天文基础知识(1)讲解.ppt

天文基础知识,恒星和星系,太阳和太阳系,月球和地月系,天体,第一讲 恒星和星系,恒星,星系,恒星的运动,一、恒星,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～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10″31/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0″1/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=1.496×108KM,1L.Y=9.5 ×1012KM =63240AU,1P.C=3.26LY=206265AU,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α） 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——天文大观 ,,,,,恒星的发光和光谱,发光条件,光谱型,质量,发展阶段,不同光谱型的差别主要在于星光颜色，而星光的颜色代表着恒星温度的高低恒星的光谱,光谱：不同波长的光波按波长顺序排列成的一条光带 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,,E1／E2 ＝ 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６等介于其间的星按亮度大小分别定为2、3、4、5等这便是古代的视星等1,２ ３ ４ ５,6,０,-1,……,……,7,,后人通过测定，１等星平均比６等星亮100倍根据这个关系，人们推算出星等每相差１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ｄ秒差距，视星等为ｍ，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 ＝2.512m－M ＥM ／ Em ＝d2／102,即：2.512m－M ＝d2／102,（m－M）lg2.512＝lg d2 －lg102,0.4 （m－M） ＝2lgd－2,M＝ｍ＋５－５lgd,,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1～1000万颗恒星 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MM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,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 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,第二讲 太阳和太阳系,太阳,太阳系,,一、太 阳 （一） 太阳的距离、大小和质量 日地平均距离：1.496 × 108km （即天文单位） 大小：半径约700 000km（为地球半径的109倍） 表面积：地球表面积的12 000倍 体积：地球体积的1 300 000倍 质量：1.989×1030kg（约为地球质量的33万倍） 重力加速度：274m/s2,测定日地距离的第一步：通过小行星距离的测定，得a1-a 测定日地距离的第二步：按开普勒第三定律，二行星公转周期的平方之比，等于它们同太阳距离的立方之比设地球和小行星的公转周期分别为T和TI，那么便有 测定日地距离的第三步：解二元一次方程组 推算出日地距离最新值为 1.49597892 × 108km太阳质量测定： mV2/R = J = F=GMm/R2 M=RV2/G 重力加速度： g=F/m=GM/R2,（二） 太阳的热能、温度和热源 太阳热能 太阳常数：8.16J/(cm2·min)； 平均距离，太阳直射，大气界外； 太阳辐射总量：3.826 ×1026J/s； 地球所得：1.74 ×1017J/s（占22亿分之一）。

太阳温度 根据太阳辐射热量推算的温度称有效温度； 根据太阳辐射光谱测定的温度称辐射温度； 太阳光球温度：5 770K ； 太阳中心温度：15 000 000K； 色球温度：100 000K； 日冕温度：1 500 000K太阳热源 产热过程：热核反应（氢核聚变为氦核）； 产热方式：质量转化为能量； 产能中心：在太阳核心图2-8 推测出的太阳结构与剖面示意图,（三）太阳结构 太阳是我们惟一能观测到表面细节的恒星直接观测到的是太阳的大气层，它从里向外分为 光球→色球→日冕,（四） 太阳活动：太阳大气各种变化的总称（太阳“天气变化”） 黑子：扰动太阳的明显标志 耀斑：扰动太阳的主要标志，对地球的影响最强烈 磁暴：电离层干扰产生极光二、太阳系,太阳系是由太阳、八大行星及其卫星、矮行星、太阳系小天体及行星际物质组成的天体系统太阳系的发现,古代人对宇宙的认识,托勒密的地心体系,日心地动说的确立,网站链接 洪恩——天文学家,,古代人对宇宙的认识,从直观上： ——地心说的萌芽。