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1、第二章 地球的宇宙环境,恒星和星系,太阳和太阳系,月球和地月系,天体,天体的概念及类型,天体的概念,地球大气以外的宇宙空间各种星体的通称。,天体的类型,聚集态天体 云雾状天体 星际物质,肉眼可见的天体类型,聚集态天体,云雾状天体,恒星,星云,行星,行星及其卫星,彗星,流星体,1997年回归的海尔-波普彗星,陨石,流星,木星及木卫一,第一节 恒星和星系,恒星,星系,一、恒星,恒星的运动,恒星的距离,恒星的发光和光谱,恒星的亮度和光度,星座的划分,恒星的多样性,恒星的概念,恒星的演化,恒星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。,质量巨大,恒星的概念,恒星的运动,运动速度一般为几十
2、几百KM/S。,视向速度和切向速度,自行：由恒星运动引起的在地球上观测角度的差异。,据测定，恒星的自行量均很小，最大的为巴纳德星1031/年，相当于从16KM外看3个硬币的宽度。在已测定的30万颗恒星的自行中，1/年只有400余颗，一般01/年。,视向速度和切向速度,自行,V视,V切,地球,10万年前,10万年后,现在,北斗七星的自行,恒星的距离,距离的测定 周年视差法,天文学上的距离单位,恒星的距离,日地平均距离。,光在真空中一年所走的距离。,周年视差为1秒的恒星距离。,1A.U=1.496108KM,1L.Y=9.5 1012KM =63240AU,1P.C=3.26LY=206265AU
3、,恒星距离（p.c）=1周年视差（“ ）,周年视差示意图,基线,视差,1“,1p.c,周年视差：地球轨道半径对于恒星的最大张角。,有关天体的距离,最近的恒星：4.22光年（半人马座） 牛郎星：16光年 织女星：26光年 北极星：682光年,星座及其划分,星座的概念,星座的划分,恒星的命名,相互邻近的恒星所组成的图形及这个图形所占据的区域,星座希腊字母,主要星座,星座的由来,黄道12星座,白羊座 金牛座 双子座 巨蟹座 狮子座 室女座,天秤座 天蝎座 人马座 摩羯座 宝瓶座 双鱼座,恒星的命名,主要星座,春季星空,夏季星空,秋季星空,冬季星空,大熊座 牧夫座 室女座 狮子座,天鹅座 天琴座 天鹰
4、座,仙后座 飞马座 仙女座 仙王座,猎户座 大犬座 小犬座 双子座 御夫座 金牛座,洪恩在线天文大观 http:/ 光谱具有不同的类型。,恒星的光谱型,恒星的亮度和光度,亮度和视星等,光度和绝对星等,亮度指恒星看上去的明亮程度，光度是恒星本身的发光强度。,影响亮度的因素：,恒星的光度恒星的距离,影响光度的因素：,恒星的温度恒星的体积,E1E2 d2 2 d1 2,绝对星等：恒星距离为10秒差距时的视星等。,绝对星等和视星等的换算,视星等的由来,古希腊学者喜帕恰斯根据肉眼观测，将全天最亮的21颗星的亮度定为1等，将肉眼刚好能看到的星定为等。介于其间的星按亮度大小分别定为2、3、4、5等。这便是古
5、代的视星等。,1, ,6,-1,7,后人通过测定，等星平均比等星亮100倍。根据这个关系，人们推算出星等每相差级，其亮度相差2.512倍。,有关天体的视星等,绝对星等和视星等的换算,设一颗星，其距离为秒差距，视星等为，亮度为Em 当其距离为10秒差距时，绝对星等为M，光度为EM,EM Em 2.512mM M Em d2102,即：2.512mM d2102,（mM）lg2.512lg d2 lg102,0.4 （mM） 2lgd2,Mlgd,两边取对数：,恒星的多样性,双星和星团,变星,巨星、超巨星、白矮星,组成数量的差异,光度的差异,体积的差异,脉冲星和中子星,双星和星团,双星：空间距离接
6、近，彼此之间具有力学上的联系，相互环绕转动的两颗星。,星团：许多恒星集中分布在一个较小的空间，彼此具有物理联系的恒星集团。,食双星,疏散星团 球状星团,北斗七星,金牛座中的双星,（两星彼此相距45天文单位）,疏散星团,形态不规则 包含几十至二、三千颗恒星 很容易用望远镜区分,巨蟹座疏散星团,金牛座昴星团,球状星团,武仙座球状星团，250万颗恒星，2.5万光年,半人马座球状星团,人马座球状星团,球形或扁球形 包含11000万颗恒星 星团中央十分密集,变星,有些恒星的光度在短时期内会发生明显的、特别是周期性的变化，这样的恒星叫变星。,恒星体积发生周期性膨胀或收缩引起的光度变化。,亮度在短时间内（几
7、小时至几天）突然剧增，然后缓慢减弱的一类变星。,爆发规模更大的变星，亮度的增幅为新星的数百至数千倍。,新星爆发,1975年天鹅座新星爆发前后,1992年天鹅座新星的爆发,超新星爆发,超新星1987A爆发前后,1987A遗迹（1994.2）,1054年金牛座超新星爆发,“至和元年（1054年）五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”,1731年，一位英国天文爱好者在这个位置上观测到一个外形似螃蟹的天体，叫蟹状星云。,巨星、超巨星、白矮星,赫罗图,恒星类型,赫兹普龙 罗素,光度温度坐标图,不同的恒星类型,主序星,巨星,超巨星,白矮星,恒星的光度随温度的升高而增大,温度
8、较低，但光度较同温度的主序星大，说明该星体积很大,温度高低不一，但光度都较大，说明其体积均很大,温度很高，但光度较小，说明其体积小,脉冲星和中子星,脉冲星实际上是具有强磁场的、快速自转的中子星。,恒星的演化,星云在引力作用下，不断收缩，逐渐聚集成团，形成比较密集的气体球。,开始核反应，发射可见光。恒星的特点取决于恒星的质量。,恒星中心区域的核反应停止，外层的氢开始核反应，恒星膨胀。,核反应完全中止，恒星迅速坍缩 。依质量不同，演化为矮星、中子星或黑洞,恒星演化过程示意图,恒星由星云（气体和尘埃）凝聚而来。,质量对主序星的影响,质量大的恒星参加核反应的物质多，产生的能量大，故光度大，温度高。,大
9、质量恒星的核心温度更高，核反应消耗氢的速度比较快，因此其生命历程相对来说要短得多。,恒星的死亡,较小质量恒星,较大质量恒星,巨星阶段之后，恒星的外壳一直向外膨胀，形成行星状星云。中心部分收缩为一颗密度极大的白矮星。,经历超新星爆发，星体物质大量抛射到宇宙空间，核心遗留下来两种特殊形态的天体中子星或黑洞。,行星状星云,太阳的归宿,超新星遗迹,金牛座超新星爆发后的遗迹蟹状星云。中部存在一颗极致密的中子星。,星云恒星的诞生地,猎户座星云,M16鹰状星云,原恒星形成示意,星云在引力作用下收缩,星云碎裂,继续收缩为原恒星,开始核反应 进入主序阶段,猎户座红巨星,太阳的未来,太阳成为红巨星后的地球景观,恒
10、星演化示意图,二、星系,星系是由大量恒星和星云构成的天体系统 。,银河系,河外星系,星系命名,星系分类,宇宙的起源与演化,星系命名,按所在星座命名,按星表序号命名,星云星团新总表(New General Catalogue)简称为NGC,共收录7840个星云、星团和星系。后面的数字是天体在该表中的编号。,仙女座星系,梅西耶星表,梅西耶星云星团表（Messier catalogue）由法国天文学家梅西耶编制，收录天体109个，简称M。M后的数字是天体在该表中的编号，称为梅西耶号数。,Charles Messier,星系的哈勃分类,外形呈正圆形或椭圆形，中心亮，边缘渐暗。,外形呈旋涡结构，有明显的
11、核心，有几条旋臂。,外形没有明显的核心和旋臂，呈不规则的形状。,椭圆星系,按星系椭圆的扁率从小到大分别用E0-E7表示,M87E1室女座,M49E4室女座,NGC205E6仙女座,NGC3115E7六分仪座,M89E0室女座,旋涡星系,中央无棒状结构的旋涡星系，用S表示 中央有棒状结构的棒旋星系，用SB表示,不规则星系,不规则星系中含有更多的尘埃和气体，用Irr表示,大麦哲伦星系,银河系,银河系结构：核球、银盘、银晕,约2000亿颗恒星 1400亿倍太阳质量,太阳在银河系中的位置和运动,距银心2.4万光年的银道面附近,250KM/S的速度绕银心旋转，周期为2.5亿年,银河系结构,2.4万ly,
12、河外星系,银河系之外其他星系的统称,星系团：比星系群更加庞大的天体系统,银河系的近邻,美国天文学家哈勃,1924年，哈勃准确测定出仙女座星云的距离，证明它是在银河系之外的一个巨大、独立的恒星集团。从此,仙女座星云改称仙女座星系。,几个银河系的近邻,大小麦哲伦星系 大麦哲伦星系 小麦哲伦星系 距离 16万光年 19万光年 质量 1/20银河系质量 1/100,仙女座大星系，距离220万光年,大麦哲伦星系,猎犬座星系M51,室女座星系M104,星系群,后发座星系团,宇宙的起源与演化,宇宙的含义,宇宙演化模型,大爆炸宇宙学简介,哲学无限的宇宙 科学有限的宇宙,稳恒态宇宙模型 演化态宇宙模型,伽莫夫
13、1948年,演化过程 宇宙的未来 观测证据,大爆炸演化过程,100亿度 基本粒子,10亿度 化学元素,几千度 气态物质,宇宙的演化由热到冷。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，物质密度从密到稀，如同一次规模巨大的爆发。,大爆炸理论的观测证据,天体的年龄,星系的退行,宇宙背景辐射,各种天体的年龄都小于200亿年,哈勃定律：远处的星系正急速地远离我们而去，且星系退行速度与它们的距离成正比,自大爆炸至今，宇宙剩余的温度大约为3k,宇宙的未来取决于宇宙的质量,没有足够的引力阻止膨胀，宇宙膨胀将永无止境。,质量足够大闭合的宇宙,由此产生的巨大的引力会使得膨胀最终停止并接下来收缩，最终回复到大爆炸发生时的极高密度和极高温度状态。,质量不够大开放的宇宙,作业,1.已知满月的视亮度为-12.7等,求其绝对星等. (月地距离384400KM,1PC=3.09*1013KM) 2.1918年的天鹰座新星爆发时,绝对星等为-8.8等,问在什么样的距离处看来象满月(-12.7)一样明亮. 3.明亮已知A.B两星相距10PC,绝对星等分别为-10和-5等,问在两星连线上的什么位置,见到的两星的视星等相等,其值是多少. 4.若使4等星的距离减少一半,它的视星等将变为多少等. 5.假设两颗星具有相同的绝对星等,若两星距离地球的距离相差100倍,那么两星的目视星等相差多少等.,
