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(wú)限遠(yuǎn)為半徑的假想球體，表示天體運(yùn)動(dòng)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(yuǎn)，都可以在天球上有它們的投影。2、天球的特性①它是一個(gè)假想的球體。②它的半徑無(wú)限大。③所有的天體在天球上的位置都不是它的真實(shí)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(lái)表示天體，便于天體定位，在天文學(xué)上有實(shí)用意義。3.天體的視位置定義：從測(cè)站中心到天體的連線(xiàn)在天球上的交點(diǎn)，即天體在天球面上的投影點(diǎn)，稱(chēng)為天體的視位置。4.天體以地心為中心時(shí)，叫地心天球。以太陽(yáng)為中心時(shí)，叫日心天球。一般指地心天球。二、天球的視運(yùn)動(dòng)1、天球周日運(yùn)動(dòng)：對(duì)于地球觀測(cè)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(chēng)為天球周日運(yùn)動(dòng)。周日圈：天體周日運(yùn)動(dòng)行經(jīng)的路線(xiàn)，天體愈近天極周日圈愈小，反之亦然。2、太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)：由于地球公轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)在天球上形成的以一年為周期的位置移動(dòng)，叫做太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)，方向向東。太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)方向向東(與地球公轉(zhuǎn)方向相同)，其視行路線(xiàn)被稱(chēng)為黃道。1天球的視運(yùn)動(dòng)左：地球公轉(zhuǎn)和太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)，二者都向東右：地球自轉(zhuǎn)和天球周日運(yùn)動(dòng)，前者向東，后者向西由于地球自轉(zhuǎn)而隨同整個(gè)天球的運(yùn)動(dòng)，方向向西，日轉(zhuǎn)一周；由于地球公轉(zhuǎn)而相對(duì)于恒星的運(yùn)動(dòng)，方向向東，年巡天一周。太陽(yáng)同時(shí)參與兩種相反的運(yùn)動(dòng)：春：中天獅子太陽(yáng)飛馬夏：天蝎中天太陽(yáng)獵戶(hù)秋：飛馬中天太陽(yáng)獅子冬：獵戶(hù)中天太陽(yáng)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(yáng)周年運(yùn)動(dòng)。><^AnIntroductiontoTheEarth三、天球上的圓和點(diǎn)三個(gè)基本大圓：地平圈，天赤道，黃道

地平圈：地平圈是通過(guò)地心，且垂直于當(dāng)?shù)劂U垂線(xiàn)的平面的無(wú)限擴(kuò)大，同天球相割而成的天球大圓。它把天球分成可見(jiàn)和不可見(jiàn)兩部分。

天赤道：天赤道是地球赤道平面的無(wú)限擴(kuò)大，天球相割而成的天球大圓。天赤道分天球?yàn)槟媳眱砂肭颍?/p>

黃道：黃道是地球公轉(zhuǎn)的軌道平面的無(wú)限擴(kuò)大，同天球相割而成的天球大圓。它就是太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的視行路線(xiàn)；

大圓的極點(diǎn)：

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(diǎn)：

天赤道交地平圈：東點(diǎn)和西點(diǎn)；黃道交天赤道：春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)。天球大圓的交點(diǎn)和遠(yuǎn)距點(diǎn)左：地平圈與天赤道的交點(diǎn)（東、西）和遠(yuǎn)距點(diǎn)(南、北、上、下)；右：黃道與天赤道的交點(diǎn)（二分）和遠(yuǎn)距點(diǎn)（二至點(diǎn)和無(wú)名點(diǎn)）。大圓的遠(yuǎn)距點(diǎn)：地平圈對(duì)于天赤道：南點(diǎn)和北點(diǎn)天赤道對(duì)于地平圈：上點(diǎn)和下點(diǎn)黃道對(duì)于天赤道：夏至點(diǎn)和冬至點(diǎn)天赤道對(duì)于黃道：無(wú)名點(diǎn)四、天球坐標(biāo)1、球面坐標(biāo)系概說(shuō)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(lèi)天球坐標(biāo)系右旋坐標(biāo)系：與天球周日運(yùn)動(dòng)（地球自轉(zhuǎn)）聯(lián)系，向西；左旋坐標(biāo)系：與太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)（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(diǎn)：基圈：地平圈輔圈：地平經(jīng)圈原點(diǎn)：南點(diǎn)始圈：午圈緯度：高度經(jīng)度：方位(0到360度，自南點(diǎn)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(gè)相距90°的點(diǎn)：東、南、西、北點(diǎn)；得到子午圈（過(guò)南、北點(diǎn)）和卯酉圈（過(guò)東、西點(diǎn)）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(shí)當(dāng)?shù)氐奶炜瘴恢弥庇^地、生動(dòng)地表示出來(lái)。例如，若某人造衛(wèi)星在某時(shí)刻的地平坐標(biāo)值為：方位270°，高度45°，則說(shuō)明，此時(shí)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其高度和方位角都在不斷改變。當(dāng)天體恰在觀測(cè)者子午圈位置時(shí)，叫做天體的中天；每個(gè)天體每天都有兩次中天，當(dāng)天體高度達(dá)到最大時(shí)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(dá)到最小時(shí)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(shí)角坐標(biāo)系)用途：用于時(shí)間度量；圓圈系統(tǒng)：天赤道，子午圈和六時(shí)圈；基本要點(diǎn)：基圈：天赤道原點(diǎn)：上點(diǎn)始圈：午圈輔圈：赤經(jīng)圈（時(shí)圈）緯度：赤緯經(jīng)度：時(shí)角自上點(diǎn)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(gè)相距90°的點(diǎn)：東、西、上、下點(diǎn)；得到子午圈和六時(shí)圈。（下）天體第一赤道坐標(biāo)系：赤緯和時(shí)角4、地平坐標(biāo)系與第一赤道坐標(biāo)系的比較相同點(diǎn):

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(diǎn):

基圈不同，原點(diǎn)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(shí)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(diǎn)：

基圈：天赤道；

原點(diǎn)：春分點(diǎn)；

始圈：春分圈；

輔圈：赤經(jīng)圈（時(shí)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(diǎn)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(gè)相距90°的點(diǎn)：二分點(diǎn)和二個(gè)無(wú)名點(diǎn)；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(diǎn)和天球上任何一點(diǎn)一樣也參加周日運(yùn)動(dòng)。它在天球上連續(xù)兩次由東向西通過(guò)某地子午圈的時(shí)間間隔，叫做恒星日。恒星時(shí)以春分點(diǎn)上中天的時(shí)刻作為起標(biāo)點(diǎn)。6、恒星時(shí)7、黃道坐標(biāo)系⑴用途：表示日月行星的位置及其運(yùn)動(dòng)；⑵圓圈系統(tǒng)：黃道，無(wú)名圈和二至圈；⑶基本要點(diǎn)：

基圈：黃道；原點(diǎn)：春分點(diǎn)；

始圈：無(wú)名圈；

輔圈：黃經(jīng)圈；

緯度：黃緯；經(jīng)度：黃經(jīng)，自春分點(diǎn)沿黃道向東度量（為使太陽(yáng)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(gè)相距90°的點(diǎn)：二分點(diǎn)和二至點(diǎn)；得到無(wú)名圈和二至圈。天體的黃道坐標(biāo)系：黃緯和黃經(jīng)相同點(diǎn)：都是左旋坐標(biāo)系；

原點(diǎn)都是春分點(diǎn)；不同點(diǎn)：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(diǎn)（春分點(diǎn)）。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(wú)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(diǎn)：基圈相同；

赤緯相同；不同點(diǎn)：原點(diǎn)不同；

始圈不同；

度量方式不同；AnIntroductiontoTheEarth二者通過(guò)赤經(jīng)與時(shí)角聯(lián)系S（恒星時(shí)）=tr(春分點(diǎn)時(shí)角)S（恒星時(shí)）=t(恒星的時(shí)角)+a

（恒星的赤經(jīng)）恒星中天：t=0則S（恒星時(shí)）=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(shí)角不同于赤經(jīng)；

二者的具體差異于當(dāng)時(shí)的恒星時(shí)有關(guān)；

恒星時(shí)即春分點(diǎn)的時(shí)角，或上點(diǎn)的赤經(jīng)。天體赤經(jīng)＋天體當(dāng)時(shí)時(shí)角＝當(dāng)時(shí)恒星時(shí)S（恒星時(shí)）=tr(春分點(diǎn)時(shí)角)S（恒星時(shí)）=t*(恒星的時(shí)角)+a*（恒星的赤經(jīng)）恒星中天：t*=0則S（恒星時(shí)）=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(rèn)識(shí)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(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)正式公布國(guó)際通用的88個(gè)星座方案。同時(shí)規(guī)定以1875年的春分點(diǎn)和赤道為基準(zhǔn)。根據(jù)88個(gè)星座在天球上的不同位置和恒星出沒(méi)的情況，又劃成五大區(qū)域，即北天拱極星座（5個(gè)）、北天星座（40～90°，19個(gè)）、黃道十二星座、赤道帶星座（10個(gè)）、南天星座（-30～-90°，42個(gè)）。我國(guó)古代把天空分為三垣二十八宿三垣是北天極周?chē)?個(gè)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(gè)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(guó)：我國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)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(guò)最早，我國(guó)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(tuán)新總表》梅西耶天體（MessierObjects

簡(jiǎn)稱(chēng)M）《星云星團(tuán)新總表》（NEWGeneralCatalogueofNebulaandClustersofStars）是目前廣泛使用的星團(tuán)、星云和星系的一個(gè)基本星表，簡(jiǎn)稱(chēng)NGC，它由丹麥天文學(xué)家德雷爾根據(jù)英國(guó)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(gè)天體，后增至13000個(gè)天體。星表梅西耶天體（MessierObjects

簡(jiǎn)稱(chēng)M）它涵蓋了天區(qū)各角落之星云、星團(tuán)及星系等天體共110個(gè)，是法國(guó)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(yuǎn)鏡對(duì)天上觀測(cè)到的天體編排成的星表。星表三、星名星名：每個(gè)星座內(nèi)的恒星，都按其視亮度的大小來(lái)排列。其名稱(chēng)為星座名+希臘字母。如小熊座α，獵戶(hù)座β等。隨著觀測(cè)儀器的進(jìn)步，觀測(cè)到的天體越來(lái)越多，現(xiàn)代天文觀測(cè)者所采用的命名法是編號(hào)法，以某種星座中星編排的號(hào)碼來(lái)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(duì)于太陽(yáng)的平均距離，通常也指日地平均距離，相當(dāng)于1.4960×108km，用來(lái)表示太陽(yáng)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(shí)與地球的距離，主要用于量度太陽(yáng)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(chēng)為天體。自然天體：用肉眼和光學(xué)望遠(yuǎn)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(tuán)、銀河系、河外星系等。用射電望遠(yuǎn)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(xiàn)、γ射線(xiàn)、類(lèi)星體等。用間接方法或天體物理方法探測(cè)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(shí)驗(yàn)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(lèi)：

暗星云

亮星云①?gòu)浡窃?，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(pán)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(shí)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(tuán)NGC2244，吹開(kāi)氣體，使星云看起來(lái)像一朵玫瑰花彌漫星云

女巫頭星云(IC2118)，星云并不會(huì)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(yuǎn)處。星云是藍(lán)色的，這是因?yàn)閰⑺奁呖词撬{(lán)色的，也是因?yàn)樾请H塵埃的顆粒對(duì)藍(lán)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(yuǎn)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(lèi)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(yùn)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(cè)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(chēng)為小行星。5、彗星彗星是一種繞太陽(yáng)運(yùn)行、接近太陽(yáng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生彌漫的氣體包層并往往出現(xiàn)發(fā)光長(zhǎng)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(yùn)行的冰凍物質(zhì)；彗星的奇特外貌是它通過(guò)近日點(diǎn)前后的暫時(shí)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(zhǎng)塵?；畚玻狠^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(xiàn)和雙曲線(xiàn)橢圓：周期彗星拋物線(xiàn)：非周期彗星雙曲線(xiàn)：非周期彗星（3）彗星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期長(zhǎng)短不同哈雷彗星軌道示意圖探測(cè)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(jìn)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(chēng)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(shí)間內(nèi)流星數(shù)目會(huì)顯著增多，每小時(shí)幾十條甚至更多，看上去就象下雨一樣，這種現(xiàn)象稱(chēng)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(yùn)動(dòng)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(chēng)可見(jiàn)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(wú)英仙座流星群7月27日－8月16日8月12日1862Ⅲ獵戶(hù)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(wú)7、隕星如果流星體沒(méi)有完全燃燒而墜落到地表，便稱(chēng)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(yáng)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(chēng)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(tuán)：比星系群更加龐大的天體系統(tǒng)。一個(gè)星系團(tuán)包含幾百甚至幾千個(gè)星系；總星系：比星系團(tuán)更高一級(jí)的天空世界為總星系。包括現(xiàn)有觀測(cè)工具所能涉及的全部宇宙空間和已被察覺(jué)的10億個(gè)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(gè)典型的旋渦星系，距離約2千3百萬(wàn)光年。直徑約6萬(wàn)5千光年，是最明亮也最美麗的星系之一。旁邊是另一個(gè)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(rèn)為是一個(gè)與銀河系相似的星系，估計(jì)有10億顆恒星。M31距離我們約2百萬(wàn)光年，目前我們對(duì)它的大部情況還不清楚。⑴哲學(xué)宇宙宇宙無(wú)限；空間無(wú)限：無(wú)邊無(wú)際（無(wú)邊界，形狀和中心）；時(shí)間無(wú)盡：無(wú)始無(wú)終（無(wú)起源，年齡和壽命）。⑵科學(xué)宇宙：指總星系時(shí)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(lái)。主要觀點(diǎn)：宇宙有一段由熱到冷的演化史。在這個(gè)時(shí)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(guò)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(kāi)始于一個(gè)初始奇點(diǎn)。（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(wàn)年（6）今日宇宙大約已有100多億年了大爆炸的整個(gè)過(guò)程：大爆炸模型能統(tǒng)一地解釋以下幾個(gè)觀測(cè)事實(shí)：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(shí)間為短，即應(yīng)小于200億年。各種天體年齡的測(cè)量證明了這一點(diǎn)。觀測(cè)到河外天體有系統(tǒng)性的譜線(xiàn)位移，而且紅移與距離大體呈正比。如果用多普勒效應(yīng)來(lái)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(jī)制不足以說(shuō)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(shuō)明這一事實(shí)。根據(jù)宇宙膨脹速度，以及氦豐度等，可以具體計(jì)算宇宙每一具體歷史時(shí)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(duì)溫度幾度。1965年，在微波波段上，果然探測(cè)到具有熱輻射譜的微波背景輻射，溫度約3K。

上述觀測(cè)事實(shí)無(wú)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(wèn)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(yáng)就是一顆典型的恒星。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）。一.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。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(méi)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(gè)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(guò)比較冷的氣體（或蒸氣），那么氣體就從光譜的全部光線(xiàn)中只吸收那些它自己在熾熱狀態(tài)下發(fā)射的光線(xiàn)”——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(duì)內(nèi)部來(lái)的連續(xù)譜輻射進(jìn)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(xiàn)。2、恒星的光譜

通過(guò)對(duì)恒星光譜的觀測(cè)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(yùn)動(dòng)、距離和空間運(yùn)動(dòng)等一系列物理化學(xué)性質(zhì)。

光譜中的吸收線(xiàn)和發(fā)射線(xiàn)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(lèi)型表1恒星光譜的分類(lèi)光譜型恒星表面溫度恒星顏色光譜型主要特點(diǎn)O40000～25000K藍(lán)色有電離的譜線(xiàn)，氫線(xiàn)減弱B25000～12000K藍(lán)白色中性氦譜線(xiàn)，氫線(xiàn)增強(qiáng)A11500～7700K白色氫線(xiàn)特強(qiáng)，并有電離鈣的譜線(xiàn)F7600～6100K黃白色電離鈣及金屬線(xiàn)強(qiáng)，氫線(xiàn)減弱G6000～5000K黃色電離鈣及金屬線(xiàn)強(qiáng)，氫線(xiàn)弱K4900～3700K紅橙色電離鈣及金屬線(xiàn)強(qiáng)，有部分CH和CN吸收帶M3600～2600K紅色氧化鈦分子帶很強(qiáng)，金屬線(xiàn)很強(qiáng)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(zhǎng)變長(zhǎng)），表明該天體正在退行；紫移：若譜線(xiàn)發(fā)生紫移（波的頻率升高，波長(zhǎng)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(qiáng)度；星等：視星等m和絕對(duì)星等M；視星等:亮度等級(jí)；絕對(duì)星等:光度等級(jí)；

星等越小，亮度越大。若相鄰兩星等的亮度比率(級(jí)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(jí)數(shù)增大，亮度以等比級(jí)數(shù)遞減；太陽(yáng)的亮度是一等星亮度的(2.512)27.74=1300億倍。假設(shè)有兩個(gè)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(duì)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(yuǎn)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(gè)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(chēng)絕對(duì)亮度，其星等稱(chēng)絕對(duì)星等。設(shè)EM表示絕對(duì)亮度，M表示絕對(duì)星等，Em表示視亮度，m表示視星等，d表示實(shí)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(shí)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(duì)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(cè)定恒星的絕對(duì)星等，便可求知該星的距離。請(qǐng)計(jì)算太陽(yáng)的絕對(duì)星等太陽(yáng)的絕對(duì)星等M=-26.74+5-5lg(4.84813×10^(-6))=-26.78+5-5*(-5.31)=4.73

太陽(yáng)的絕對(duì)星等為4.73等。

赫羅圖(Hertzsprung-Russeldiagram，簡(jiǎn)寫(xiě)為H-Rdiagram)是丹麥天文學(xué)家赫茨普龍及由美國(guó)天文學(xué)家羅素分別于1911年和1913年各自獨(dú)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?？v坐標(biāo)——恒星的絕對(duì)星等，因絕對(duì)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(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。太陽(yáng)位于主星序的中部，可見(jiàn)它是一顆很典型的恒星。光譜-光度圖恒星演化機(jī)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(guò)程1、單星，雙星，星團(tuán)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(gè)黯淡的雙星系統(tǒng)，距離地球25光年，編號(hào)為Gliese623。1994年6月哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的暗星體照相機(jī)記錄了這一張可分辨Gliese623雙星系統(tǒng)中單獨(dú)恒星的照片。這兩顆恒星相距2億哩，這個(gè)距離大約是地球與太陽(yáng)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(tuán)疏散星團(tuán)：昴星團(tuán)、畢星團(tuán)星團(tuán)（疏散星團(tuán)、球狀星團(tuán)）1、單星，雙星，星團(tuán)昴星團(tuán):昴星團(tuán)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(tuán)1、單星，雙星，星團(tuán)球狀星團(tuán)半人馬座內(nèi)的ω星團(tuán)南天肉眼可見(jiàn)。在50光年直徑的范圍內(nèi)有一百萬(wàn)顆以上的恒星。武仙座中的球狀星團(tuán)2、變星，新星，超新星(1)變星亮度會(huì)隨時(shí)間變化的恒星，稱(chēng)為變星。外因變星：雙星的兩顆子星相互掩食，稱(chēng)為食變星（食雙星）；內(nèi)因變星：脈動(dòng)變星和新星、超新星脈動(dòng)變星：星體發(fā)生有節(jié)奏的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)的恒星動(dòng)畫(huà)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(shí)間內(nèi)（幾小時(shí)至幾天）突然劇增，然后緩慢減弱的一類(lèi)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(gè)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(shí)60多萬(wàn)公里的速度拋出，形成一個(gè)發(fā)光的圓環(huán)。圓環(huán)上亮點(diǎn)其溫度高達(dá)數(shù)十萬(wàn)度。位于大麥哲倫星云，距離我們約16萬(wàn)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(wàn)光年。盡管它非常遙遠(yuǎn)，仍是十余年來(lái)所觀測(cè)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(wàn)個(gè)太陽(yáng)在燃燒。2、變星，新星，超新星同一個(gè)星系，上面的攝于1991年，下面的攝于1987年。超新星的威力可見(jiàn)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(qiáng)，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(yáng)系行星軌道的對(duì)比。白箭頭所指為紅超巨星心宿二，藍(lán)箭頭是M4球狀星團(tuán)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(yáng)大5000甚至10萬(wàn)倍），在赫羅圖上位置最靠上。有藍(lán)超巨星、黃超巨星和紅超巨星。肉眼所見(jiàn)最亮的藍(lán)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(guò)來(lái)物質(zhì)，形成一個(gè)氣體和塵埃組成的旋轉(zhuǎn)著的圓盤(pán)。當(dāng)紅巨星將它的外層吹走時(shí)，這個(gè)圓盤(pán)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(chēng)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(shí)質(zhì)。它已被觀測(cè)所證實(shí)。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(yuǎn)鏡拍到的。箭頭所指為科學(xué)家所認(rèn)為的中子星。左圖中子星直徑估計(jì)不大于28公里。目前人們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他天體會(huì)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(hù)座發(fā)光星云，云中有誕生才一百萬(wàn)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(kuò)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(shì)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(gè)主序位置移動(dòng)。質(zhì)量愈大，收縮愈快，達(dá)到主序的位置愈