科普天文學(xué)實(shí)用模板兩篇

第六章星系星系是幾十億顆至幾千億顆恒星以及星際氣體和塵埃物質(zhì)等組成的天體系統(tǒng)，它占據(jù)了幾千光年至幾十億光年的空間距離。

人類所能觀測(cè)到的所有星系統(tǒng)稱為總星系。天文學(xué)上所指宇宙往往就是指總星系，是有限的，而哲學(xué)上的宇宙無(wú)論時(shí)間還是空間都是無(wú)限的。星系（galaxy）與星云（nebula）最初，人們認(rèn)識(shí)星系時(shí)并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到它是由恒星組成的系統(tǒng)，而認(rèn)為它是由彌漫的物質(zhì)組成的星云。如：典型的旋渦星系仙女座大星云被成為“星云”。英國(guó)天文學(xué)家赫歇耳在觀察星云的時(shí)，用他的大望遠(yuǎn)鏡居然把星云分解成恒星，所以他斷言所有的星云都能分解成恒星，只要有足夠大口徑的望遠(yuǎn)鏡?，F(xiàn)在我們知道星云確實(shí)不能分解成恒星，如蟹狀星云，它是超新星爆發(fā)的遺跡。此外，還存在由彌漫物質(zhì)組成的處于恒星形成早期階段的星云。星系被認(rèn)為星云星云被認(rèn)為星系星系和星云是兩個(gè)不同的概念6.1銀河系（the

Milky

Way）幾乎所有我們?cè)谝雇硇强湛吹降臇|西都屬于銀河系。銀河像一條亮帶穿過(guò)星空。從銀河系外看，我們的銀河系非常像我們的鄰居仙女星系（Andromedagalaxy）銀河系的基本參量銀河系總質(zhì)量：1011M⊙~1012M⊙

銀河系恒星數(shù)：1.2×1011顆銀河系年齡：1010年銀河系直徑：30000秒差距太陽(yáng)距銀心距離：10000秒差距肉眼可觀察恒星：6000顆6.1.1銀河系的結(jié)構(gòu)(1)盤（disk）核隆起（NuclearBulge）暈（halo）太陽(yáng)球狀星團(tuán)（GlobularClusters）銀河系的結(jié)構(gòu)(2)星系盤（GalacticPlane）星系中心（GalacticCenter）這些結(jié)構(gòu)非常難測(cè)量，因?yàn)?1)我們?cè)阢y河內(nèi)2)距離的測(cè)量非常難3)通往中心的視線被氣體和灰塵阻擋

早期研究銀河的形狀被認(rèn)為像磨刀石,太陽(yáng)接近中心。18世紀(jì)中葉，人們普遍認(rèn)為銀河系中的恒星是對(duì)稱分布的。1785年赫歇耳（WilliamHerschel）用恒星計(jì)數(shù)法描繪出銀河的結(jié)構(gòu)，認(rèn)為銀河是扁平狀的結(jié)構(gòu)。他的依據(jù)是光學(xué)波段的觀測(cè)。1930年最終確立了現(xiàn)代銀河系的結(jié)構(gòu)。6.1.2探索銀河系結(jié)構(gòu)I.選擇可以在整個(gè)銀河系看到明亮的物體,跟蹤他們的方向和距離。II.在可見光之外的波長(zhǎng)觀測(cè)物體（繞過(guò)光學(xué)掩星的問(wèn)題）,并統(tǒng)計(jì)他們的方向和距離III.跟蹤物體相對(duì)我們?cè)诓煌较蛏宪壍浪俣菼利用星團(tuán)探索星系星團(tuán)的兩種類型:1)開放星團(tuán)：最近形成恒星的年輕星團(tuán)，在星系的盤內(nèi)OpenclustershandcPersei2)球狀星團(tuán)：老的、集中在的恒星群;主要在一個(gè)星系周圍的暈中。GlobularClusterM19球狀星團(tuán)

高密度星團(tuán)5萬(wàn)–100萬(wàn)顆恒星

老的(~11billionyears),處在主星序下部的恒星在我們銀河系中大約有近200個(gè)球狀星團(tuán)GlobularClusterM80定位銀河系的中心球狀星團(tuán)的分布不集中在太陽(yáng)……而是在一個(gè)直接(可視)觀測(cè)被嚴(yán)重遮擋的位置。探索銀河系大質(zhì)量恒星和開放星團(tuán)O型和B型恒星是最大規(guī)模、最明亮的恒星(不幸的是,也最短命的)=>尋找很年輕星團(tuán)或星協(xié)包括OB星協(xié)。OB星協(xié)OB星系到OB星協(xié)的距離可以通過(guò)造父變星確定。OB星協(xié)勾畫出3個(gè)近太陽(yáng)旋臂。人馬臂（Sagittariusarm）獵戶座天鵝座臂（Orion-Cygnusarm）珀?duì)栃匏梗≒erseusarm）SunII可見光以外的觀測(cè)

紅外視圖行星際灰塵（吸收可見光）輻射的主要是紅外光。紅外像紅外發(fā)射吸收不是很強(qiáng)，可以提供了一個(gè)清晰的整個(gè)銀河。星核星盤銀河系的射電圖像波長(zhǎng)在21cm的射電圖像,跟蹤中性氫。星際塵埃不吸收無(wú)線電波，我們可以觀察到任何方向整個(gè)銀河系在無(wú)線電波。射電觀測(cè)21-cm射電觀測(cè)揭示了中性氫在整個(gè)銀河系的分布。到氫云的距離可以通過(guò)徑向速度測(cè)量(多普勒效應(yīng)!)GalacticCenterSun中性氫集中在螺旋臂。銀心的射電圖像許多超新星遺跡；殼層和細(xì)絲SgrAArcSgrA*:Thecenterofourgalaxy銀河系中心有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。SgrA跟蹤分子云CO分子的射電輻射可以用來(lái)跟蹤分子云的分布。在某些方向，許多分子云相互重疊。運(yùn)用速度的信息可以將云分解。分子云集中在螺旋臂。銀河系的結(jié)構(gòu)顯示塵埃的分布SunRingBar恒星和中性氫的分布X射線圖像

銀河中心ChandraX-rayimageofSgrA*在X射線圖像中銀心超大質(zhì)量黑洞，相對(duì)于其他星系中心來(lái)說(shuō)異常微弱。銀河系中心區(qū)域包含許多黑洞和中子星X射線雙星。暗弱銀心致密天體III銀河系中的軌道運(yùn)動(dòng)(1)盤恒星:在星系盤內(nèi)，軌道接近圓形暈恒星:高度橢圓軌道，隨機(jī)繞行方向。銀河系中的軌道運(yùn)動(dòng)(2)差速旋轉(zhuǎn)

太陽(yáng)圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)，220km/s。1繞行一周大約2.4億年。

恒星越接近中心，轉(zhuǎn)動(dòng)越快。

恒星軌道越遠(yuǎn)其運(yùn)行越慢。從軌道速度推算質(zhì)量M=11billionMsunM=25billionMsunM=100billionMsunM=400billionMsun軌道內(nèi)的質(zhì)量越大,太陽(yáng)沿軌道繞銀河系中心的旋轉(zhuǎn)越快。結(jié)合質(zhì)量:M=4billionMsun

銀河系的質(zhì)量如果所有的質(zhì)量集中在,旋轉(zhuǎn)曲線將會(huì)遵循一個(gè)修改版的開普勒第三定律rotationcurve=orbitalvelocityasfunctionofradius銀河系盤內(nèi)的總質(zhì)量:

大約2億Msun加上來(lái)自暈中的質(zhì)量總共:大約1萬(wàn)億Msun大多數(shù)的質(zhì)量是不發(fā)射任何輻射:暗物質(zhì)!在銀河系中心的一個(gè)黑洞通過(guò)跟蹤銀河中心附近單個(gè)恒星的軌道，黑洞的質(zhì)量可以確定為~260萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。6.1.3星族吸收線幾乎完全來(lái)自氫:

星族II許多吸收線也來(lái)自更重的元素(金屬):

星族I形成之初，銀河系的氣體只包含氫和氦。更重的元素(“金屬”)是后來(lái)在恒星內(nèi)部產(chǎn)生的。=>年青的恒星比老年恒星包含更多的金屬。星族星族I:

年青恒星：富含金屬；位于旋臂和盤面星族II:

年老恒星:貧金屬;位于暈中(球狀星團(tuán))和核中。宇宙中元素的豐度對(duì)數(shù)刻度所有比He更重的元素是非常罕見的。線性刻度6.1.4銀河噴泉

新形成恒星區(qū)域的多個(gè)超新星產(chǎn)生非常熱的氣體泡。這些熱的氣泡可以沖破銀河的星盤產(chǎn)生銀河噴泉。

但這些氣體冷卻時(shí)，它會(huì)落回到盤上，在整個(gè)銀河系傳播重元素。6.1.5銀河系的起源傳統(tǒng)的理論:準(zhǔn)球形氣云分割成小塊,形成最初、缺乏金屬的恒星(星族II);旋轉(zhuǎn)云崩潰成一個(gè)盤狀結(jié)構(gòu)后來(lái)恒星(星族I)被限制在星系的盤內(nèi)100多億年前，有一個(gè)巨大的星系際云，在自身引力的作用下收縮，在收縮過(guò)程中分成了若干云塊，其中一塊大云形成了后來(lái)的銀河系，其他云塊則形成大、小麥哲倫星系和其他河外星系。恒星形成的螺旋臂旋臂基本上是靜止的激波恒星和氣體云繞銀河系中心和越過(guò)螺旋臂激波激發(fā)恒星形成通過(guò)OB星離子化的波前和超新星激波，恒星自立形成。螺旋臂內(nèi)自給的恒星形成星系形成的區(qū)域由于不同的旋轉(zhuǎn)而被拉長(zhǎng)由于離子化的波前和超新星激波恒星的形成是自給。6.2河外星系在銀河系之外，還有更深遠(yuǎn)的空間，那里分布著與銀河系類似的天體系統(tǒng)——星系、星系群和星系團(tuán)。河外星系的觀測(cè)和研究改變了人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。多種多樣的星系哈勃深空:對(duì)天空一個(gè)明顯空曠區(qū)域10天的曝光圖即使看起來(lái)空區(qū)域的天空包含成千上萬(wàn)的非常微弱,非常遙遠(yuǎn)的星系。大量的星系形態(tài)：旋渦星系（Spirals）

橢圓星系（Ellipticals）不規(guī)則星系（Irregular）6.3星系的分類SaSbScE0=SphericalSmallnucleus;looselywoundarmsE1E6E0,…,E7Largenucleus;tightlywoundarmsE7=Highlyelliptical星系中的氣體和塵埃富含氣體和塵埃的旋渦星系橢圓星系幾乎沒(méi)有氣體和塵埃星系與磁盤和隆起,但沒(méi)有灰塵被稱為S0棒旋星系一些螺旋顯示明顯的棒結(jié)構(gòu)中心次類:SBa,…,SBc,

不規(guī)則星系星系碰撞或聚合的結(jié)果

非常活動(dòng)的恒星形成(“星爆星系”)小(“矮星系”)大星系的衛(wèi)星星系(e.g.,麥哲倫星系)LargeMagellanicCloudNGC4038/4039TheCocoonGalaxy用Irr表示。根據(jù)光譜偏重的顏色分為IrrI，和IrrII兩種次型。仙女座大星云

銀河系附近的三個(gè)著名星系大麥哲倫星云

小麥哲倫星云

6.3星系的分類橢圓星系：呈橢圓形，扁度差別較大。橢圓星系用字母E表示，后面跟一個(gè)表示扁度的數(shù)字10x（a-b）/a橢圓星系旋渦星系旋渦星系：具有旋渦結(jié)構(gòu)，中心為球狀或橢球狀核心部分，又有兩條或更多條旋臂從核心延伸出去。旋渦星系用字母S表示，根據(jù)核球大小和旋臂伸展程度分為Sa，Sb，Sc次型。旋渦星系Grand-designgalaxyM51(自我維持的恒星形成區(qū)沿螺旋臂模式都清晰可見。旋臂的本質(zhì)機(jī)會(huì)巧合的小螺旋星系位于大背景星系的前面。相對(duì)暗的空間背景，旋臂表現(xiàn)很亮(新形成的、大質(zhì)量的恒星!)…但黑暗(氣體和塵埃在致密恒星云)是相對(duì)明亮背景的大星系旋臂上恒星的形成超新星激波，O、B型恒星離子化的波前，以及激波波前形成的旋臂激發(fā)了恒星的形成。螺旋臂是靜止的激波,激發(fā)恒星的形成。棒旋星系棒旋星系：具有長(zhǎng)長(zhǎng)的像棍棒樣的核心部分，在棒的兩端有旋臂延伸出去。用字母SB表示，也有Sba，SBb和SBc等次型。不規(guī)則星系不規(guī)則星系：形狀不規(guī)則。用Irr表示。根據(jù)光譜偏重的顏色分為IrrI，和IrrII兩種次型。星系形狀的四種不同類型在已觀測(cè)的星系中，不規(guī)則星系占3%，橢圓占20%，其余是旋渦和棒旋星系。6.4星系團(tuán)

河外星系大多不是單獨(dú)存在的，而是組成大小不等的集團(tuán)，叫做星系團(tuán)。第四章

恒星

恒星的位置看來(lái)固定不變，因而古人稱之為“恒”星，即固定不動(dòng)的星。一般來(lái)說(shuō)，恒星都是氣體球，沒(méi)有固態(tài)表面，通過(guò)自身引力聚集而成。它區(qū)別于行星的一個(gè)重要性質(zhì)是它自己能夠強(qiáng)烈發(fā)光。太陽(yáng)是一顆恒星。恒星是指由內(nèi)部能源產(chǎn)生輻射而發(fā)光的大質(zhì)量球狀天體。參數(shù)變化范圍質(zhì)量M10-1M⊙≤M≤102M⊙

半徑R10-3R⊙≤R≤103R⊙

表面溫度T103K≤T≤105K光度L10-4L⊙≤L≤106L⊙

M⊙是太陽(yáng)的質(zhì)量，R⊙是太陽(yáng)的半徑，L⊙為太陽(yáng)的光度。對(duì)恒星的研究表明：恒星主要是由氫組成的氣體球。氫聚變成氦而放出能量，然后氦又可聚變成更重的元素放出能量，因此恒星的化學(xué)組成同她得年齡有關(guān)。恒星的信息源

恒星具有極高的溫度，有大量的激烈運(yùn)動(dòng)著的電離的電子，發(fā)出強(qiáng)大的電磁波輻射（電磁波是原子中的電荷作變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的）。波長(zhǎng)范圍從最長(zhǎng)的無(wú)線電波到最短的γ射線。電磁波：可見光其他信息源：宇宙線、中微子、引力波、射電波、X射線、γ射線、紅外線來(lái)自恒星以及其他天體的輻射穿過(guò)地球大氣層是，很多波段都被大氣分子吸收掉了。屏蔽紫外線的主要是大氣中得臭氧層和氧原子、氧分子、氮分子；屏蔽一部分紅外線的主要是大氣中得水分子和二氧化碳分子。有兩處透明窗口：光學(xué)窗口和無(wú)線電窗口，為人類天文學(xué)的發(fā)展提供了必要地信息通道。

光學(xué)窗口：0.35~22微米可見光和一部分紅外線（17~22微米半透）。

無(wú)線電窗口：1毫米~30米的無(wú)線電波段。不同波長(zhǎng)的電磁波，其光子多具有的能量是不同的。光子的能量E與波長(zhǎng)的關(guān)系λ的關(guān)系為式中c是傳播速度，焦耳

秒稱為普朗克常數(shù)。波長(zhǎng)愈短，能量愈高。電磁波在本質(zhì)上是相同的，僅在波長(zhǎng)頻率和光子能量方面有所差別。（c是傳播速度）波長(zhǎng)不同的電磁波在真空中得傳播速度都一樣。波長(zhǎng)λ和頻率ν之間滿足公式波長(zhǎng)愈短，頻率愈高。不同波長(zhǎng)的電磁波也可以用頻率來(lái)表示，換算公式頻率波長(zhǎng)赫茲微米波長(zhǎng)和光子能量之間有固定的關(guān)系，電磁波譜有事也用光子能量來(lái)描述。光子能量的單位常用電子伏特（eV）來(lái)表示。電子伏特是一個(gè)電子通過(guò)1伏特電位差時(shí)獲得的能量，1電子伏=1.6022x10-19焦耳。電子伏在無(wú)線電波段常用頻率；在光學(xué)波段常用波長(zhǎng)；在X射線和γ射線波段用光子能量來(lái)描述.4.1恒星參數(shù)的測(cè)定

4.1.1.恒星的距離

恒星離我們非常遙遠(yuǎn)，除太陽(yáng)外，離我們最近的恒星是半人馬座比鄰星，距離約為4×1013千米，4.22光年。天文學(xué)上常用的距離單位：①天文單位，即日地平均距離，為1AU=149597870千米=1.49597870×1011米②光年，光在一年中走過(guò)的距離，1l.y.=0.946053×1016米③秒差距，周年視差為1″對(duì)應(yīng)的距離，1pc=3.08568×1016米1光年=0.307秒差距1秒差距=206265AU周年視差π=1''的恒星與地球的距離r為206265AU，這個(gè)距離定義為1秒差距（1pc）。秒差距（Parsec,縮寫pc）測(cè)定恒星距離最基本的方法是三角視差法，此法主要用于測(cè)量較近的恒星距離。然而對(duì)大多數(shù)恒星說(shuō)來(lái)，這個(gè)張角太小，無(wú)法測(cè)準(zhǔn)。所以測(cè)定恒星距離常使用一些間接的方法，如分光視差法、星團(tuán)視差法、統(tǒng)計(jì)視差法以及由造父變星的周光關(guān)系確定視差，等等。這些間接的方法都是以三角視差法為基礎(chǔ)的。恒星距離的測(cè)定恒星的距離是借助于測(cè)定周年視差而獲得的

r=a/π太陽(yáng)到恒星的距離為r,單位為光年或秒差距日地平均距離為a，單位為天文單位恒星的周年視差為π，單位為弧秒三角視差法測(cè)距離三個(gè)著名恒星距離名稱視差距離比鄰星0.76

″4.3光年織女星

0.12″27光年天狼星0.37″8.8光年光速：c=3.0x108m/s最快飛機(jī)速速：v=1.0x108m/h=3.0x104m/s

光度為恒星的能量發(fā)射率，即整個(gè)星面每秒釋放的能量，用L表示。他在國(guó)際單位的典型表示法式是瓦特(Watt)，在c.g.s.制是爾格/秒，或是以太陽(yáng)光度來(lái)表示，也就是以太陽(yáng)輻射的能量為一個(gè)單位來(lái)表示。太陽(yáng)的光度是3.827×1026瓦特。

一顆恒星的光度決定于恒星的表面溫度和表面積——較大的恒星比同溫度的較小恒星輻射更多的能量，所以，表面溫度相同(因而顏色相同)的兩顆恒星可能有極不相同的光度，而光度相同的兩顆恒星可能有完全不同的表面溫度(和顏色)。

光度是與距離無(wú)關(guān)的真實(shí)常數(shù)，亮度則明顯的與距離有關(guān)，而且是與距離的平方成反比，亮度通常會(huì)以視星等來(lái)量度，那是一種對(duì)數(shù)的關(guān)系。4.1.2恒星的光度、照度和和星等光度（luminosity）

恒星看起來(lái)的明暗程度稱為視亮度，簡(jiǎn)稱亮度，就是指照度，用E表示。

照度是每單位面積所接收到的光通量。SI制單位是勒克斯(lx=lux)，1(勒克斯)=1(流明/平方米)。對(duì)于接受天體輻射的人眼或儀器來(lái)說(shuō)，單位時(shí)間入射到其單位面積的能量。表示某處感應(yīng)器感應(yīng)到的恒星的能量。照度（Illuminance）

在天文學(xué)上，星的亮度用星等表示。古人按照星的明暗程度把星星分為6個(gè)亮度等級(jí)，天球上約20顆最亮的星稱為一等星，肉眼剛剛能看到的星稱為六等星。通常以拉丁字母m表示星等。這個(gè)星等系統(tǒng)原則上保留到現(xiàn)在，并給予標(biāo)準(zhǔn)化后推廣到特別亮的天體以及肉眼看不見但用望遠(yuǎn)鏡能看見的暗星上去。

星等是衡量天體光度的量。在不明確說(shuō)明的情況下，星等一般指目視星等。為了比較天體的發(fā)光強(qiáng)度，采用絕對(duì)星等。絕對(duì)星等M的定義是，把天體假想置于距離10秒差距處所得到的視星等。若已知天體的視差π（以角秒計(jì)）和經(jīng)星際消光改正的視星等m，可按下列公式計(jì)算絕對(duì)星等：M=m+5+5lgπ。對(duì)應(yīng)不同系統(tǒng)的視星等有不同的絕對(duì)星等。天體光度測(cè)量直接得到的星等同天體的距離有關(guān)，稱為視星等，它反映天體的視亮度。一顆很亮的星可以由于距離遠(yuǎn)而顯得很暗（星等數(shù)值大）；而一顆實(shí)際上很暗的星可能由于距離近而顯得很亮（星等數(shù)值小）。對(duì)于點(diǎn)光源,則代表天體在地球上的照度。星等常用m表示。對(duì)應(yīng)不同探測(cè)器有各種星等系統(tǒng)。星等（magnitude）星等系統(tǒng)：目視星等、照相星等、光電星等視星等絕對(duì)星等4.1.3恒星的大小、質(zhì)量和密度

恒星的真直徑可以根據(jù)恒星的視直徑（角直徑）和距離計(jì)算出來(lái)。常用的干涉儀或月掩星方法可以測(cè)出小到0.01的恒星的角直徑，更小的恒星不容易測(cè)準(zhǔn)，加上測(cè)量距離的誤差，所以恒星的真直徑可靠的不多。根據(jù)食雙星兼分光雙星的軌道資料，也可得出某些恒星直徑。對(duì)有些恒星，也可根據(jù)絕對(duì)星等和有效溫度來(lái)推算其真直徑。星名視差(弧秒)角直徑（弧秒）線直徑（太陽(yáng)直徑為1）獵戶座α0.005″0.047″1000鯨魚座α0.023″0.056″480金牛座α0.048″0.021″94御夫座α0.073″0.004″13天狼A0.375″0.006″1.85太陽(yáng)1.00天狼B0.375″0.000077″0.044范瑪倫星0.235″0.000019″0.009觀測(cè)結(jié)果：恒星的直徑相差很大，大的有太陽(yáng)直徑的幾百倍甚至一兩千倍，小的只有不到太陽(yáng)直徑的十分之一。

恒星的質(zhì)量是很重要的一個(gè)參量，但是除太陽(yáng)外，目前只能對(duì)某些雙星進(jìn)行直接測(cè)定，其他恒星的質(zhì)量都是間接得到的，如通過(guò)質(zhì)光關(guān)系來(lái)測(cè)定的。4.1.4恒星的質(zhì)量 1、測(cè)定雙星質(zhì)量的基本原理是依據(jù)開普勒第三定律——雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量與軌道半長(zhǎng)徑的立方成正比，與軌道周期的平方成反比結(jié)合天體測(cè)量法測(cè)出兩子星相對(duì)質(zhì)心的距離

和,則可知兩子星的質(zhì)量比從而可求出每個(gè)子星的質(zhì)量２、質(zhì)光關(guān)系：

對(duì)于質(zhì)量大于0.2M⊙的主序星，恒星的質(zhì)量和光度之間有很好的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，稱之為“質(zhì)光關(guān)系”。恒星的質(zhì)量越大，其對(duì)應(yīng)的光度越強(qiáng)。一般符合如下關(guān)系

1924年愛(ài)丁頓從理論上導(dǎo)出絕對(duì)光度為L(zhǎng)的恒星與其質(zhì)量M有L=kM3.5的簡(jiǎn)單關(guān)系,其中k為常數(shù)。 lg(L/L⊙)=3.8lg(M/M⊙)+0.084.2恒星光譜及其相關(guān)性質(zhì)

太陽(yáng)的光譜是紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七色，原因是什么呢？

4.2.1光譜概念的物理基礎(chǔ)

量子力學(xué)創(chuàng)立于20世紀(jì)初，是研究電子、質(zhì)子、中子以及原子和分子內(nèi)其他亞原子粒子運(yùn)動(dòng)的一門科學(xué)。相對(duì)于量子力學(xué)，牛頓力學(xué)稱為經(jīng)典力學(xué)。利用牛頓力學(xué)，人們認(rèn)識(shí)了太陽(yáng)系。同樣，人們想象一個(gè)原子就是一個(gè)小太陽(yáng)系：核在中心，電子在固定的軌道繞核“公轉(zhuǎn)”。但按照量子力學(xué)的說(shuō)法，原子中沒(méi)有電子運(yùn)動(dòng)的軌道，只能說(shuō)電子可能出現(xiàn)在什么地方。天文學(xué)包括天體力學(xué)、天體物理學(xué)等數(shù)十個(gè)分支和量子力學(xué)的建立，使人們能正確地認(rèn)識(shí)微觀世界，愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的建立改變了人們對(duì)時(shí)間和空間本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也給了天文學(xué)家更深入認(rèn)識(shí)恒星和天體的一個(gè)理論工具。4.2.2恒星光譜與氫原子譜線光譜有連續(xù)光譜，線光譜和帶光譜。太陽(yáng)光譜其實(shí)并不是一條連續(xù)的光帶，而是帶有許多暗線條

氫原子光譜（巴爾默系，背景彩色是為了表示三條光譜線的位置而加進(jìn)去的）。

4.2.3

光譜在恒星研究中的應(yīng)用 1、確定恒星的化學(xué)組成 2、確定恒星的溫度 3、確定恒星的視向速度和自轉(zhuǎn)光譜型顏色表面溫度（開）典型星O藍(lán)40000~25000參宿一B藍(lán)白25000~12000參宿五A白11500~7700織女星F黃白7600~6100小犬座αG黃6000~5000太陽(yáng)K橙4900~3700牧夫座αM紅3600~2600心宿二恒星光譜的分類

4.2.4恒星的光譜、顏色和表面溫度之間的關(guān)系Oh!BeAFairGirlKissMe.4.2.5恒星的赫羅圖丹麥科學(xué)家赫茨普龍(E.Hertzsprung)于1911年，天文學(xué)家羅素（H.N.Russell）于1913年，分別的繪制了恒星的光譜—光度圖。Innerradiative,outerconvectivezoneInnerconvective,outerradiativezoneCNOcycledominantPPchaindominant4.3變星和新星變星：亮度在較短時(shí)期內(nèi)有顯著變化的星為變星。新星:有少數(shù)星的亮度可在幾天內(nèi)猛增幾萬(wàn)倍，較原有星等減少10-14等，把這些突然爆發(fā)的星稱為新星。超新星:超新星的爆發(fā)規(guī)模比新星還要大，它發(fā)亮?xí)r亮度的增幅為新星的數(shù)百至數(shù)千倍，拋出的氣殼速度可超過(guò)104km/s。是所有變星中最壯觀的一類，是恒星的災(zāi)變性爆發(fā)。輻射能估計(jì)為1042~1043J,拋出的物質(zhì)質(zhì)量達(dá)1~10m⊙,動(dòng)能達(dá)1043~1044J。4.3.1造父變星造父變星又稱長(zhǎng)周期造父變星或經(jīng)典造父變星，是脈動(dòng)變星的一種，這類變星的亮度變化是周期性的，一般周期在1.5～80天之間。周光關(guān)系：周期和絕對(duì)星等之間的關(guān)系。造父變星的平均絕對(duì)星等M與其周期的對(duì)數(shù)lgP近似成直線關(guān)系周光關(guān)系新星4.3.2新星和超新星

亮度會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)迅速增加，達(dá)到極大后慢慢減弱，幾年或幾十年后恢復(fù)到原來(lái)的亮度，這種星叫新星。

有些恒星爆發(fā)時(shí)規(guī)模比新星更巨大，

光度增加1億倍，這種星稱為超新星。超新星蟹狀星云（M1，或NGC1952）位于金牛座ζ星東北面，距地球約6500光年。它是個(gè)超新星殘骸，源于一次超新星（天關(guān)客星，SN1054）爆炸。氣體總質(zhì)量約為太陽(yáng)的十分之一，直徑六光年，現(xiàn)正以每秒一千公里速度膨漲。星云中心有一顆直徑約十公里的脈沖星。這超新星爆發(fā)后剩下的中子星是在1969年被發(fā)現(xiàn)。其自轉(zhuǎn)周期為33毫秒（即每秒自轉(zhuǎn)30次）。中國(guó)的史料中有很多關(guān)于1054年超新星劇烈爆發(fā)的珍貴記錄資料。4.4不同的恒星系統(tǒng)雙星，為包含兩顆恒星的系統(tǒng)，在相互引力的影響下，兩顆恒星繞著它們共同的引力中心描繪出閉合的軌道。較亮的子星為主星，較暗的子星為伴星。雙星的兩個(gè)成員都稱為雙星的子星，較亮的子星稱為主星，較暗的稱為伴星。（一）目視雙星

在望遠(yuǎn)鏡里能直接用眼睛看出是兩顆星的雙星雙星（二）分光雙星

用光譜分析的方法發(fā)現(xiàn)的雙星雙星（三）