第一講我們能看到什么怎么看

第一講我們能看到什么怎么看第1頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一獲得天體信息的渠道電磁輻射宇宙線中微子引力波來自宇宙空間的由各種高能帶電粒子（質(zhì)子、粒子、電子等）形成的射流。與一般物質(zhì)的相互作用極弱，可帶出恒星內(nèi)部的信息，宇宙早期的中微子可保留豐富的宇宙信息。以波動形式和光速傳遞的引力場。攜帶能量和與波源有關(guān)的信息，幾乎可以無阻礙地透過地球。第2頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一信息的收集和觀測視野的擴(kuò)展現(xiàn)代天文學(xué)已成為全波段天文學(xué)。不同波段的光子的發(fā)射起因和物理?xiàng)l件是不同的。波譜范圍的擴(kuò)展給出了某一天體的完整圖象。電磁波譜被觀測的發(fā)展進(jìn)程第3頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一望遠(yuǎn)鏡在收集電磁波的信息中起兩種作用：１）收集光子：光譜和光變曲線（反映了光度隨時間的變化）。通過分析光譜，可以知道天體的物質(zhì)的化學(xué)組成和同位素成分，速度場，湍動，溫度，壓力，磁場和引力。分析光變曲線可以探測天體的快速變化現(xiàn)象，這也是天體觀測中一個重要的方面，這涉及到探測器的時間分辨率。第4頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一目前，光譜觀測可以：１）得到非常短的時間間隔的連續(xù)的光譜（太陽耀斑，爆發(fā)變星，吸積，Ｘ射線源等現(xiàn)象）；２）同時獲得不同波段的天體的像（太陽活動單色光照片，日冕中處于不同激發(fā)態(tài)的發(fā)射線的日冕的Ｘ射線像）。分辨本領(lǐng)原則上依賴于分析光子所用的攝譜儀，實(shí)際上它還與接收到的光子數(shù)目以及探測器的靈敏度有關(guān)。光譜的分辨本領(lǐng)可定義為：，即能分辨來自兩個不同波長（頻率）輻射的能力。第5頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一２）成像：利用望遠(yuǎn)鏡可以將來自不同方向的天體輻射成像于焦面不同點(diǎn)上。對于點(diǎn)源，可確定它們在天球上的位置；對于面源，可以得到強(qiáng)度分布。如果要討論天體視表面上各項(xiàng)物理參數(shù)的變化和分布，就必須作成像觀測。成像觀測中重要的是對來自不同空間方向的光線加以鑒別的能力（空間分辨率）。第6頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一天文望遠(yuǎn)鏡簡介光學(xué)望遠(yuǎn)鏡主要有兩種：反射式望遠(yuǎn)鏡(Reflectingtelescopes)折射式望遠(yuǎn)鏡(Refractortelescopes)第7頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一折射式望遠(yuǎn)鏡優(yōu)點(diǎn)是成像比較鮮明、銳利；缺點(diǎn)是有色差，容易變形，很難做大。Yerkes望遠(yuǎn)鏡，世界上最大的折射望遠(yuǎn)鏡，位于美國威斯康星州的Yerkes天文臺，建成于1897年。它的物鏡直徑有102厘米。第8頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一幾種反射式望遠(yuǎn)鏡：第9頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一大氣擾動(AtomosphericDistortion)由于不同層次大氣溫度不同以及大氣不同層次的扭曲，造成大氣對星光的折射是方向隨機(jī)的。這種折射的發(fā)生是快速的，多次的，使得點(diǎn)光源成的像為振蕩的斑點(diǎn)。大氣擾動只對一些面積小的光源有影響。第10頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第11頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一射電望遠(yuǎn)鏡第12頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第13頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一圖片出處：NationalRadioAstronomyObservatory第14頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第15頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第18頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一（圖片提供：中國科學(xué)院高能物理研究所）（圖片提供：布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室）激光干涉引力波觀測站（圖片出處：/）第19頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星有多亮？第20頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星的星等——光度測量視亮度的大小取決于三個因素：1）天體的光度；2）天體的距離；3）星際物質(zhì)對輻射的吸收和散射。1.恒星的光度和亮度第21頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一2.視星等m(apparentmagnitude)第22頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第24頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第25頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星的顏色反映了恒星的表面溫度的高低。溫度越高（低），顏色越藍(lán)（紅）。第26頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第27頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第28頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一3.絕對星等M(absolutemagnitude)第29頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一絕對星等第30頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星有多遠(yuǎn)？第31頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一天體距離的測量方法視差分光視差法威爾遜-巴普法星群視差法主星序重疊法變星測距譜線紅移和哈勃定律等等第32頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一視差第33頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第34頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一秒差距第35頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第36頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第37頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一變星測距有一類星的光變周期長短不同，但光度是相同的，即絕對星等相同。因此，可以先通過觀測定出它們的視星等，將視星等與絕對星等比較，便可定出含有這類變星的星團(tuán)的距離。這類變星光度大，是相當(dāng)理想的“距離指示器”。造父變星的光變周期長，它們的光度和光變周期之間有一種確定的關(guān)系——周光關(guān)系，即光度越大，光變周期越長。因而，利用測得的光變周期可求出它們的絕對星等，進(jìn)而與視星等比較，便可求出包含該星的河外星系的距離。第38頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一譜線紅移和哈勃定律觀測表明，河外星系的譜線都有紅移現(xiàn)象，而且紅移的大小與距離成正比，存在哈勃關(guān)系：其中，為紅移量，為哈勃常數(shù)。原則上，只要測出紅移量，便可求出河外星系的距離。第39頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一距離范圍太陽系()鄰近恒星()較遠(yuǎn)恒星和銀河星團(tuán)()球狀星團(tuán)()鄰近星系()遠(yuǎn)星系遙遠(yuǎn)星系測定方法天體距離的流程圖第40頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星有多大？第41頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星的大小第42頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一角直徑由距離求真直徑邁克耳孫干涉法第43頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第44頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星發(fā)出的光有什么特點(diǎn)？第45頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第46頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第47頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第48頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第49頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第50頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第51頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星光譜分類第53頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第54頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第55頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一赫羅圖的橫坐標(biāo)也可用恒星的光譜型、色指數(shù)，縱坐標(biāo)也可用恒星的絕對星等表示。第56頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第57頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第58頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第59頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第60頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第61頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第62頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第63頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星的質(zhì)量如何測？第64頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星的質(zhì)量第65頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第66頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第67頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第68頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一目視雙星質(zhì)量的測定第69頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第70頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第71頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一視向速度曲線(radialvelocitycurve)第72頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第73頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第74頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一第75頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一利用恒星質(zhì)量與光度之間的關(guān)系（質(zhì)光關(guān)系），也可求出恒星的質(zhì)量。質(zhì)光關(guān)系（mass-Luminosityrelation）由觀測得出的質(zhì)光關(guān)系為：第76頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星有多老？第77頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一恒星的年齡和宇宙的年齡赫羅圖法：測定恒星年齡的最基本方法。一般認(rèn)為球狀星團(tuán)中所有恒星是同時形成的，通過對其中恒星演化歷程的擬合可以求出星團(tuán)的年齡。恒星演化理論告訴我們：恒星質(zhì)量越大，光度越大，演化越快。演化到一定階段，就離開主星序。因此主序星離開主星序時的年齡與質(zhì)量有關(guān)。第78頁，共80頁，2023年，2月20日，星期一宇宙年齡1）動力學(xué)法（哈勃年齡和減速因子）根據(jù)宇宙的