地球概论第3节恒星和星系课件.ppt

1、第第3节节 恒星和星系恒星和星系图2-1 恒星的空间速度及其两个分量：视向速度和切向速度（自行）切向速度切向速度自行自行空间速度空间速度视视 行行 速速 度度地球地球第三节 恒星和星系P23P23201 恒星 201-1恒星及其自行恒星空间速度的两个分量：视向速度和切向速度 P24P24恒星的自行速度，一般都小于每年0.1，迄今只发现有400余颗恒星的自行超过每年1。视向速度的负数表示接近,正数远离。图2-2 北斗七星的自行及形状变化201-2恒星的发光和光谱 P25P25恒星的本质特征：自行发光。能发光-高温：具有巨大的质量；演化史上某个阶段的现象。恒星的光谱：光谱反映恒星温度的高低。太阳光

2、谱太阳光谱-颜色颜色 太阳平日所放出来的光谱主要来自太阳表太阳平日所放出来的光谱主要来自太阳表面绝对温度约六千度的黑体辐射面绝对温度约六千度的黑体辐射(Black Body Radiation)光谱光谱可见光的波长范围在可见光的波长范围在770390纳米之间。波长不同的电磁波，纳米之间。波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。引起人眼的颜色感觉不同。770622nm，感觉为红色；，感觉为红色；622597nm，橙色；，橙色；597577nm，黄色；，黄色；577492nm，绿色；，绿色；492455nm，蓝靛色；，蓝靛色；455390nm，紫色。，紫色。（称为康普顿变化）称为多普勒变化称为多

3、普勒变化201-3 多普勒效应红移红移天体光谱中某一谱线相对于实验室光源的比较光谱中同一谱线向红端红端的位移，这一现象叫天体光谱的红移天体光谱的红移，简称红移红移。红红移移z z的定义定义是：z=(-z=(-0 0)/)/0 0=/0 0式中0 0是实验室光源的某一谱线波长，是天体的同一谱线波长。z0z0，红移红移，波长增加；z0zz0，红移，波长增加；z0，紫移(或蓝移)，波长减少。在红移问题中，z都大于0，因而往往简单地把z作为红移的符号。z是无量纲的标量，习惯上又总是按照多普勒效应把z换算为相应的速度。红移红移 类星体的最显著特征是，具有特大的谱线红移现象。一般河外星系最大的红移不超过0

4、.5埃，而至今观测到红移最大的类星体，其红移量达4.43埃，对应的退行速度达到光速的95%，即每秒285000km。按照哈勃定律推算，后者的距离远达180余亿ly（光年）。迄今所知的最遥远的天体。类星体的辐射功率大得惊人，达到每秒1040焦耳，比普通星系的辐射大一千倍；它的体积比普通星系小得多，直径不到几光年。能发出巨大的能量，至今无法解释。3K微波背景辐射（绝对0=273C，3K=270C）3K微波背景辐射-是指宇宙空间在微波波段所发出的各向同性辐射，也称宇宙背景辐射。过去认为广漠的星系际空间是无限的空虚，温度只能是绝对0（273C），不可能有能量辐射。事实上，星系际空间是有“光”和“热”：

5、光是不可见光，波长属于微波波段的电磁波；热表现为背景辐射温度3K，相当于270C。星际有机分子-指存在于星际空间的有机分子。直到20世纪初，人们普遍认为宇宙空间是一无所有的“真空”。20世纪60年代以来，在射电波的厘米和毫米波段，先后发现了百余种分子形态的星际物质，其中相当大的一部分是有机分子。才证明，广漠的宇宙空间充满着物质，不仅有简单的无机物，还有复杂的有机物。类星体、3K微波辐射、星际有机分子和前述的中子星，被称为20世纪60年代天文学的“四大发现”。对天文学和其他学科的发展具有深刻的意义。1 1、什么是恒星？恒星为什么会发光？光谱能传递天体什么是恒星？恒星为什么会发光？光谱能传递天体的

6、什么信息？的什么信息？答：答：恒星都是由炽热气体组成的，能够自身发恒星都是由炽热气体组成的，能够自身发光的球形或类似球形的天体。光的球形或类似球形的天体。因为恒星具有巨大的因为恒星具有巨大的质量，是烁热的，温度必然很高。质量，是烁热的，温度必然很高。其中心温度很高，引起热核反应而释放大量能量。所以其中心温度很高，引起热核反应而释放大量能量。所以会发光。会发光。恒星的光谱有不同的类型，不同光谱型之间恒星的光谱有不同的类型，不同光谱型之间的主要差别在于星光颜色，而颜色实际上是恒星温度的的主要差别在于星光颜色，而颜色实际上是恒星温度的反映。反映。红色的星，表面温度最低，约为红色的星，表面温度最低，约

7、为3000K3000K。黄色的星，表面温度约为黄色的星，表面温度约为6000K6000K。（太阳属于这一类）。（太阳属于这一类）白色的星，表面温度约为白色的星，表面温度约为10000-20000K.10000-20000K.带蓝色的星温度最高，可达带蓝色的星温度最高，可达30000-1030000-10万万K.K.P36 复习与思考复习与思考按物理学定律，温度越高，光谱最明亮部分越接近蓝按物理学定律，温度越高，光谱最明亮部分越接近蓝色一端。为此，人们只要在谱线中找出最明亮部分所色一端。为此，人们只要在谱线中找出最明亮部分所对应的波长，便可以推算出恒星的表面温度。对应的波长，便可以推算出恒星的表

8、面温度。化学家凭着光谱的发射线（亮线）证认出各种元素。化学家凭着光谱的发射线（亮线）证认出各种元素。天文学家则凭着光谱中的吸收线（暗线）和发射线，天文学家则凭着光谱中的吸收线（暗线）和发射线，研究天体的物理性质和化学成分。通过光谱分析可以研究天体的物理性质和化学成分。通过光谱分析可以确定恒星的光度。比较它的视亮度，就能推知恒星的确定恒星的光度。比较它的视亮度，就能推知恒星的距离。距离。星光成了传递天体的各种信息的远方使者，故被星光成了传递天体的各种信息的远方使者，故被称为称为“有色的语言有色的语言”。2 2、什么是恒星的亮度和光度？什么是视星等和绝对星等？两什么是恒星的亮度和光度？什么是视星等

9、和绝对星等？两种星等如何换算？为什么大多数的恒星的绝对星等高于它们的种星等如何换算？为什么大多数的恒星的绝对星等高于它们的视星等？视星等？答：答：恒星的亮度是指地球上受光强度，即恒星的明暗程恒星的亮度是指地球上受光强度，即恒星的明暗程度；恒星的光度表示恒星本身的发光强度。度；恒星的光度表示恒星本身的发光强度。表示天体亮度等级的叫视星等（表示天体亮度等级的叫视星等（m m符号）；符号）；表示天体光表示天体光度等级的叫绝对星等（度等级的叫绝对星等（M M符号符号)人眼可视星等最小可见六等星。人眼可视星等最小可见六等星。星等每相差星等每相差1 1等，恒星的亮度相差等，恒星的亮度相差2.5122.51

10、2倍。天文学上把倍。天文学上把一个标准距离定为一个标准距离定为1010秒差距。相当于秒差距。相当于0.10.1秒视差的距离。合秒视差的距离。合32.632.6光年。在这个标准距离（光年。在这个标准距离（1010秒差距）下的恒星的亮度，秒差距）下的恒星的亮度，称为绝对亮度，其星等叫绝对星等。恒星距离观测者称为绝对亮度，其星等叫绝对星等。恒星距离观测者1010秒差距秒差距时，它的视星等即为绝对星等。（详见课本时，它的视星等即为绝对星等。（详见课本2727页的计算方法）页的计算方法）1010秒差距在恒星世界是秒差距在恒星世界是“咫尺之距咫尺之距”，只有为数不多的，只有为数不多的亮星位于这个距离之内。

11、因此，对于绝大多数恒星来说，其绝亮星位于这个距离之内。因此，对于绝大多数恒星来说，其绝对星等高于它的视星等。（如果把太阳移到这对星等高于它的视星等。（如果把太阳移到这1010秒差距的地方，秒差距的地方，它的星等将是它的星等将是4.754.75等，成为不起眼的暗星。）等，成为不起眼的暗星。）4 4、织女星（天琴座、织女星（天琴座)的视星等为的视星等为0.10.1，若其距离增加为，若其距离增加为1010倍，倍，这时它的星等将是几等？肉眼还能看到它吗？这时它的星等将是几等？肉眼还能看到它吗？答：答：5.15.1等。等。肉眼还可以看到它。（每差肉眼还可以看到它。（每差1 1级亮度差级亮度差2 2倍，倍

12、，差差1010倍就差倍就差5 5级。）级。）它原来的视星等为它原来的视星等为0.10.1，视亮度为，视亮度为E E0 0，距离，距离为为d d0 0；设它的视星等将变为设它的视星等将变为m m等，视亮度变为为等，视亮度变为为E E，距离变为，距离变为d=10dd=10d0 0。根据：根据：E E0 0/E=2.512m/E=2.512mm0,m0,E E0 0/E=2.512/E=2.512m m0.10.1 （1 1）根据：根据：E E0 0/E=d/E=d2 2/d/d0 02 2,E E0 0/E=/E=(10 d(10 d0 0)2 2/d/d0 02 2=100=100 （2 2）由

13、（由（1 1）（）（2 2）得：）得：2.5122.512m m0.10.1=100=100，m=5.1m=5.1 （视星等（视星等m m，E Em m表示视亮度，绝对星等表示视亮度，绝对星等E E0 0,距离距离d d0.0.）3 3、比、比5 5等星亮等星亮100100倍的恒星，其星等为几等？倍的恒星，其星等为几等？答：答：0 0等。因为一等星的亮度是六等星亮度的等。因为一等星的亮度是六等星亮度的100100倍。所倍。所以，比以，比5 5等星亮等星亮100100倍的恒星是倍的恒星是0 0等星。等星。5 5、什么是赫罗图？它在恒星理论上有何重要意义？、什么是赫罗图？它在恒星理论上有何重要意义

14、？答答 ：赫罗图是根据恒星的光谱型和广度绘制的坐标关系图。赫罗图是根据恒星的光谱型和广度绘制的坐标关系图。2020世纪初，丹麦天文学家赫茨普龙（世纪初，丹麦天文学家赫茨普龙（1873187319671967）和美国）和美国天文学家罗素（天文学家罗素（1877187719571957）不约而同地创制了恒星的光谱型和光度的坐标图，简称不约而同地创制了恒星的光谱型和光度的坐标图，简称光光谱谱-光度图光度图，通常也叫赫罗图。，通常也叫赫罗图。赫罗图是以恒星的光谱型（温度）为横坐标，以它的光度（绝赫罗图是以恒星的光谱型（温度）为横坐标，以它的光度（绝对星等）为纵坐标。每颗恒星按照各自的光谱型和光度，在图

15、对星等）为纵坐标。每颗恒星按照各自的光谱型和光度，在图上占有一定的位置。表明恒星温度越高，其光度越大。可求主上占有一定的位置。表明恒星温度越高，其光度越大。可求主序星的位置，反映恒星的演化历程。序星的位置，反映恒星的演化历程。6 6、比较银河与银河系？、比较银河与银河系？什么是河外星系和总星系？什么是河外星系和总星系？答：答：夏秋季节，无月的晴夜，人们看到天空一条淡云薄纱夏秋季节，无月的晴夜，人们看到天空一条淡云薄纱般的白色光带，天文学上称之为银河（民间也叫天河）。云雾般的白色光带，天文学上称之为银河（民间也叫天河）。云雾状的银河，是由点点繁星构成的，由于它们太密集，距离又遥状的银河，是由点点

16、繁星构成的，由于它们太密集，距离又遥远，肉眼望去就成为白茫茫一片的云雾状光带。远，肉眼望去就成为白茫茫一片的云雾状光带。密集在银河中密集在银河中的无数恒星，连同散布在天空各方的点点繁星，包括我们的太的无数恒星，连同散布在天空各方的点点繁星，包括我们的太阳系在内，都属于一个庞大无比的恒星系统，并把它称为银河阳系在内，都属于一个庞大无比的恒星系统，并把它称为银河系。象银河系这样包含大量恒星的天体系统，被叫做星系。在系。象银河系这样包含大量恒星的天体系统，被叫做星系。在现代观测工具所能察觉的范围内，这样的星系约有现代观测工具所能察觉的范围内，这样的星系约有1010亿个。所亿个。所有这些星系（除银河系外），统称为河外星系。有这些星系（除银河系外），统称为河外星系。星系的分布也星系的分布也有结群现象。一些相互邻近的星系结合成星系群。（银河系所有结群现象。一些相互邻近的星系结合成星系群。（银河系所属的星系群，叫本星系群，约有属的星系群，叫本星系群，约有4040个星系个星系 ）比星系群更加庞大）比星系群更加庞大的天体系统叫星系团的天体系统叫星系团.比星系团更高一级的天空世界为总星系。比星系团更高一级的天空世界为总星系。QQ17819679QQ17819679