第二章 第一节恒星和星系(下).ppt

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1、第二章地球的宇宙环境第二章地球的宇宙环境恒星和星系恒星和星系太阳和太阳系太阳和太阳系月球和地月系月球和地月系天体信阳师范学院华锐学院理工系天体的概念及类型天体的概念及类型天体的概念天体的概念地球大气以外的宇宙空间地球大气以外的宇宙空间各种星体的通称。各种星体的通称。天体的类型天体的类型聚集态天体聚集态天体云雾状天体云雾状天体星际物质星际物质肉眼可见的天体类型肉眼可见的天体类型信阳师范学院华锐学院理工系聚集态天体聚集态天体信阳师范学院华锐学院理工系云雾状天体云雾状天体信阳师范学院华锐学院理工系恒星星云行星行星及其卫星彗星流星体信阳师范学院华锐学院理工系1997年回归的海尔-波普彗星信阳师范学院华

2、锐学院理工系陨石流星信阳师范学院华锐学院理工系木星及木卫一木星及木卫一信阳师范学院华锐学院理工系第一节恒星和星系第一节恒星和星系恒星恒星星系星系信阳师范学院华锐学院理工系恒星的运动恒星的运动一、一、恒星恒星恒星的距离恒星的距离恒星的发光和光谱恒星的发光和光谱恒星的亮度和光度恒星的亮度和光度星座的划分星座的划分恒星的多样性恒星的多样性恒星的概念恒星的概念恒星的演化恒星的演化信阳师范学院华锐学院理工系恒星是由炽热气恒星是由炽热气体组成的、能够自身体组成的、能够自身发光的球形或类似球发光的球形或类似球形的天体。形的天体。质量质量巨大巨大在自引力作用下，在自引力作用下，呈球形或类球形呈球形或类球形 中

3、心温度很高，通过中心温度很高，通过核反应发射可见光核反应发射可见光 恒星的概念恒星的概念信阳师范学院华锐学院理工系恒星的运动恒星的运动运动速度一般为运动速度一般为几十几百几十几百KM/S。视向速度和切向速度视向速度和切向速度 自行自行：由恒星运动：由恒星运动引起的在地球上观引起的在地球上观测角度的差异。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。信阳师范学院华锐学院理工系视向速度和切向速度视向速度和切向速度自行自行V视V切地球信阳师范学院华锐学院理工系10万万

4、年年前前10万万年年后后现现在在北北斗斗七七星星的的自自行行信阳师范学院华锐学院理工系恒星的距离恒星的距离距离的测定距离的测定 周年视差法周年视差法天文学上的距离单位天文学上的距离单位恒星的距离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=1.496108KM 1L.Y=9.5 1012KM =63240AU1P.C=3.26LY=206265AU恒星距离（p.c）=1周年视差（）信阳师范学院华锐学院理工系周周年年视视差差示示意意图图基线视差11p.c周年视差：地球轨道半径对于恒星的最大张角。信阳师范

5、学院华锐学院理工系有关天体有关天体的距离的距离最近的恒星：4.22光年（半人马座）牛郎星：16光年织女星：26光年北极星：682光年信阳师范学院华锐学院理工系星座及其划分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个主要星座信阳师范学院华锐学院理工系星座的由来星座的由来信阳师范学院华锐学院理工系黄道黄道12星座星座白羊座 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 双鱼座信阳师范学院华锐学院理工系恒星的命

6、名恒星的命名信阳师范学院华锐学院理工系主要星座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在线天文大观http:/ 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绝对星等和视星等的换算信阳师范学院华锐学院理工系视星等的由来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 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 2、3 3、4 4、5 5等。这便是古代的视星等。16-17后人通过测定，等星平均比等星亮

7、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。即：E1E2 2.512 2信阳师范学院华锐学院理工系有有关关天天体体的的视视星星等等天体视星等太阳太阳-26.74月亮月亮-12.7金星金星-4天狼星天狼星-1.45北极星北极星2肉眼可见肉眼可见的最暗星的最暗星6信阳师范学院华锐学院理工系绝对星等和视星等的换算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EMEM Em 2.512mMM Em d2102即：2.512mM d2102（mM）lg2.512lg d2 lg1020.4（mM）2lgd2Ml

8、gd两边取对数：信阳师范学院华锐学院理工系恒星的多样性恒星的多样性（一）按组合形式来分：单星、双星、星团 l1、单星：一般的恒星都是单个存在的。l2、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。l3、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，形成一个稠密的恒星集团。单星 双星 星团 信阳师范学院华锐学院理工系恒星的多样性恒星的多样性（二）按恒星光度变化来分：变星、新星、超新星 l1、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。l2、新星：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。l3、超新星：爆

9、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 超新星 信阳师范学院华锐学院理工系恒星的多样性恒星的多样性（三）按恒星光度和温度的关系来分（赫罗图）：主序星、白矮星、巨星、超巨星 l1、主序星：恒星的光度随温度的升高而增大。l2、白矮星：温度很高，但光度较小，说明其体积小。l3、巨星：温度较低，但光度较同温度的主序星大，说明该星体积很大。l4、超巨星：温度高低不一，但光度都较大，说明其体积均很大。信阳师范学院华锐学院理工系恒星的多样性恒星的多样性（四）脉冲星和中子星脉冲星和中子星l脉冲星：脉冲星：周期性发出的射电脉冲讯号的一类恒星。l中子星：中子星：由中子组成的恒星。l脉冲星实际上是具

10、有强磁场的、快速自转的中子星。信阳师范学院华锐学院理工系恒星的演变 同自然界一切事物一样，恒星经历着从发生、发展到衰亡和转化的过程。原恒星阶段：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。引力势能转化为热能，内部温度升高并辐射能量，向着赫罗图的主序上的某个位置移动。主序星阶段：“移”到主序后，内部温度高到足以“点燃”核火，发射可见光，热核反应代替引力收缩。恒星的特点取决于恒星的质量。巨星阶段：恒星中心区域的氢核燃料耗尽，核反应停止。外层的氢开始核反应，恒星膨胀。这时，进入红巨星区域，到了它生命的“晚年”。死亡阶段：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

11、或黑洞。矮星、中子星或黑洞。恒星演化示意图恒星演化示意图信阳师范学院华锐学院理工系 二、宇宙的起源与演化二、宇宙的起源与演化宇宙的含义大爆炸宇宙学简介哲学无限的宇宙科学有限的宇宙演化过程观测证据 宇宙的未来信阳师范学院华锐学院理工系大爆炸演化过程大爆炸演化过程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。信阳师范学院华锐学院理工系大爆炸理论的观测证据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

12、离成正比 自大爆炸至今，宇宙剩余的温度大约为3k 信阳师范学院华锐学院理工系宇宙的未来宇宙的未来取决于宇宙的质量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信阳师范学院华锐学院理工系北斗七星北斗七星信阳师范学院华锐学院理工系金牛座中的双星金牛座中的双星（两星彼此相距（两星彼此相距4545天文单位）天文单位）信阳师范学院华锐学院理工系疏散星团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球状星团

13、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信阳师范学院华锐学院理工系新新星星爆爆发发1975年天鹅座新星爆发前后信阳师范学院华锐学院理工系超新星超新星爆发爆发超新星1987A爆发前后1987A遗迹（1994.2）信阳师范学院华锐学院理工系超巨星超巨星赫罗图（光度温度坐标图）温度 高低光度 大小信阳师范学院华锐学院理工系质量对主序星的影响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

14、长短影响恒星温度的高低信阳师范学院华锐学院理工系恒星的死亡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中子星或黑洞黑洞。信阳师范学院华锐学院理工系星云星云恒星的诞生地恒星的诞生地猎户座星云M16鹰状星云信阳师范学院华锐学院理工系原原恒恒星星形形成成示示意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 进入主序阶段信阳师范学院华锐学院理工系猎户座红巨星猎户座红巨星信阳师范学院华锐学院理工系太阳成为红巨星后的地球景观太阳成为

15、红巨星后的地球景观信阳师范学院华锐学院理工系恒星演化示意图恒星演化示意图信阳师范学院华锐学院理工系二、星系二、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信阳师范学院华锐学院理工系星系命名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。仙女座星系信阳师范学院华锐学院理工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

16、是天体在该表中的编号，称为梅西耶号数。Charles Messier信阳师范学院华锐学院理工系星系的星系的哈勃哈勃分类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信阳师范学院华锐学院理工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室女座信阳师范学院华锐学院理工系旋涡星系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M

17、51Sc猎犬座M95SBb狮子座M109SBc狮子座M58SBa室女座信阳师范学院华锐学院理工系不规则星系不规则星系不规则星系中含有更多的尘埃和气体，用Irr表示大麦哲伦星系信阳师范学院华锐学院理工系银河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 信阳师范学院华锐学院理工系银河系结构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信阳师范学院

18、华锐学院理工系河外星系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信阳师范学院华锐学院理工系美国天文学家哈勃美国天文学家哈勃1924年，哈勃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仙女座星系。信阳师范学院华锐学院理工系几几个个银银河河系系的的近近邻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信阳师范学院华锐学院理工系星星系系群群信阳师范学院华锐学院理工系后后发发座座星星系系团团信阳师范学院华锐学院理工系