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每年1。視向速度的負數(shù)表示接近,正數(shù)遠離。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恒星的本質特征：自行發(fā)光。能發(fā)光-高溫：具有巨大的質量；演化史上某個階段的現(xiàn)象。恒星的光譜：光譜反映恒星溫度的高低。太陽光譜 - 顏色 太陽平日所

2、放出來的光譜主要來自太陽表面絕對溫度約六千度的黑體輻射(Black Body Radiation)光譜可見光的波長范圍在770390納米之間。波長不同的電磁波，引起人眼的顏色感覺不同。770622nm，感覺為紅色；622597nm，橙色；597577nm，黃色；577492nm，綠色；492455nm，藍靛色；455390nm，紫色。 （稱為康普頓變化）稱為多普勒變化201-3 多普勒效應紅移天體光譜中某一譜線相對于實驗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，簡稱紅移。紅移z的定義是：z=(-0)/0=/0式中0是實驗室光源的某一譜線波長，是天體的同一譜線波長。z0，

3、紅移，波長增加；z0，紅移，波長增加；z0，紫移(或藍移)，波長減少。在紅移問題中，z都大于0，因而往往簡單地把z作為紅移的符號。z是無量綱的標量，習慣上又總是按照多普勒效應把z換算為相應的速度。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0.5埃，而至今觀測到紅移最大的類星體，其紅移量達4.43埃，對應的退行速度達到光速的95%，即每秒285000km。按照哈勃定律推算，后者的距離遠達180余億ly（光年）。迄今所知的最遙遠的天體。 類星體的輻射功率大得驚人，達到每秒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，至今無法解釋。3K微波背景輻射（絕對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。過去認為廣漠的星系際空間是無限的空虛，溫度只能是絕對0（273C），不可能有能量輻射。事實上，星系際空間是有“光”和“熱”：光是不可見光，波長屬于微波波段的電磁波；熱表現(xiàn)為背景輻射溫度3K，相當于270C。 星際有機分子-指存在于星際空間的有機分子。直到20世紀初，人們普遍認為宇宙空間是一無所有的“真空”。20世紀60年代以來，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，其中相當大的一部分是有機分子。才證明，廣漠的宇宙空

5、間充滿著物質，不僅有簡單的無機物，還有復雜的有機物。 類星體、3K微波輻射、星際有機分子和前述的中子星，被稱為20世紀60年代天文學的“四大發(fā)現(xiàn)”。對天文學和其他學科的發(fā)展具有深刻的意義。1、 什么是恒星？恒星為什么會發(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。 因為恒星具有巨大的質量，是爍熱的，溫度必然很高。其中心溫度很高，引起熱核反應而釋放大量能量。所以會發(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

6、屬于這一類） 白色的星，表面溫度約為10000-20000K. 帶藍色的星溫度最高，可達30000-10萬K.P36 復習與思考按物理學定律，溫度越高，光譜最明亮部分越接近藍色一端。為此，人們只要在譜線中找出最明亮部分所對應的波長，便可以推算出恒星的表面溫度。 化學家憑著光譜的發(fā)射線（亮線）證認出各種元素。天文學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和化學成分。通過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方使者，故被稱為“有色的語言”。2、 什么是恒星的亮度和光度？什么是視星等和絕對星等？兩種星等如何換算？為什么大多數(shù)

7、的恒星的絕對星等高于它們的視星等？ 答：恒星的亮度是指地球上受光強度，即恒星的明暗程度；恒星的光度表示恒星本身的發(fā)光強度。 表示天體亮度等級的叫視星等（m符號）； 表示天體光度等級的叫絕對星等（M符號)人眼可視星等最小可見六等星。 星等每相差1等，恒星的亮度相差2.512倍。天文學上把一個標準距離定為10秒差距。相當于0.1秒視差的距離。合32.6光年。在這個標準距離（10秒差距）下的恒星的亮度， 稱為絕對亮度，其星等叫絕對星等。恒星距離觀測者10秒差距時，它的視星等即為絕對星等。（詳見課本27頁的計算方法） 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距離之內。因此，對于絕

8、大多數(shù)恒星來說，其絕對星等高于它的視星等。（如果把太陽移到這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級亮度差2倍，差10倍就差5級。） 它原來的視星等為0.1，視亮度為E0，距離為d0； 設它的視星等將變?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。因為一等星的亮度是六等星亮度的100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關系圖。 20世紀初，丹麥天文學家赫茨普龍（18731967）和美國天文學家羅素（18771957） 不約而同地創(chuàng)制了恒星的光譜型和光度的坐標圖，簡稱光譜-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，以它的光度（絕對星等）為縱坐標。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，天文學上稱之為銀河（民間也叫天河）。云霧狀的銀河，是由點點繁星構成的，由于它們太密集，距離又遙遠，肉眼望去就成為白茫茫一片的云霧狀光帶。 密集在銀河中的無數(shù)恒星，連同散布在天空各方的點點繁星，包括我們的太陽系在內，都屬于一個龐大無比的恒星系統(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