天文学基本知识-PPT课件.ppt

1、1 第二章第二章 天文学基础知识天文学基础知识1. 1. 星座和恒星命名星座和恒星命名2. 2. 地球的自转、公转和天体的视运动地球的自转、公转和天体的视运动3. 3. 四季星空四季星空4. 4. 天球坐标天球坐标5. 5. 天体距离及其测量方法天体距离及其测量方法6. 6. 视星等和绝对星等视星等和绝对星等7. 7. 其它测距法其它测距法 2 2.1 星座和恒星命名星座和恒星命名 星座是什么？星座是什么？ 星座是人们为了观测研究方便星座是人们为了观测研究方便 把星空人为地划分为若干区域把星空人为地划分为若干区域 古人划分星空形成风格各异的星座文化古人划分星空形成风格各异的星座文化 公元前公元

2、前30003000年左右年左右 古巴比伦人把星空中亮星连起来古巴比伦人把星空中亮星连起来 勾画成牛、羊、蝎子等形象勾画成牛、羊、蝎子等形象3 中国古代：分为四大区，东苍龙，西白虎，中国古代：分为四大区，东苍龙，西白虎， 南朱雀，北玄武。南朱雀，北玄武。 二十八宿，我国古代神话中二十八宿，我国古代神话中2828个神仙个神仙 古希腊人：希腊神话中的人物古希腊人：希腊神话中的人物 或动物来为星座命名，或动物来为星座命名， 共共4040多个。多个。 4567 星座不是有机整体星座不是有机整体 星座只是某一方向范围内所有天体星座只是某一方向范围内所有天体 的集合的集合( (亮星）亮星） 银河系中的恒星、

3、星云银河系中的恒星、星云 河外星系、类星体河外星系、类星体 在同一个星座内的天体的距离在同一个星座内的天体的距离 极其悬殊极其悬殊. .8910 什么是黄道十二宫？什么是黄道十二宫？ 太阳视运动经过太阳视运动经过1212个星座称十二宫，大约每个月个星座称十二宫，大约每个月经过一宫，（经过一宫，（1212个星座大小一同，个星座大小一同，1212个宫则平均占个宫则平均占3030度）。度）。 春春 夏夏 秋秋 冬冬 1, 1, 双鱼宫双鱼宫 4, 4, 双子宫双子宫 7, 7, 室女宫室女宫 10, 10, 人马宫人马宫 2, 2, 白羊宫白羊宫 5, 5, 巨蟹宫巨蟹宫 8, 8, 天秤宫天秤宫

4、11, 11, 摩羯宫摩羯宫 3, 3, 金牛宫金牛宫 6, 6, 狮子宫狮子宫 9, 9, 天蝎宫天蝎宫 12, 12, 宝瓶宫宝瓶宫 黄道：太阳在天球上视运动的轨道黄道：太阳在天球上视运动的轨道 11 天文学上的一些距离天文学上的一些距离：月球：月球：38.438.4万千米万千米( (平均）平均）日地距离：日地距离：15,00015,000万千米万千米 (AU)(AU)金星：金星：4,100万千米万千米火星：火星：2,55762,5576万千米（万千米（20032003年年8 8月月2929日）日） （6 6万年一次）万年一次） 12 最近的恒星是半人马座的最近的恒星是半人马座的比邻星：距

5、离地球比邻星：距离地球4.34.3光年光年牛郎星：牛郎星：1616光年，光年，织女星：织女星：2525光年，光年，北极星：北极星：680680光年光年银河系中最远的恒星：银河系中最远的恒星：8 8万光年万光年 13 最近的星系（大、小麦哲伦星云）最近的星系（大、小麦哲伦星云） 1616万和万和1919万光年万光年仙女星系：仙女星系： 220220万光年万光年远距离星系：几亿光年上百亿光年远距离星系：几亿光年上百亿光年 14 星座和恒星名字星座和恒星名字 古希腊人：分成古希腊人：分成4848个星座，个星座， 主要是北天的恒星主要是北天的恒星 19281928年，国际天文学联合会年，国际天文学联合

6、会 把全天分为把全天分为8888个星座，其中沿用个星座，其中沿用 了很多希腊人起的名字了很多希腊人起的名字 各个星座大小不同，星数差别很大各个星座大小不同，星数差别很大 15 神话人物类：仙女座，仙王座，神话人物类：仙女座，仙王座， 武仙座，猎户座，武仙座，猎户座，动物类：动物类： 大熊座，小熊座，大熊座，小熊座， 金牛座，杜鹃座；金牛座，杜鹃座；仪器用具类：罗盘座，仪器用具类：罗盘座， 时钟座，圆规座，六分仪座，时钟座，圆规座，六分仪座， 显微镜座，望远镜座显微镜座，望远镜座书中附录有星座表书中附录有星座表 16 千亿颗恒星如何取名千亿颗恒星如何取名 我国古代给一些亮星起的名字我国古代给一些

7、亮星起的名字 天狼、北斗、大角、牛郎、织女、造父天狼、北斗、大角、牛郎、织女、造父 国际命名方法：国际命名方法： 不能重名又要便于记忆不能重名又要便于记忆 姓：星座名姓：星座名 名：该星座中的星以亮度排队名：该星座中的星以亮度排队 以希腊字母以希腊字母, 例如：小熊座例如：小熊座（北极星）北极星）17 希腊字母希腊字母2424个，个， 故只能给故只能给21122112颗星命名颗星命名 在希腊字母用完后在希腊字母用完后 接着再用阿拉伯数字继续排接着再用阿拉伯数字继续排如小熊座如小熊座6 6星，星， 大熊座大熊座5656星等星等 18 其它天体命名其它天体命名 星云和梅西叶天体（星云和梅西叶天体（

8、M M天体）天体） 射电源、射电源、X X射线源、射线源、射线源、射线源、 红外源、紫外源红外源、紫外源 超新星和超新星遗迹超新星和超新星遗迹 脉冲星和类星体脉冲星和类星体 河外星系（星表）河外星系（星表） 最普通的命名法：名字位置最普通的命名法：名字位置 如脉冲星：如脉冲星：PSR1133PSR11331616 19 2.2 2.2 地球的自转和公转地球的自转和公转哥白尼的贡献哥白尼的贡献 究竟是太阳绕地球转还是地球绕太阳转？究竟是太阳绕地球转还是地球绕太阳转？ 行星运动规律的解释，引起宇宙观的革命行星运动规律的解释，引起宇宙观的革命 缺点：缺点： 太阳不是宇宙中心，太阳系只是银河系的普通一

9、员太阳不是宇宙中心，太阳系只是银河系的普通一员 太阳不是静止不动，也绕银河系中心运动太阳不是静止不动，也绕银河系中心运动 哥白尼哥白尼15431543年提出日心说，到年提出日心说，到18461846年才被完全证实。年才被完全证实。 20 地球自转和天体的周日视运动地球自转和天体的周日视运动 地球地球 从西往东自转从西往东自转 太阳东升西落太阳东升西落 星空也东升西落星空也东升西落 只有北极星例外只有北极星例外 天上的群星都绕北极星天上的群星都绕北极星 画出一个个大小不等圆圈画出一个个大小不等圆圈 21 22 北极星变迁的原因地轴进动北极星变迁的原因地轴进动 地球是椭球体，并斜着身子绕太阳公转地

10、球是椭球体，并斜着身子绕太阳公转 太阳和月球的引力对地球赤道隆起的部太阳和月球的引力对地球赤道隆起的部分产生一个力矩，导致地球自转轴绕黄极分产生一个力矩，导致地球自转轴绕黄极作缓慢的圆锥运动（黄极是地球轨道平面作缓慢的圆锥运动（黄极是地球轨道平面的法线方向）的法线方向） 约约2.62.6万年绕黄极转一周万年绕黄极转一周 23 北极星的变迁北极星的变迁现在是小熊座现在是小熊座公元前公元前30003000年是年是 天龙座右枢天龙座右枢公元公元1400014000年将是年将是 织女星织女星 24 地球的公转地球的公转 我们坐在快速行驶的火车上可以从我们坐在快速行驶的火车上可以从路旁景物迅速地后退判断

11、火车在运动。路旁景物迅速地后退判断火车在运动。 地球在轨道上运动，如果两旁有各地球在轨道上运动，如果两旁有各种景物，我们也可以判断地球在运动。种景物，我们也可以判断地球在运动。但地球的近处没有任何景物。只有远但地球的近处没有任何景物。只有远处的星空可以作为参照物。处的星空可以作为参照物。 25 恒星离我们太远，须长时间观测才恒星离我们太远，须长时间观测才会发现它们位置的变化。会发现它们位置的变化。 星空的四季变化是地球公转的最星空的四季变化是地球公转的最重要证据。重要证据。 地球的轨道运动自转轴与轨道平面地球的轨道运动自转轴与轨道平面的法线成的法线成23230 0.53.53。 2627 2.

12、3 2.3 四季星空四季星空 在地球上只能看见背着太阳方向的天空中在地球上只能看见背着太阳方向的天空中的恒星的恒星 地球绕太阳的公转导致星空也随季节的地球绕太阳的公转导致星空也随季节的变化而不同变化而不同 2829 春季星空春季星空 小熊座小熊座 星是北极星星是北极星大熊座，大熊星座中有北斗七星，大熊座，大熊星座中有北斗七星， 顺着斗勺边缘上两颗星的联线顺着斗勺边缘上两颗星的联线 可找到北极星可找到北极星狮子座狮子座 头部由六颗星组成头部由六颗星组成, , 狮子座流星雨狮子座流星雨 3031 狮子座流星雨狮子座流星雨 9999年热点天象（流星雨暴）年热点天象（流星雨暴） 流星并非来自狮子座，是

13、辐射点流星并非来自狮子座，是辐射点 实际上是彗星喷发或分裂的流星群物质散布在其实际上是彗星喷发或分裂的流星群物质散布在其轨道上，每当地球穿越彗星轨道时，就发生流星雨。轨道上，每当地球穿越彗星轨道时，就发生流星雨。 每年每年1111月月1717日左右，地球穿越狮子座流星群（坦日左右，地球穿越狮子座流星群（坦普尔塔特尔彗星轨道）就发生流星雨。普尔塔特尔彗星轨道）就发生流星雨。 3333年出现一次流星雨暴，原因是这个彗星的周期年出现一次流星雨暴，原因是这个彗星的周期是是3333年。年。 32 33 夏季星空夏季星空 银河横跨天空银河横跨天空 天鹰座天鹰座 牛郎星牛郎星 在银河的东岸在银河的东岸 天琴

14、座天琴座 织女星织女星 在银河的西岸在银河的西岸 天鹅座天鹅座 在银河中形如大在银河中形如大“ 十十”字字 天鹅座天鹅座X-1X-1（X X射线源）射线源） 34 35 天鹅座天鹅座X-1X-1（X X射线源），是黑洞候者，射线源），是黑洞候者， 黑洞看不见，但在双星系统中的黑黑洞看不见，但在双星系统中的黑洞可以感觉到它的存在，双星观测可以洞可以感觉到它的存在，双星观测可以估计伴星质量。估计伴星质量。 天鹅座天鹅座X-1X-1是密近双星，质量大于是密近双星，质量大于5.55.5太阳质量，太阳质量， 是黑洞的最可能候选者是黑洞的最可能候选者。 36 秋季星空秋季星空 仙后座仙后座 有五颗相当明亮

15、的恒星有五颗相当明亮的恒星 排列成拉丁字母排列成拉丁字母 W W 的形状的形状 W W字开口的一面正对着北极星字开口的一面正对着北极星仙女座仙女座 肉眼可见，仙女座大星云是人类认识肉眼可见，仙女座大星云是人类认识 的第一个银河系以外的星系的第一个银河系以外的星系 37 38 仙女座大星云仙女座大星云人类认识的第一个银河系以外的人类认识的第一个银河系以外的19201920年年美国科学院美国科学院“ 宇宙尺度宇宙尺度”大辨论大辨论 仙女座大星云是否在银河系之外？仙女座大星云是否在银河系之外？没有结论。没有结论。 19231923年哈勃证实仙女座的距离为年哈勃证实仙女座的距离为9090万万光年，远在

16、银河系之外光年，远在银河系之外 确认是河外星系确认是河外星系 39 冬季星空冬季星空 猎户座猎户座 有三颗亮星，好比猎人的腰带有三颗亮星，好比猎人的腰带 主星主星参宿四，红超巨星参宿四，红超巨星 大犬座大犬座 天狼星，全天最亮的恒星天狼星，全天最亮的恒星 双星系统，伴星是第一颗白矮星双星系统，伴星是第一颗白矮星 40 金牛座金牛座 昴星团有七颗主要亮星昴星团有七颗主要亮星 蟹状星云和它的脉冲星蟹状星云和它的脉冲星 10541054年超新星爆发的遗迹年超新星爆发的遗迹 41 42 看星图看星图 星图种类繁多星图种类繁多 星图上的南北方向和普通地图相反星图上的南北方向和普通地图相反 使用地图時，平

17、放在地上，使用地图時，平放在地上， 使用星图時，須要把星图，高举过头，抬使用星图時，須要把星图，高举过头，抬头看星空头看星空 43 星空运转的规律星空运转的规律1 1，地球自转导致整个星空从东向西围绕我们，地球自转导致整个星空从东向西围绕我们 运转一周，恒星每小时自西向东运行运转一周，恒星每小时自西向东运行 15 15 度，度，4 4分钟分钟1 1度；度；2 2，地球绕太阳的公转，每年，地球绕太阳的公转，每年365365天天 转一周（转一周（360360度）每天约移动度）每天约移动1 1度，度， 这导致恒星每天大约提前这导致恒星每天大约提前4 4分钟升出分钟升出 地平线，或者过中天。地平线，或

18、者过中天。 44 黄道十二宫和 “ 星座文化” 45 星座能决定人的性格和命运吗？星座能决定人的性格和命运吗？ 星座书星座书幸运星座幸运星座年年 人出生的月份对应一个星座人出生的月份对应一个星座 每个人都有一个星座（认识每个人都有一个星座（认识1212个星座）个星座）“星象学家星象学家”： 不同星座能够决定人的不同性格、不同星座能够决定人的不同性格、 一生机遇和机缘。一生机遇和机缘。 46 47 不同星座对人会产生不同不同星座对人会产生不同 的影响吗？的影响吗？ 天体的辐射对地球的影响：太阳最大，天体的辐射对地球的影响：太阳最大， 其它恒星和星系的影响微乎其微！其它恒星和星系的影响微乎其微！

19、48 引力可能产生影响引力可能产生影响引力影响：太阳最大，月球次之。引力影响：太阳最大，月球次之。 和距离的平方成反比！和距离的平方成反比！ 恒星和星系，距离我们太遥远了，恒星和星系，距离我们太遥远了， 对地球的影响接近于零对地球的影响接近于零撞击地球撞击地球 彗星、小行星、陨星等撞击地球（影响大）彗星、小行星、陨星等撞击地球（影响大）但很少发生。但很少发生。 49 3.4 天球坐标系天球坐标系借鉴地球的地理坐标借鉴地球的地理坐标 基本点基本点 ：北极、：北极、 南极南极 基本圈基本圈 ：赤道、：赤道、 纬圈，经圈、本初经圈纬圈，经圈、本初经圈 纬度、纬度、 经度经度 5051 纬度：从赤道面

20、起算纬度：从赤道面起算 到北极到北极0 09090o o 到南极到南极0 09090o o经度：从本初经圈经度：从本初经圈起算起算 （通过格林尼治天文台）（通过格林尼治天文台） 向东方向，东经向东方向，东经0 0180180o o 向西方向，西经向西方向，西经0 0180180o o杭州杭州东经东经1 12020度度1010分分, ,北纬北纬3 30 0度度1515分分 52 天球天球1 1，用肉眼或望远镜看天体，分不清它，用肉眼或望远镜看天体，分不清它 们的远近，好象是镶嵌在无穷远处们的远近，好象是镶嵌在无穷远处 的球面上：的球面上： 一个虚拟的天球！一个虚拟的天球！2 2，天球是以地球为中

21、心，但这仅仅，天球是以地球为中心，但这仅仅 是一种方法，用起来方便是一种方法，用起来方便 5354 3 3，太阳和太阳系的行星在天球上的视运动，太阳和太阳系的行星在天球上的视运动4 4，恒星也在运动（自行），短时期不，恒星也在运动（自行），短时期不 会明显看出恒星在天球上的相对位会明显看出恒星在天球上的相对位 置发生变化置发生变化 可以认为恒星固定在天球上可以认为恒星固定在天球上 55 天体位置：观测者和天体的联线天体位置：观测者和天体的联线 与天球的交点与天球的交点 视运动：天体在天球球面上的运动视运动：天体在天球球面上的运动 56 天球坐标系天球坐标系1 1，赤道坐标系赤道坐标系 2 2，

22、地平坐标系地平坐标系 3 3，黄道坐标系黄道坐标系 4 4，银道坐标系银道坐标系只要求掌握赤道坐标系只要求掌握赤道坐标系 57 赤道坐标系赤道坐标系 基本圈：基本圈： 赤道、纬圈、经圈赤道、纬圈、经圈 基本点：基本点： 北天极（南天极）北天极（南天极） 春分点春分点 (3(3月月2121日）日） 赤纬赤纬 赤经赤经58 赤道坐标系赤道坐标系子午圈子午圈春分点春分点地平圈地平圈赤道赤道天极天极赤纬赤纬时角，赤经时角，赤经赤经从春分点起算，赤经从春分点起算，时角从子午圈算起时角从子午圈算起 59 春分点和秋分点春分点和秋分点 地球轨道面（黄道面）和赤道面的交点60hh240 赤道坐标系赤道坐标系

23、天体天体M M的赤纬从天赤道起算的赤纬从天赤道起算第一赤道坐标系第一赤道坐标系( (时角坐标系）时角坐标系） 时角从子午圈起算，顺时针时角从子午圈起算，顺时针 时角随观测地不同时角随观测地不同、时间不同、时间不同而变化而变化。第二赤道坐标系第二赤道坐标系( (赤道坐标系赤道坐标系) ) 赤经从春分点起算，逆时针赤经从春分点起算，逆时针 赤经不随观测地赤经不随观测地及时间及时间而变化而变化hh2409061 赤经参考点：春分点赤经参考点：春分点 春分点在天球上的视位置春分点在天球上的视位置 和恒星一样也作周日运动，和恒星一样也作周日运动， 所以与恒星的距离不变所以与恒星的距离不变 坐标值不随时间

24、变化坐标值不随时间变化 ，和观测，和观测 地位置无关地位置无关 62 优越的赤道坐标系优越的赤道坐标系英国著名学者李约瑟评价：英国著名学者李约瑟评价： 现代国际通用的是中国古代的赤道现代国际通用的是中国古代的赤道坐标系，而不是希腊古代的黄道坐标系。坐标系，而不是希腊古代的黄道坐标系。 坐标值不随时间变化，也不受观测坐标值不随时间变化，也不受观测点地理位置的影响，可唯一确定恒星点地理位置的影响，可唯一确定恒星在天球上的位置。在天球上的位置。 63 问题：问题：在地球上某处观测天体在地球上某处观测天体有没有永远不落的天体？有没有永远不落的天体？有没有永远不升起的天体？有没有永远不升起的天体？ 64

25、 在地球的北极：（北极星在头顶）在地球的北极：（北极星在头顶） 地平圈与天赤道平行地平圈与天赤道平行 所有天体的周日平行圈所有天体的周日平行圈 与地平圈和天赤道平行与地平圈和天赤道平行 所有的北天的天体所有的北天的天体 都围绕着北极星转圆圈都围绕着北极星转圆圈 不会落到地平圈之下不会落到地平圈之下 所有的南天的天体都看不到所有的南天的天体都看不到 65 在地球赤道地区：在地球赤道地区： 地平圈与天赤道垂直地平圈与天赤道垂直 所有天体的周日平行圈都与地平圈垂直所有天体的周日平行圈都与地平圈垂直 没有永远不会落到地平线以下的星没有永远不会落到地平线以下的星 也没有永不升起的星星也没有永不升起的星星

26、 南天和北天的天体都可以观测南天和北天的天体都可以观测 66 在其它纬度地区：在其它纬度地区： 既有拱极星既有拱极星 也有永不升起的星也有永不升起的星 还有有升有落的星还有有升有落的星 由赤纬与当地地理纬度决定由赤纬与当地地理纬度决定 67 2.5 2.5 恒星距离和视差测距法恒星距离和视差测距法 测量距离的重要性测量距离的重要性 我们肉眼只能知道恒星在天球上的投影的我们肉眼只能知道恒星在天球上的投影的位置，不知道恒星的距离就不能确定恒星空位置，不知道恒星的距离就不能确定恒星空间的真实分布、运动速度、辐射的真实强度。间的真实分布、运动速度、辐射的真实强度。 68 距离单位距离单位 恒星之遥远，

27、远到无法用公里来做单位恒星之遥远，远到无法用公里来做单位 天文学家特别定义了天文学家特别定义了3把不同的尺子把不同的尺子1. 天文单位天文单位 太阳和地球之间的距离约太阳和地球之间的距离约1亿亿5千万公里，千万公里， 称为称为 1个个“ 天文单位天文单位”2. 光年光年, 光光1年走的距离（大约年走的距离（大约10万亿公里）万亿公里）3. 秒差距秒差距(pc) 1秒差距等于秒差距等于3.26光年光年 69 近处的恒星可以用三角测量法近处的恒星可以用三角测量法 70 在地球上利用三角测量法的困难在地球上利用三角测量法的困难 地球上的基线太短，地球直径地球上的基线太短，地球直径1.3万万公里（公里

28、（1.3109光年）光年） 最近恒星最近恒星4.3光年光年 角度太小无法测量角度太小无法测量地球轨道提供地球轨道提供3亿公里基线，情况好转，亿公里基线，情况好转，可用测恒星周年视差的方法估计距离。可用测恒星周年视差的方法估计距离。 71 周年视差周年视差 观测某一恒星，隔半年观测某一恒星，隔半年再观测一次，由于地球绕再观测一次，由于地球绕太阳作轨道运动，我们是太阳作轨道运动，我们是在相距在相距2倍日地距离在基线倍日地距离在基线两端观测这颗恒星的。结两端观测这颗恒星的。结果可发现恒星在天球上的视果可发现恒星在天球上的视位置会发生变化，也就是有位置会发生变化，也就是有视差。测量其视差，便可视差。测

29、量其视差，便可以得到距离。（见右图）以得到距离。（见右图） 72 73 1秒差距的定义秒差距的定义 （见右图）：（见右图）：对对1个天文单位个天文单位的距离（日地的距离（日地距离）视差为距离）视差为1角秒时的距离角秒时的距离为为1秒差距（秒差距（pc） 74 1秒差距约等于秒差距约等于3.26光年或光年或30万亿公里万亿公里 恒星距离和恒星视差成反比恒星距离和恒星视差成反比 恒星距离越远，它的视差越小恒星距离越远，它的视差越小 恒星越近，视差越大恒星越近，视差越大 距离（秒差距）距离（秒差距） l视差（角秒）视差（角秒） 恒星距离非常遥远，视差极为微小，恒星距离非常遥远，视差极为微小， 75

30、哥白尼在创立日心学说时曾尝试测量哥白尼在创立日心学说时曾尝试测量恒星视差，以证明地球围绕太阳运转，恒星视差，以证明地球围绕太阳运转，但未成功。但未成功。 哥白尼之后经过了三百来年的努力，哥白尼之后经过了三百来年的努力，1838年才测量出第年才测量出第1颗恒星的视差：颗恒星的视差：天鹅座天鹅座61的视差为的视差为 0.31角秒，它相当于角秒，它相当于从从12公里处看一个公里处看一个1分硬币所成的张角。分硬币所成的张角。 76 周年视差的局限性周年视差的局限性 利用三角视差法测定了大约利用三角视差法测定了大约7千颗较近千颗较近的恒星的距离，绝大多数恒星距离太遥远，的恒星的距离，绝大多数恒星距离太遥

31、远，它们的视差位移小于它们的视差位移小于0.001角秒，根本测量角秒，根本测量不出这样的小角度不出这样的小角度。 77 2.6 2.6 恒星的星等和光度恒星的星等和光度 视星等视星等 公元前公元前2世纪古希腊希帕恰斯首先用肉眼估计了世纪古希腊希帕恰斯首先用肉眼估计了星的亮度，按明暗程度分成星的亮度，按明暗程度分成6等级：等级： 眼睛看起来最为明亮：眼睛看起来最为明亮：1等星等星 看起来比看起来比1等星稍暗一些：等星稍暗一些：2等星等星 再暗一些的：再暗一些的：3等星，依此类推等星，依此类推 眼睛刚能看到的：眼睛刚能看到的：6等星等星 星的亮度越大，星等越小星的亮度越大，星等越小 肉眼能见到的约

32、有肉眼能见到的约有6000颗恒星颗恒星 78 视星等的科学性视星等的科学性 1850年，普森注意到，星等和亮度有一定的关年，普森注意到，星等和亮度有一定的关系：系： 星等按等差级数增加星等按等差级数增加 亮度按等比级数减小亮度按等比级数减小 1等星比等星比6等星大约亮等星大约亮100倍倍 相邻相邻2个星等的亮度差个星等的亮度差2.512倍倍 取零星等的亮度（取零星等的亮度（E）为单位）为单位 普森公式：普森公式：m=2.5lgE 79 绝对星等绝对星等 视星等不是恒星真实发光能力，有的星发光强度视星等不是恒星真实发光能力，有的星发光强度大，可看起来暗大，可看起来暗(距离远），可有的星发光强度不

33、大，距离远），可有的星发光强度不大，但看起来亮（距离近）。但看起来亮（距离近）。把恒星移到把恒星移到10秒差距秒差距(32.6光年）处光年）处 ，再比较它们的，再比较它们的亮度（目视星等），其目视星等叫做绝对星等。亮度（目视星等），其目视星等叫做绝对星等。（相等的距离）（相等的距离） 80 视星等和绝对星等的关系视星等和绝对星等的关系 M m 5 5log Dm表示目视星等，表示目视星等，M表示恒星的绝对星等，表示恒星的绝对星等，D表示恒星的距离（以秒差距为单位）。由表示恒星的距离（以秒差距为单位）。由 D 和和 m 算出恒星的绝对星等算出恒星的绝对星等M。 天狼星的视星等是天狼星的视星等是-

34、1.45等，距离为等，距离为2.7秒差距，秒差距，绝对星等绝对星等1.5等。太阳离我们最近，看起来光辉夺等。太阳离我们最近，看起来光辉夺目，它的目视星等达到目，它的目视星等达到-26.7等，绝对星等才只有等，绝对星等才只有4.83等。等。 81 恒星的光度和亮度恒星的光度和亮度 光度光度L (luminosity)：天体在单位时间内辐射的：天体在单位时间内辐射的 总能量，是恒星的固有量。总能量，是恒星的固有量。 亮度亮度F (brightness)：在地球上单位时间单位面：在地球上单位时间单位面 积接收到的天体的辐射量。积接收到的天体的辐射量。 亮度的大小取决于三个因素：天体的光度、距离和亮度

35、的大小取决于三个因素：天体的光度、距离和星际物质对辐射的吸收和散射。星际物质对辐射的吸收和散射。 82 光度单位：尔格光度单位：尔格/秒秒 适用于光学，红外、紫外、射电、适用于光学，红外、紫外、射电、及及射线射线波段。波段。 恒星之间的光度差别非常大。超巨星恒星之间的光度差别非常大。超巨星“ 天天津四津四”的光度比太阳约强五万倍，天狼星的伴的光度比太阳约强五万倍，天狼星的伴星是一颗白矮星，其光度不到太阳的万分之一。星是一颗白矮星，其光度不到太阳的万分之一。 83 光度和体积、温度的关系光度和体积、温度的关系 恒星的光度由其温度和表面积决定，温度恒星的光度由其温度和表面积决定，温度愈高光度愈大。

36、表面积愈大光度也愈大。愈高光度愈大。表面积愈大光度也愈大。 光度大的恒星叫做巨星，光度大的恒星叫做巨星， 光度比巨星更强的叫超巨星，光度比巨星更强的叫超巨星， 光度小的称为矮星。光度小的称为矮星。 光度大的巨星，体积也大。光度小的矮星，光度大的巨星，体积也大。光度小的矮星，体积也小。体积也小。 84 2.7 其它测距法其它测距法 分光视差法分光视差法 造父变星法造父变星法 红移法红移法 HR图法图法 超新星法超新星法 85 1 分光视差法测距离分光视差法测距离 1902年，丹麦天文学家发现恒星光谱中电离锶谱年，丹麦天文学家发现恒星光谱中电离锶谱线的强度和恒星的绝对星等有关系。线的强度和恒星的绝

37、对星等有关系。 1914年，美年，美国天文学家建立起利用光谱谱线强度确定恒星视差国天文学家建立起利用光谱谱线强度确定恒星视差的方法。的方法。 测定出未知距离的恒星的特征谱线强度比率后就可测定出未知距离的恒星的特征谱线强度比率后就可求出绝对星等。再利用视星等、绝对星等和距离的求出绝对星等。再利用视星等、绝对星等和距离的关系式，求出恒星的距离。关系式，求出恒星的距离。 非常暗弱的恒星不可能获得光谱资料，分光视差法非常暗弱的恒星不可能获得光谱资料，分光视差法失灵。失灵。 86 2 造父变星法造父变星法 1784年，发现仙王座年，发现仙王座星是变星，我国叫星是变星，我国叫做做“ 造父一造父一”。造父一

38、最亮时是。造父一最亮时是3.6等，等，最暗时是最暗时是4.3等，周期性变化（等，周期性变化（5.37天）。天）。后来发现的造父变星越来越多，成为一种类型后来发现的造父变星越来越多，成为一种类型造父型变星。造父型变星。 造父变星的光变曲线：变化周期几天至造父变星的光变曲线：变化周期几天至几月几月。 87 造父变星的周光关系造父变星的周光关系 勒维特是美国一位两耳勒维特是美国一位两耳失聪的女天文学家，研究小失聪的女天文学家，研究小麦哲伦星云中麦哲伦星云中1777颗变星，颗变星，其中其中25颗造父变星颗造父变星,测到视星测到视星等（从等（从12.5等到等到15.5等）等） 光变周期（从光变周期（从2

39、天到天到120天），天）， 发现了造父变星的发现了造父变星的周光关系周光关系. 88 造父变星越亮光变周期越长造父变星越亮光变周期越长 测出一批知道距离的造父变星得到变光测出一批知道距离的造父变星得到变光周期和绝对星等，得到造父变星的光变周周期和绝对星等，得到造父变星的光变周期和绝对星等的关系曲线。期和绝对星等的关系曲线。 利用这个关系就可以根据造父变星的光利用这个关系就可以根据造父变星的光变周期，由关系式变周期，由关系式M m 5 5 lg r，算出造父变星的距离，算出造父变星的距离。 89 3 红移测距法方法红移测距法方法 多普勒效应：恒星远离我们而去，使谱线多普勒效应：恒星远离我们而去，

40、使谱线产生红移。星系和类星体都能测出其红移量。产生红移。星系和类星体都能测出其红移量。 红移量（观测波长真正波长）红移量（观测波长真正波长）/真正波真正波长长v/c 可以求出视向速度可以求出视向速度Vr，再有，再有Hubble定律定律 90 哈勃定律哈勃定律 哈勃于哈勃于1928年测定年测定40多个星系的红移和距多个星系的红移和距离，发现：离，发现： 视向速度（公里视向速度（公里/秒）和距离（兆秒）和距离（兆秒差距）成正比秒差距）成正比 Vr =H rH是哈勃常数：是哈勃常数：50100公里公里/(秒秒兆秒差距）兆秒差距） 由由Z可以求出距离可以求出距离r 91 4 还有还有HR图法，和超新星

41、法。图法，和超新星法。超新星法认为某类超新星爆发时的超新星法认为某类超新星爆发时的光度是常值。例如最近根据光度是常值。例如最近根据Ia超新星爆超新星爆发测量遥远星系的距离，得到了宇宙加发测量遥远星系的距离，得到了宇宙加速膨胀的迹象。速膨胀的迹象。92 93 1. 1. 在某地观测星空，不同的日期能否看到在某地观测星空，不同的日期能否看到 相同的星空？如今天晚上相同的星空？如今天晚上1010时看到的空，时看到的空， 在在1515天以后什么时间还能看到？天以后什么时间还能看到？2. 2. 什么是春分点？春分点的赤经和赤纬是多少？什么是春分点？春分点的赤经和赤纬是多少？3.3.名词解释：天赤道、子午圈、地平圈、黄道名词解释：天赤道、子午圈、地平圈、黄道. .4.4.说明测量天体距离的困难和一种测量距离的方法。说明测量天体距离的困难和一种测量距离的方法。5.5.试说明视星等和绝对星等定义及它们之间的关系。试说明视星等和绝对星等定义及它们之间的关系。第二章习题第二章习题94