質(zhì)組成，主要成分是氫。具有巨大的質(zhì)量，很高的溫度和很大的體積，自身能夠發(fā)光和發(fā)熱的天體。2.星云和星際物質(zhì)星云是由氣體和塵埃組成的云霧狀天體。大麥哲倫星云小麥哲倫星云星云按發(fā)光表現(xiàn)分為兩類：

暗星云

亮星云①彌漫星云，本身發(fā)射暗弱輻射，外形不規(guī)則；②反射星云，因反射附近亮星的光而發(fā)亮；③行星狀星云，典型的形態(tài)是表面有亮度很高的圓盤或圓環(huán)；④超新星遺跡，高速膨脹的氣體云，是恒星爆發(fā)時拋射的物質(zhì)。

從地面拍到的大小麥哲倫星云上圖：礁湖星云（M8）位于人馬座，是銀河上最亮的部分之一下圖：玫瑰星云星云中的星團NGC2244，吹開氣體，使星云看起來像一朵玫瑰花彌漫星云

女巫頭星云(IC2118)，星云并不會發(fā)光，星云中的星際塵埃反射參宿七的星光。參宿位于星云右邊一張照片寬度之外的遠處。星云是藍色的，這是因為參宿七看是藍色的，也是因為星際塵埃的顆粒對藍光的散射效率比紅光要好。反射星云這是位于天兔座的行星狀星云IC418，距地球約兩千光年。右上角是天壇座行星狀星云針狀星云，左下角是行星狀星云IC44C6超新星1987A遺跡

（空間望遠鏡1994年2月圖像）

星際物質(zhì)星際物質(zhì)，是指恒星際空間中存在的各種物質(zhì)，有種類繁多的原子、分子和塵埃。3、行星行星是沿著一定的軌道（一般是橢圓形軌道）環(huán)繞恒星運轉(zhuǎn)的天體。它本身不發(fā)光，由于反射了中心天體的光才被觀測到。4、小行星在火星和木星軌道之間有數(shù)量龐大的巖石狀小天體，被稱為小行星。5、彗星彗星是一種繞太陽運行、接近太陽時會產(chǎn)生彌漫的氣體包層并往往出現(xiàn)發(fā)光長尾的小天體。彗星本質(zhì)上是在偏心率很大的軌道上繞日運行的冰凍物質(zhì)；彗星的奇特外貌是它通過近日點前后的暫時現(xiàn)象。彗星的結(jié)構(gòu)（1）彗星的結(jié)構(gòu)慧核慧發(fā)慧尾離子慧尾：較直、較長塵粒慧尾：較短，曲率較大氫云彗星結(jié)構(gòu)（2）彗星的軌道可以是橢圓、拋物線和雙曲線橢圓：周期彗星拋物線：非周期彗星雙曲線：非周期彗星（3）彗星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期長短不同哈雷彗星軌道示意圖探測器拍攝到的哈雷彗星彗核哈雷彗星彗星百武彗星百武彗星海爾-波譜彗星6、流星和流星體

行星際空間的塵埃微粒和固體塊進入地球大氣層，與大氣分子發(fā)生劇烈摩擦而燃燒發(fā)光，在夜間天空中表現(xiàn)為一條光跡，這種現(xiàn)象就叫流星；造成流星現(xiàn)象的微粒稱為流星體。下半夜的流星多而且明亮下半夜出現(xiàn)的流星比上半夜多，而且也比較明亮。原因在于下半夜的流星是由與地球迎面相遇或地球趕上流星，而上半夜只是追上地球的流星。

流星雨在天空某一區(qū)域某一段時間內(nèi)流星數(shù)目會顯著增多，每小時幾十條甚至更多，看上去就象下雨一樣，這種現(xiàn)象稱為流星雨。

獅子座流星雨獅子座流星雨平常年份流星數(shù)目并不多，只是每隔33年才有一次程度不等、規(guī)模較大的流星暴出現(xiàn)，這33年就是母體彗星軌道運動的周期。獅子座流星雨獅子座流星雨獅子座流星雨一些主要的流星群名稱可見日期出現(xiàn)率極大日期有關(guān)彗星天琴座流星群4月20日－4月24日4月22日1861Ⅰ寶瓶座η流星群5月2日－5月7日5月5日哈雷天琴座δ流星群7月22日－8月1日7月31日無英仙座流星群7月27日－8月16日8月12日1862Ⅲ獵戶座流星群10月17日－10月25日10月21日哈雷金牛座流星群10月25日－11月25日11月8日恩克獅子座流星群11月16日－11月19日11月17日1866Ⅰ坦普爾－塔特爾雙子座流星群12月7日－12月15日12月14日無7、隕星如果流星體沒有完全燃燒而墜落到地表，便稱之為隕星。8、星系大量的恒星和星際物質(zhì)組成的集合體叫星系。太陽系所屬的星系，叫銀河系。河外星系：銀河系以外的星系統(tǒng)稱河外星系；星系群：相互鄰近的星系結(jié)合成星系群；銀河系所屬的星系群，叫本星系群；星系團：比星系群更加龐大的天體系統(tǒng)。一個星系團包含幾百甚至幾千個星系；總星系：比星系團更高一級的天空世界為總星系。包括現(xiàn)有觀測工具所能涉及的全部宇宙空間和已被察覺的10億個星系。旋渦星系草帽星系網(wǎng)狀星系M51是位于獵犬座的一個典型的旋渦星系，距離約2千3百萬光年。直徑約6萬5千光年，是最明亮也最美麗的星系之一。旁邊是另一個小些的星系.位于仙女座的M31，是距離我們銀河系最近的主要星系。它被認為是一個與銀河系相似的星系，估計有10億顆恒星。M31距離我們約2百萬光年，目前我們對它的大部情況還不清楚。⑴哲學(xué)宇宙宇宙無限；空間無限：無邊無際（無邊界，形狀和中心）；時間無盡：無始無終（無起源，年齡和壽命）。⑵科學(xué)宇宙：指總星系時間上有起源、空間上有邊界；二、宇宙大爆炸宇宙學(xué)（Big-bangcosmology，1929）在宇宙膨脹理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。主要觀點：宇宙有一段由熱到冷的演化史。在這個時期里，宇宙體系并不是靜止的。而是在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化。，這一從熱到冷，從密到稀的過程如同一次規(guī)模巨大的爆發(fā)。大爆炸宇宙學(xué)模型大爆炸模型描述的宇宙的誕生、演化（1）大爆炸宇宙開始于一個初始奇點。（2）宇宙爆漲根據(jù)現(xiàn)有的粒子物理理論，可推知大爆炸后10-43秒的情況。（3）4秒鐘以后溫度降至109K以下。（4）3分鐘之后溫度降到108K。（5）隨后的100萬年（6）今日宇宙大約已有100多億年了大爆炸的整個過程：大爆炸模型能統(tǒng)一地解釋以下幾個觀測事實：所有恒星都是在溫度下降后產(chǎn)生的，因而任何天體的年齡都應(yīng)比溫度下降至今天這一段時間為短，即應(yīng)小于200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。觀測到河外天體有系統(tǒng)性的譜線位移，而且紅移與距離大體呈正比。如果用多普勒效應(yīng)來解釋、那么紅移就是宇宙膨脹的反映。在各種不同天體上，氦豐度相當(dāng)大，而且大都是30%。用恒星核反應(yīng)機制不足以說明為什么有如此多的氦。而根據(jù)大爆炸理論，早期溫度產(chǎn)生很高，產(chǎn)生氦的效率也很高，則可以說明這一事實。根據(jù)宇宙膨脹速度，以及氦豐度等，可以具體計算宇宙每一具體歷史時期的溫度。大爆炸理論的創(chuàng)始人之一的伽莫夫曾預(yù)言，今天的宇宙已經(jīng)很冷，只有絕對溫度幾度。1965年，在微波波段上，果然探測到具有熱輻射譜的微波背景輻射，溫度約3K。

上述觀測事實無論在定性上還是在定量上都同大爆炸理論的預(yù)言相符。但是，在星系的起源和各向同性分布等方面，大爆炸宇宙學(xué)還存在著一些未解決的困難問題。第五節(jié)恒星由內(nèi)部能源產(chǎn)生輻射而發(fā)光的大質(zhì)量球狀天體。太陽就是一顆典型的恒星。恒星的空間速度及其兩個分量：視向速度和切向速度（自行）。一.恒星及其自行恒星空間速度的兩個分量：視向速度和切向速度。恒星自行：恒星的切向速度在天球上表現(xiàn)的位移叫自行.

北斗七星的自行及形狀變化恒星的自行，沒有統(tǒng)一的方向和速率；自行最快的恒星是蛇夫座的巴納得星它的切向速度每年10.31″。二、恒星的發(fā)光和光譜1、恒星的發(fā)光

要有巨大的質(zhì)量；恒星演化史上某個階段的現(xiàn)象。2、恒星的光譜

“如果由產(chǎn)生連續(xù)譜的光源發(fā)出的光穿過比較冷的氣體（或蒸氣），那么氣體就從光譜的全部光線中只吸收那些它自己在熾熱狀態(tài)下發(fā)射的光線”——克?；舴蛟诙鄶?shù)恒星的內(nèi)部，溫度高且發(fā)出連續(xù)光譜；恒星外層大氣的溫度較低，其中的物質(zhì)就對內(nèi)部來的連續(xù)譜輻射進行了“選擇吸收”，于是就在連續(xù)譜上形成了外層大氣物質(zhì)的吸收線。2、恒星的光譜

通過對恒星光譜的觀測和分析研究，我們了解到恒星表面大氣層的溫度、壓力、密度、化學(xué)元素的成分、質(zhì)量、體積、自轉(zhuǎn)運動、距離和空間運動等一系列物理化學(xué)性質(zhì)。

光譜中的吸收線和發(fā)射線反映恒星化學(xué)組成(化學(xué)組成大同小異，主要成分是氫)；

恒星的光譜反映恒星溫度的高低。恒星光譜類型表1恒星光譜的分類光譜型恒星表面溫度恒星顏色光譜型主要特點O40000～25000K藍色有電離的譜線，氫線減弱B25000～12000K藍白色中性氦譜線，氫線增強A11500～7700K白色氫線特強，并有電離鈣的譜線F7600～6100K黃白色電離鈣及金屬線強，氫線減弱G6000～5000K黃色電離鈣及金屬線強，氫線弱K4900～3700K紅橙色電離鈣及金屬線強，有部分CH和CN吸收帶M3600～2600K紅色氧化鈦分子帶很強，金屬線很強三、多普勒效應(yīng)紅移：天體光譜如果發(fā)生了紅移（波的頻率降低，波長變長），表明該天體正在退行；紫移：若譜線發(fā)生紫移（波的頻率升高，波長變短），該天體就在向我們接近。四、恒星亮度和光度亮度：恒星的明暗程度；光度：恒星本身的發(fā)光強度；星等：視星等m和絕對星等M；視星等:亮度等級；絕對星等:光度等級；

星等越小，亮度越大。若相鄰兩星等的亮度比率(級數(shù)的公比)為R，則

R5=1005lgR=2 lgR=0.4R=2.512星等相差1等，恒星的亮度相差2.512倍；星等以等差級數(shù)增大，亮度以等比級數(shù)遞減；太陽的亮度是一等星亮度的(2.512)27.74=1300億倍。假設(shè)有兩個恒星，其亮度為E和E0，星等為m和m0。則：

E0/E=2.512m-m0兩邊取對數(shù)，且有l(wèi)g2.512=0.4，得：

lgE0-lgE=0.4(m-m0) m-m0=2.5(lgE0-lgE) 如果取零等星(m0=0)的亮度E0=1，則

m=-2.5lgE普森公式，只要是明確的零星等和它的標(biāo)準(zhǔn)亮度即平均亮度，就可以根據(jù)恒星的亮度E推算視星等m恒星的亮度與其距離遠近有關(guān)。光源的視亮度與其距離的平方成反比;為了比較不同恒星的光度，必須移到同一距離上，這個標(biāo)準(zhǔn)距離為10秒差距，合32.6光年；標(biāo)準(zhǔn)距離10秒差距下的恒星亮度稱絕對亮度，其星等稱絕對星等。設(shè)EM表示絕對亮度，M表示絕對星等，Em表示視亮度，m表示視星等，d表示實際距離，則

EM/Em=2.512(m-M)恒星亮度與距離平方成反比，設(shè)10秒差距時的亮度為EM，如以秒差距為單位，則：

EM/Em=

d2/102

d2/102=2.512(m-M)d2/102=2.512(m-M)兩邊取對數(shù)，且有l(wèi)g2.512=0.4，則：2lgd-2=0.4(m-M

)m-M

=5lgd-5M=m+5-5lgd只要測定恒星的絕對星等，便可求知該星的距離。請計算太陽的絕對星等太陽的絕對星等M=-26.74+5-5lg(4.84813×10^(-6))=-26.78+5-5*(-5.31)=4.73

太陽的絕對星等為4.73等。

赫羅圖(Hertzsprung-Russeldiagram，簡寫為H-Rdiagram)是丹麥天文學(xué)家赫茨普龍及由美國天文學(xué)家羅素分別于1911年和1913年各自獨立提出的。橫坐標(biāo)——恒星的光譜型，因恒星的光譜型與表面溫度有關(guān)，因此橫坐標(biāo)也表示恒星的表面溫度。縱坐標(biāo)——恒星的絕對星等，因絕對星等是光度的一種量度,因此縱坐標(biāo)也表示恒星的光度。五、赫羅圖光譜-光度圖通常也叫赫羅圖。它以恒星的光譜型（或溫度）為橫坐標(biāo)，以它的光度（或絕對星等）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。太陽位于主星序的中部，可見它是一顆很典型的恒星。光譜-光度圖恒星演化機制模型：

白矮星誕生主序星紅巨星中子星黑洞赫羅圖的應(yīng)用求主序星的距離：只需知道恒星的光譜型，便可從它在赫羅圖主星序的相應(yīng)位置，直接得知其光度，再根據(jù)恒星的視亮度，就能按平方反比定律求知其距離

反映恒星的演化過程1、單星，雙星，星團2、變星，新星，超新星3、巨星，超巨星，白矮星4、脈沖星，中子星六、恒星的多樣性

英仙座中一個黯淡的雙星系統(tǒng)，距離地球25光年，編號為Gliese623。1994年6月哈勃太空望遠鏡的暗星體照相機記錄了這一張可分辨Gliese623雙星系統(tǒng)中單獨恒星的照片。這兩顆恒星相距2億哩，這個距離大約是地球與太陽距離的兩倍。

雙星雙星（光學(xué)雙星、物理雙星）1、單星，雙星，星團疏散星團：昴星團、畢星團星團（疏散星團、球狀星團）1、單星，雙星，星團昴星團:昴星團由大約1000多顆恒星組成，眼睛直接看到的只有六七顆，它離我們約417光年。疏散星團1、單星，雙星，星團球狀星團半人馬座內(nèi)的ω星團南天肉眼可見。在50光年直徑的范圍內(nèi)有一百萬顆以上的恒星。武仙座中的球狀星團2、變星，新星，超新星(1)變星亮度會隨時間變化的恒星，稱為變星。外因變星：雙星的兩顆子星相互掩食，稱為食變星（食雙星）；內(nèi)因變星：脈動變星和新星、超新星脈動變星：星體發(fā)生有節(jié)奏的大規(guī)模運動的恒星動畫為連續(xù)拍攝的變星圖像處理而成，中間偏下為變星。2、變星，新星，超新星1975年天鵝座新星爆發(fā)前1975年天鵝座新星爆發(fā)后新星：亮度在短時間內(nèi)（幾小時至幾天）突然劇增，然后緩慢減弱的一類變星，星等增加的幅度多數(shù)在9等到14等之間。2、變星，新星，超新星超新星1987A爆發(fā)前后的圖片2、變星，新星，超新星超新星：爆發(fā)規(guī)模更大的變星，亮度的增幅為新星的數(shù)百至數(shù)千倍（相當(dāng)于再增加6至9個星等）。

發(fā)現(xiàn)于1987年的超新星SN1987A爆發(fā)。爆炸將物質(zhì)以每小時60多萬公里的速度拋出，形成一個發(fā)光的圓環(huán)。圓環(huán)上亮點其溫度高達數(shù)十萬度。位于大麥哲倫星云，距離我們約16萬光年，是銀河系以外的星系成員。2、變星，新星，超新星2004年7月31日，日本業(yè)余天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的超新星。超新星距離約1100萬光年。盡管它非常遙遠，仍是十余年來所觀測到的最近的超新星。這顆超新星被命名為SN2004dj，爆炸相當(dāng)于200萬個太陽在燃燒。2、變星，新星，超新星同一個星系，上面的攝于1991年，下面的攝于1987年。超新星的威力可見一斑2、變星，新星，超新星3、巨星、超巨星和白矮星巨星是指在相同光譜型下，光度比主序星強，比超巨星弱得多，體積比主序星大，比超巨星小得多的恒星。參宿四位置，及其大小與太陽系行星軌道的對比。白箭頭所指為紅超巨星心宿二，藍箭頭是M4球狀星團3、巨星、超巨星和白矮星超巨星：指宇宙中光度最亮的恒星（比太陽大5000甚至10萬倍），在赫羅圖上位置最靠上。有藍超巨星、黃超巨星和紅超巨星。肉眼所見最亮的藍超巨星是參宿七(左圖)和天津四（下圖）；3、巨星、超巨星和白矮星圈中為白矮星3、巨星、超巨星和白矮星3、巨星、超巨星和白矮星圓圈內(nèi)是白矮星3、巨星、超巨星和白矮星圈中為白矮星貓眼星云，白矮星位于中央3、巨星、超巨星和白矮星星云中部有一顆白矮星3、巨星、超巨星和白矮星蛇夫座的蝴蝶星云：它中心的白矮星正從一顆比它大的伴星那里吸引過來物質(zhì)，形成一個氣體和塵埃組成的旋轉(zhuǎn)著的圓盤。當(dāng)紅巨星將它的外層吹走時，這個圓盤便改變成為兩股噴發(fā)的柱狀，并以每秒300公里的速度噴出。蝴蝶星云距離地球2100光年，年齡約1200年左右。它是最美麗的行星狀星云之一。箭頭所指為蟹狀星云中央的脈沖星

4、脈沖星和中子星

“脈沖星”名稱是指天體輻射的表現(xiàn)形式；“中子星”則表明這種恒星的物理實質(zhì)。它已被觀測所證實。蟹狀星云及拍攝的脈沖星脈沖發(fā)射記錄

4、脈沖星和中子星上面兩圖是哈勃太空望遠鏡拍到的。箭頭所指為科學(xué)家所認為的中子星。左圖中子星直徑估計不大于28公里。目前人們還沒有發(fā)現(xiàn)其他天體會像中子星那樣小且熱而暗淡。4、脈沖星和中子星正在誕生年輕恒星的M51恒星系中心

七、

恒星的演化獵戶座發(fā)光星云，云中有誕生才一百萬年的恒星，且這里目前還在產(chǎn)生恒星。

七、

恒星的演化行星狀星云NGC7027

位于星云中央的恒星

已經(jīng)到了生命的最后

關(guān)頭，它向星際空間

不斷擴張自己的領(lǐng)地

并拋出大量氣體塵埃

七、

恒星的演化一顆即將死亡的恒星拋射出的氣體云七、

恒星的演化

恒星是由星云凝聚而成。彌漫星云在自引力的作用下，收縮成比較密集的氣體→引力勢能轉(zhuǎn)化為熱能，內(nèi)部溫度升高并輻射能量→向赫羅圖上某個主序位置移動。質(zhì)量愈大，收縮愈快，達到主序的位置愈