宇宙新概念之3市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 恒 星,恒星是指由内部能源产生辐射而发光大质量球状天体,第1页,恒星主要参数范围,参数,改变范围,质量M,10,-1,M,M10,2,M,半径R,10,-3,R,R10,3,R,表面温度T,10,3,KT10,5,K,光度L,10,-4,L,L10,6,L,第2页,3.1 恒星参数测定,一、恒星距离,恒星离我们非常遥远，除太阳外，离我们最近恒星是半人马座比邻星，距离约为410,13,千米。,第3页,利用地球公转测定恒星视差角,第4页,恒星距离是借助于测定周年视差而取得,r=a/,太阳到恒星距离为r,单位为光年或秒差距,日地平均距离为a，单位为天文单位,恒星周年视差为,，单位为弧秒,1光年=0.307秒差距=9.5*10,15,米,第5页,三个著名恒星距离,名称,视差,距离,比邻星,0.76,4.3光年,织女星,0.12,27光年,天狼星,0.37,8.8光年,第6页,以上讲三角视差法误差较大,故可改用其它方法测量,如分光测量法、造父变星法等。,分光测量法是利用恒星中一些谱线强度比和绝对星等线性经验关系，即由测定一些谱线正确强度比求绝对星等，进而求出距离。,第7页,二、恒星亮度和视星等,恒星看起来明暗程度称为视亮度，简称亮度，用E表示,在天文学上，星亮度用星等表示。古人按照星明暗程度把星星分为6个 亮度等级，天球上约20颗最亮星称为一等星，肉眼刚才能看到星称为六等星。通常以拉丁字母m表示星等。这个星等系统标准上保留到现在，并给予标准化后推广到尤其亮天体以及肉眼看不见但用望远镜能看见暗星上去。,m=-2.5lgE,第8页,三、恒星光度和绝对星等,恒星真正发光本事称为光度，用L表示。它是恒星每秒钟向四面八方发射总能量,为了比较不一样恒星光度，假想把恒星都移到一样距离比较亮度。天文学中把这个标准距离取为10秒差距，对应于10秒差距距离上星等值称为绝对星等，用M表示。,第9页,四、恒星大小、质量和密度,恒星大小用其角直径在大小来表示，其测量主要方法有三种：,月掩星法,干涉法,光度法,第10页,星名,视差,(弧秒),角直径（弧秒）,线直径,（太阳直径为1）,猎户座,0.005,0.047,1000,鲸鱼座,0.023,0.056,480,金牛座,0.048,0.021,94,御夫座,0.073,0.004,13,天狼A,0.375,0.006,1.85,太阳,1.00,天狼B,0.375,0.000077,0.044,范玛伦星,0.235,0.000019,0.009,第11页,恒星质量是很主要一个参量，不过除太阳外，当前只能对一些双星进行直接测定，其它恒星质量都是间接得到，如经过质光关系来测定。,第12页,1、,测定双星质量基本原理是依据开普勒第三定律双星系统总质量与轨道半长径立方成正比，与轨道周期平方成反比,结合天体测量法测出两子星相对质心距离 和 ,则可知两子星质量比,从而可求出每个子星质量,第13页,、质光关系：,对于质量大于0.2 M,主序星（见.6节），恒星质量和光度之间有很好统计关系，称之为“质光关系”。恒星质量越大，其对应光度越强。普通符合以下关系,lg(L/L,)=3.8lg(M/M,)+0.08,第14页,3.2 恒星光谱及其相关性质,太阳光谱是红、橙、黄、绿、,青、靛、紫七色，原因是什么呢？,第15页,一、光谱概念物理基础,天文学包含天体力学、天体物理学等数十个分支，量子力学建立，使人们能正确地认识微观世界，爱因斯坦狭义相对论和广义相对论建立改变了人们对时间和空间本质认识，同时也给了天文学家更深入认识恒星和天体一个理论工具。,第16页,量子力学创建于20世纪初，是研究电子、质子、中子以及原子和分子内其它亚原子粒子运动一门科学。相对于量子力学，牛顿力学称为经典力学。利用牛顿力学，人们认识了太阳系。一样，人们想象一个原子就是一个小太阳系：核在中心，电子在固定轨道绕核“公转”。但按照量子力学说法，原子中没有电子运动轨道，只能说电子可能出现在什么地方。,第17页,按照量子力学说法，光既是波也是粒子，称为波粒二象性。不但光是如此，任何看似粒子物质都含有波动性。,关于量子力学中不确定性，有两种对立看法，以玻尔为首哥本哈根学派认为这是最终、基本规律，以后只能靠取得不确定性更详细知识来丰富量子力学。而以爱因斯坦为代表一些科学家则反对这种观点，他们认为这是当前知识不完备结果，未来会有新理论来恢复严格决定论。,第18页,二 恒星光谱与氢原子谱线,光谱有连续光谱，线光谱和带光谱。,第19页,太阳光谱其实并不是一条连续光带，而是带有许多暗线条,氢原子光谱（巴尔默系，背景彩色是为了表示三条光谱线位置而加进去）,。,第20页,三 光谱在恒星研究中应用,1、确定恒星化学组成,2、确定恒星温度,3、确定恒星视向速度和自转,第21页,四、恒星光谱、颜色和表面温度之间关系,恒星光谱型与颜色、表面温度关系,光谱型,颜色,表面温度（开）,经典星,O,蓝,40 00025 000,参宿一,B,蓝白,25 00012 000,参宿五,A,白,11 500 7 700,织女星,F,黄白,7 600 6 100,小犬座,G,黄,6 000 5 000,太阳,K,橙,4 900 3 700,牧夫座,M,红,3 600 2 600,心宿二,第22页,五、恒星赫罗图,第23页,3.3 变星和新星,亮度在较短时期内有显著改变星为变星。,有少数星亮度可在几天内猛增几万倍，较原有星等降低10-14等，把这些突然暴发星称为新星。,第24页,一造父变星,造父变星又称长周期造父变星或经典造父变星，是脉动变星一个，这类变星亮度改变是周期性，普通周期在1.580天之间。,周光关系：周期和绝对星等之间关系。造父变星平均绝对星等M与其周期对数lgP近似成直线关系,第25页,周光关系,第26页,新星,二、新星和超新星,亮度会在很短时间内快速增加，到达极大后慢慢减弱，几年或几十年后恢复到原来亮度，这种星叫新星,。,第27页,超新星,第28页,有些恒星暴发时规模比新星更巨大，,光度增加1亿倍，这种星称为超新星。,超新星,第29页,3.4 恒星集团,由两颗星组成系统称为双星,两个以上到十多个星组成系统，相互间有力学关系，称为聚星,更大恒星系统称为星团,第30页,一、双星,双星两个组员都称为双星子星，较亮子星称为主星，较暗称为伴星,第31页,（一）目视双星,在望远镜里能直接用眼睛看出是两颗星双星,双星,第32页,（二）分光双星,用光谱分析方法发觉双星,双星,第33页,（三）,交,食,双,星,第34页,二 聚星,二、聚星,三颗到十几颗恒星聚集到一起，彼此之间有一定物理联络，这么恒星团称为聚星。北斗七星中开阳星就是著名聚星。,开阳星,开阳主星,辅 星,双 星,密近双星,子星,子星,三合星,密近双星,第35页,三、星团,由几十颗到几百万颗恒星聚在一起，有着一些共同物理性质，这么恒星集团叫做星团,第36页,（一）银河星团,形状不规则，由几十到几百颗恒星组成，结构比较涣散,金牛座中昴星团和毕星团是最著名银河集团,第37页,（二）球状星团,由几万颗到几十万颗老年恒星组成含有紧凑球对称外形恒星集团,银河系中已发觉球状星团最著名是武仙座球状星团,第38页,四 星协,一些类型恒星，如O型星和B型星，在天空中分布有聚集成团倾向，而且彼此之间含有物理联络，形成集团，这种特殊恒星集团称为星协,可分为两类：一类主要有O型和B型星组成，称为OB星协；另一类叫T星协，主要由金牛座T型变星组成,第39页,3.5 星云和星际物质,在恒星之间空间中存在各种各样物质统称为星际物质，其中包含星云。,第40页,一 星 云,（一）行星状星云,行星状星云中央都有一颗很热恒星，称为星云核。环状外壳是一个透明发光物质组成球或椭球。,第41页,（二）弥漫星云,弥漫星云是星际气体或尘埃不规则形状云，没有明确界限。,它可分为亮星云和暗星云,第42页,二、星际物质,在没有恒星也没有星云地方，充满着比弥漫星云还要稀薄许多物质，这就是星际物质。,星际物质不是均匀分布在空间里，而是聚集为一块块“小云朵”。它们由气体和尘埃组成。,第43页,3.6 恒星起源和演化,天体起源：宇宙物质从另一个形态转化为这种天体形态过程,天体演化：天体在其存在时期内在不停改变着，不停进行机械运动、物理运动和化学运动，天体质量、大小、光度、温度、磁场、结构、自转等都在改变，一些时期甚至与外界还有物质交换，这些统称为天体演化,第44页,相关恒星起源和演化学说发展，大致上可分为三个阶段：,第一阶段，18501920年,第二阶段，19251960年,第三阶段，1960年至今,第45页,一 恒星内部结构,主星序上恒星，其内部能量来自关键区热核反应，经过对流、辐射、热传导3种方式传输到恒星表面,第46页,二 恒星年纪,球状星团法：依据球状星团演化特征来 确定恒星年纪。,发射性同位素法：依据衰减周期,星团,第47页,当代恒星起源演化理论把恒星一生分为以下几个阶段：,引力收缩阶段、主星序阶段、红巨星阶段、暴发阶段、临终阶段,第48页,三 引力收缩阶段,快收缩阶段：从星云过渡到恒星阶段。,慢收缩阶段：当内部压力与引力几乎相等时，原恒星处于准流体力学平衡状态，便开始慢收缩过程,。,超新星,第49页,四主星序阶段,质量越大，光度越大，能量消耗越快，恒星停留于主星序时间越短,第50页,五红巨星阶段,恒星离开主星序阶段，开始向红巨星演化，质量尤其大恒星则向红超巨星演化。大部分脉动变星都是处于红巨星演化后期恒星。,第51页,六 暴发阶段,有行星状星云关键暴发，新星暴发和超新星暴发。,第52页,七临终阶段,0.88M,M1.44M,白矮星,1.44M,M3M,中子星,3M,M70M,黑洞,白矮星,第53页,八小结,0.88M,至1.4M,恒星演化 3M,以上恒星演化,第54页,各阶段恒星,第55页,第56页,3.7 恒星起源与演化中哲学思想,一、新陈代谢是恒星演化基本规律,二、吸引与排斥对立统一是恒星演 化动力,三、质量互变是恒星演化主要规律,第57页,一 新陈代谢是恒星演化基本规律,首先，恒星演化是有生有灭。生是指宇宙中物质从一个形态转化为另一个物质形态。灭是指恒星从这种物质形态再转化成其它物质形态过程。,其次，恒星演化又是有灭有生。就是指物质从新弥漫物质或恒星残骸这种物质形态，再转化成为另一个物质形态，既新一代恒星过程。,第58页,再次，恒星演化又是无限循环。需要指出是，这种循环不是简单重复，因为新一代恒星与上一代恒星在化学组成上是有区分。在重复上一代恒星一些原因时又加进了许多新内容，是一个否定之否定过程。,第59页,二 吸引与排斥对立统一是恒星演化动力,吸引是指恒星各部分之间万有引力作用，使恒星收缩。,排斥是指微观离子热运动所产生气体压力和恒星内部电磁辐射所产生辐射压力，使恒星膨胀。,第60页,恒星幼年期：引力收缩阶段，分快收缩和慢收缩两个阶段。,恒星主星序阶段：引力和斥力势均力敌。,恒星主星序以后阶段：引力占据主导地位，经过一系列重复膨胀，收缩过程，恒星最终走向死亡。,第61页,三 质量互变是恒星演化主要规律,1.星云质量小于金斯质量，星云不能转化为原恒星，不能引发质变。,2.星体质量小于,0.88M,，其内部温度和密度将不足以开动氢氦聚变反应，星体只能靠引力收缩而发光。这种星体不经过主星序阶段，直接从红矮星转化为黑矮星并引发质变。,第62页,3 恒星暴发后剩下质量M决定着它最终去向：,0.88M,M1.44M,白矮星,1.44M,M3M,中子星,3M,M70M,黑洞,END,第63页,