文档介绍：第二章地球的宇宙环境
第三节恒星和星系
恒星
一、恒星及其自行
定义
恒星空间速度的两个分量:视向速度和切向速度
恒星的空间速度及其两个分量:视向速度和切向速度(自行)。
恒星自行
恒星的自行速度,″,迄今只发现有400余颗恒星的自行超过每年1″。
二、恒星的发光和光谱
恒星的发光
恒星演化史上某个阶段的现象;
要有巨大的质量。
恒星的光谱
恒星的光谱反映恒星温度的高低;
光谱中的吸收线和发射线反映恒星化学组成(化学组成大同小异,主要成分是氢)。
三、多普勒效应
四、恒星亮度和光度
恒星的亮度:恒星的明暗程度
星等:视星等m和绝对星等M
视星等是亮度等级;绝对星等是光度等级;
星等越小,亮度越大。
连续几个星等的亮度成几何级数
若相邻两星等的亮度比率(级数的公比)为R,则
R5 =100 5lgR=2
lgR = R=
星等相差1等,;
星等以等差级数增大,亮度以等比级数递减;
太阳的亮度是一等星亮度的()=1300亿倍。
假设有两个恒星,其亮度为E和E0,星等为m和m0。则:
E/E0=-m0 (2-1)
两边取对数,且有 =,得:
lgE0-lgE=(m-m0 )
m-m0=(lgE0- lgE) (2-2)
如果取零等星(m0=0)的亮度E0=1,则
m=- lgE (2-3)
普森公式,根据恒星的亮度E推算星等m。
光源的视亮度与其距离的平方成反比,距离增加1倍,亮度便减为1/4
天文学的距离单位
天文单位,光年,秒差距;
为了比较不同恒星的光度,必须移到同一距离上,这个标准距离为10秒差距,;
1秒差距=206 265天文单位;
太阳是恒星世界的普通一员。
标准距离10秒差距下的恒星亮度称绝对亮度,其星等称绝对星等:
光源的视亮度与其距离平方成反比;
实际距离d、视星等m,10秒差距时的亮度Em和绝对星等M。
设EM表示绝对亮度,Em表示视亮度,由公式(2-1)得:
EM/Em=(m-M)
恒星亮度与距离平方成反比,如以秒差距为单位,则:
EM/Em= d2/102
d2/102 =(m-M)

两边取对数,=,则:
2lgd-2=(m-M )
m-M =5lgd-5
M=m+5-5lgd (2-4)
只要测定恒星的绝对星等,便可求知该星的距离。
五、恒星的多样性
单星,双星,星团
变星,新星,超新星
巨星,超巨星,白矮星
脉冲星,中子星
六、恒星的演化
现代天体物理学最大的成就之一就是基本上说明了恒星演化和元素演化两个重要问题。
发生→发展→衰亡→转化
恒星是由星云凝聚而成。弥漫星云在自引力的作用下,收缩成比较密集的气体→引力势能转化为热能,内部温度升高并辐射能量→向赫罗图上某个主序位置移动。质量愈大,收缩愈快,达到主序的位置愈高(温度高,光度大)。
恒星“移到”主序后,内部温度高到足以发生热核反应的程度→热核反应代替引力收缩成为主要能源→温度升高,热运动加快,恒星膨胀,排斥力足以同引力相抗衡→恒星停止收缩,长期稳定依靠热核反应进行辐射。
一颗恒星在主序中的时间,占去其“生命”的大半辈子;且在主序上逗留的时间,取决于其质量的大小→质量愈大,引力愈强→它必须维持较高的温度和较久的辐射功率以与引力收缩抗衡→它的氢燃料消耗更快,寿命更短。
热核反应是在恒星的中心区域进行的,那里的氢核燃料最先燃尽,逐渐形成一个由氦组成的核,停止释放能量。氢燃料的逐渐枯竭,是恒星在结构上逐渐发生变化的前奏。
随着氦核的不断增大,其引力收缩急剧增强,并释放大量能量。结果,恒星的核心收缩(变得愈来愈致密和炽热),外层膨胀(温度降低而光度增大),成为一个非常巨大的具有“热”核的“冷”星。从而恒星离开主星序,进入红巨星区域——生命的“晚年”
在红巨星阶段,恒星的演化速度大大加快。中心区域的温度和密度因收缩而继续升高,到1亿摄氏度时开始进行由氦核聚为碳核的新一轮热核反应;氦烧完后,温度继续因收缩而升高,原子核再聚变产生更重的元素→能量有限,到了“垂暮之年”,一旦核反应终止,对引力的抗衡全线崩溃→自行坍塌。
红巨星收缩时,核心部分收缩最猛烈,外部处在较弱的引力下。核心温度因猛烈收缩而急剧上升,由此掀起的热浪会把外层气壳抛掉,剩下一颗致密和炽热的白矮星→以后逐渐变冷,变成又小又暗的黑矮星→终其一生。
并非所有恒星都经历如此“平静”的演化道路。
那些质量和体积