天體物理性質(zhì)和距離的測(cè)定課件

§6.1天體的物理性質(zhì)1.天體的光度測(cè)量天體的亮度和光度、視星等和絕對(duì)星等星等與亮度（光度）的關(guān)系星等相差一等，亮/光度相差2.512倍星等測(cè)定目視、照相和光電測(cè)光所測(cè)定的星等，分目視星等、照相星等和光電星等。幾點(diǎn)說明2.天體的光譜分析

光譜與光譜類型、光譜特點(diǎn)天體攝譜儀原理光譜在天文中的應(yīng)用（確定天體的化學(xué)組成、確定恒星的溫度、壓力、磁場(chǎng)、恒星的運(yùn)動(dòng)等）§6.2天體距離、大小、質(zhì)量和年齡測(cè)定1.天體距離的測(cè)定月球的測(cè)定：三角視差；雷達(dá)測(cè)定方法太陽的測(cè)定：恒星的測(cè)定：（三角視差法、分光視差法、周光測(cè)距法、譜線紅移測(cè)距法）2.天體大小的測(cè)定（地球、太陽、月球、恒星）3.天體質(zhì)量的測(cè)定（地球、月球、太陽、行星、

恒星、星系）4.恒星的年齡一、恒星的年齡

(1)、赫羅圖法

(2)、利用放射性同位素測(cè)定恒星年齡二、恒星的演化齡要是演化齡愈接近1，恒星就愈老；反之演化齡愈接近0，恒星就愈年輕。第六章思考與練習(xí)題：1．天體的亮度與視星等有何關(guān)系？2．簡(jiǎn)述天體光譜分析的原理。3．測(cè)定天體的距離有哪些方法？4．如何進(jìn)行天體大小的測(cè)定？5．天體質(zhì)量測(cè)定有哪些方法？6．如何確定恒星的年齡？7．何謂恒星的演化齡？它怎樣說明恒星的年老或年輕？進(jìn)一步討論與實(shí)踐：天體物理學(xué)基礎(chǔ)原理和觀測(cè)分析方法、現(xiàn)代天體物理學(xué)研究的進(jìn)展?如何利用陽光產(chǎn)生光譜？月球掩星的觀測(cè)實(shí)踐。

（1）天體的亮度并不能表示它們的發(fā)光本領(lǐng)，因?yàn)樗鼪]有考慮天體距離的因素。我們知道，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真實(shí)發(fā)光能力，必須設(shè)想把它們移到相同的距離上，才能比較它們的真正亮度即光度。天文學(xué)上把這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離定為10個(gè)秒差距，相當(dāng)于0“.1視差的距離，合32.6光年。

（2）在標(biāo)準(zhǔn)距離處的恒星的亮度為絕對(duì)亮度，也叫真亮度，其星等稱為絕對(duì)星等。有了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就可以根據(jù)恒星的距離d和視星等m，推算其在10秒差距處的絕對(duì)星等M。

（3）天體的絕對(duì)亮度或絕對(duì)星等，代表了天體的光度。在恒星世界里，光度的差異十分懸殊。有的恒星的光度比太陽強(qiáng)100萬倍；有的恒星的光度僅及太陽的百萬分之一。太陽的絕對(duì)星等是4.75，僅是恒星世界中的普通一員。

目視星等﹕是指我們用肉眼所看到的星等。公元前2世紀(jì)古希臘希帕恰斯用肉眼估計(jì)了星的亮度，按明暗程度分成6個(gè)等級(jí)(1－6)，星的亮度越大，星等越小。肉眼能見到的約有6000顆恒星。

我們所看到恒星視亮度，除了與恒星本身所輻射光度有關(guān)外，距離的遠(yuǎn)近也十分重要。同樣亮度的星球距離我們比較近的，看起來自然比較光亮。恒星輻射到觀測(cè)者的強(qiáng)度與距離的平方成反比恒星離我們?cè)竭h(yuǎn)越暗絕對(duì)星等﹕把恒星移到10秒差距(32.6光年)處，再比較它們的亮度（目視星等），其目視星等叫做絕對(duì)星等。絕對(duì)星等表征恒星輻射強(qiáng)度，視星等表征觀測(cè)者接收到的能量。

視星等和絕對(duì)星等的關(guān)系

M＝m＋5－5lgdM表示絕對(duì)星等，m表示視星等，d表示距離

由d和m算出恒星的絕對(duì)星等M

由M和m算出距離d

基爾霍夫提出了兩條定律：（1）每一種元素都有自己的光譜；（2）每一種元素都能吸收它能夠發(fā)射的譜線。這兩條定律成為分光學(xué)的基礎(chǔ)。光譜和光譜線（從上到下分別是鋰、鐵、鋇、鈣和白光的連續(xù)光譜）攝譜儀攝譜儀原理圖測(cè)定月球距離的原理很簡(jiǎn)單，即以地球（E）半徑為基線，當(dāng)月球(M)位于地平時(shí)（如圖6.5），地球半徑對(duì)月球中心的張角ρ0達(dá)到最大值的角ρ0，叫做月球的地平視差。只要知道了地平視差，月球的距離便不難算出。在以地心和月心連線D為斜邊，地球半徑R為ρ0角所對(duì)的直角邊的直角三角形中，根據(jù)其正弦公式即可求出月球距離：

早期測(cè)定太陽的距離是借助于離地球較近的火星或小行星。先用三角視差法測(cè)定火星或小行星的距離，再根據(jù)開普勒第三定律求太陽距離。

地球公轉(zhuǎn)時(shí)，觀看較近的恒星，該恒星會(huì)在遙遠(yuǎn)的天球上不斷改變位置。地球繞日一周，該恒星就在天球上畫一個(gè)小橢圓，這叫恒星周年視差位移。只要測(cè)得恒星周年視差位移，恒星的距離就可以算出了。測(cè)定較近的恒星可用三角視差法。

我們把地球軌道看作近圓形取恒星T和地球之間的連線，恰好與地球軌道半徑a相垂直，此時(shí)地球軌道半徑對(duì)恒星的張角π達(dá)到最大值，此角叫做恒星周年視差，即恒星、地球和太陽構(gòu)成的直角三角形的最小角。從上述直角三角形可知：

分光視差歸算曲線測(cè)定出未知距離的恒星的特征譜線強(qiáng)度比率后可求出絕對(duì)星等。利用視星等、絕對(duì)星等和距離的關(guān)系式，可以求出恒星的距離。20世紀(jì)50年代后，用人造地球衛(wèi)星測(cè)定數(shù)據(jù)，根據(jù)開普勒第三定律求得地球的半徑對(duì)于較近的天體如太陽、月球的大小，只要測(cè)定出它們的視圓面直徑的張角，就可以求出它們的大