天文基础知识(1)..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 在自引力作用下， 呈球形或类球形 中心温度很高，通过 核反应发射可见光 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 天文单位(A.U)： 光年(L.Y)： 秒差距(P.C)： 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 1928年，国际天文学联合会将全天 划分为88个星座 黄道天区12个，北天天区29个，南天天区47个 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 光谱型颜色温度(K) O蓝3～5万 B蓝白2万 A白1万 F黄白7500 G黄6000 K橙4500 M红3000 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 1２ ３ ４ ５6０-1 ………… 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 即：E1／E2 ＝ 2.512 ｍ2－ｍ１ 有关天体的视星等 天体视星等 太阳-26.74 月亮-12.7 金星-4 天狼星-1.45 北极星2 肉眼可见 的最暗星 6 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 •脉动变星 •新星 •超新星 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 1 9 7 5 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 超巨星 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 温度 高低 光度 大小 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 中子星由中子组成的恒星 脉冲星实际上是具有强磁 场的、快速自转的中子星 周期性发出强 烈的脉冲辐射 脉冲星 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 主序星阶段 巨星阶段 死亡阶段 原恒星阶段 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。

影响恒星寿命的长短 影响恒星温度的高低 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 宝瓶座行星状星云 天琴座环状星云 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 梅西耶星表： M31 星云星团新总表：NGC224 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 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 旋涡星系 不规则星系 椭圆星系 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 M65Sa狮子座M66Sb狮子座M51Sc猎犬座 M95SBb狮子座M109SBc狮子座M58SBa室女座 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 核 球 恒星最密集的区域 直径约1万光年 核球 银 盘 核球周围的扁状圆盘 直径约8万光年 银盘 银 晕 银盘周围由较稀疏 的恒星构成的球体 直径10万光年以上 银晕 银道面 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 星系群：相互邻近的星系结合而成 本星系群 总星系 ： 目前观测工具所能察觉到的宇 宙空间 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 q 日地平均距离：1.496 × 108km （即天文单位） q 大小：半径约700 000km（为地球半径的109倍） q 表面积：地球表面积的12 000倍 q 体积：地球体积的1 300 000倍 q 质量：1.989×1030kg（约为地球质量的33万倍） q 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。