恒星和星系(讲课使用ppt)讲解
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通常所说的星等指视星等（星等如同风级），星等 越大，恒星亮度越暗。
若相邻两星等的亮度比率为R，设6等星亮度为 X
6
X 一等星与六等星亮度差100倍
5
RX
R5X/X=100倍
4
R2 X
R=2.512
3
R3 X
2
R4 X
ห้องสมุดไป่ตู้
E/E0=2.512m-m0
1
R5 X
星等相差一等，恒星亮度相差2.512倍。 星等按等差数列增大，亮度成等比数列递减。
一、恒星---概念
• 恒星：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。
• 物质构成：氢和氦
• 质量大，所以发光； • 质量大，所以在自引力的作用下形成球形或类似球形； • 质量大，具有强大的吸引力，能吸引较小质量的天体围绕它运动。
• “恒”星相对于“行”星？
因此它们在天空中的相对位置几乎不动，被称为“恒星”． 恒星的运动速度很快，只是由于它们距离地球很远，不易为人们觉察，
三、 多普勒效应
• 波的频率要因观测者的相对运动而变化。 红移：远离太阳系，波的频率降低，波长变长 紫移：接近太阳系，波的频率升高，波长变短。
四、 恒星亮度和光度
恒星的亮度：地球上的受光强度 ，即恒星的 明暗程度。亮度等级称为视星等，m。
恒星的光度：恒星本身的发光强度（本领）， 光度等级为绝对星等，M。
• 太阳：太阳是一颗极普通的恒星．像这样的恒星 在银河系中有1011颗，而整个宇宙中大约有1022 颗．在银河系中大约有10％的恒星可能有自己的 行星系统．
• 在其他星系中，是否有类似地球的行星？是否存 在地外生命或类似人类的高等动物？这都是十分 诱人的科学之谜．
太阳
一、恒星--- 恒星的运动
——太阳
自己发光发热 如 牛郎星 织女星
地 球
围绕恒星运动 如 火星 木星等
月 球
围绕行星运动 如 木卫二
哈雷彗星 周期 76年
尘埃、气体 等组成的 云雾状
星云
蝴蝶星云
仙女座大星云
宇
人
宙
造
飞 船
卫 星
太 空 实 验 室
航 • 航天飞机是一种垂直起
天 飞、水平降落的载人航
飞 机
天器，它以火箭发动机 为动力发射到太空，能 在轨道上运行，且可以
温度 3000k 6000k 1万-2万k 3万-10万k
• 水在标准大气压下 结冰的温度，即摄 氏温度0℃，或华氏 温度32F，相当于热 力学温度273.16K 开尔文温度，或称 绝对温度
不同温度之间的换算
• 绝对温度T，单位K； 摄氏温度t，单位℃； 华氏温度F，单位F。 换算公式： T=t+273 t=(F-32)/9 *5 F=9Xt/5+32
第二章 地球的宇宙环境
第三节 恒星和星系 第四节 太阳和太阳系 第五节 月球和地月系
第三节 恒星和星系
一、恒星
二、恒星的发光和光谱
恒星
三、多普勒效应 四、恒星的亮度和光度
恒
五、恒星的多样性
星
六、恒星的演化
和
星
一、银河和银河系
系
星系
二、太阳在银河中的位置 三、河外星系
四、宇宙及天文新发现
天体：宇宙的物质表现形式。 1、集聚态（各类星体）：恒星、行星等 2、弥散态（云雾状天体）：星云 3、星际物质：（气体、尘埃） 恒星和星云质量巨大，其他天体相对较轻 。 大量的恒星和星云构成星系。
• 1秒差距(PC）=3.26光年(ly)＝206 265天文单位（AU）；
光年用于测量恒星
之间距离。如：离 太阳最近的恒星— —半人马座比邻星 与太阳的距离为 4.22光年。
“天文单位”。 它主要用于测 量太阳系内天 体之间距离，
实际距离d时的亮度为Em视星等m，10秒差 距时的亮度EM和绝对星等M。由公式得：
往返于地球表面和近地
轨道之间，可部分重复
使用的航天器
• 美国与前苏联实际成功 发射并回收过这种交通 工具。(苏联瓦解，相关的
设备由哈萨克接收后，受限于 没有足够经费维持运作使得整
个太空计划停滞，)因此目 前仅有美国的航天飞机 机队可以实际使用并执 行任务。
天体的多样性
有星光闪烁的恒星 有明亮的行星 有圆缺多变的卫星（月亮） 有轮廓模糊的星云 有一闪即逝的流星 有拖着长尾的彗星 有星际物质——气体和尘埃 有形式各异、大小不一的人造天体
EM/Em=2.512(m-M) 恒星亮度与距离平方成反比，则：
EM/Em= d2/102 结合两公式有： d2/102 =2.512(m-M)
两边取对数，且有lg2.512=0.4，则：
2lgd-2=0.4(m-M )
m-M =5lgd-5
M=m+5-5lgd 只要测定恒星的绝对星等，便可求知该星的 距离。
– 星等向更暗和更亮的恒星扩展：25等暗 星，满月星等为-12.73，太阳星等26.74.
太阳的亮度是一等星亮度的 (2.512)27.74=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=2.512m-m0 两边取对数,且有 lg2.512=0.4，得：
lgE0-lgE=0.4(m-m0 ) m-m0=2.5(lgE0- lgE) 如果取零等星(m0=0)的亮度E0=1，则 m=-2.5 lgE ❖ 普森公式，根据恒星的亮度E推算星等m。
二、恒星的发光和光谱
为什么发光 ❖ 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,主要成分是氢约90%,其 次是氦，其它元素非常少。)。
恒星的光谱与温度
恒星 红色 黄色 白色 带蓝色
• 运动速度高达几百公里/秒 • 空间速度可分为两个分量：
视向速度：远离太阳系+ ； 接近太阳系- 。
切向速度（自行）：恒星 在天球上的位移
恒星的自行速度， 一般都小于每年0.1″，迄 今只发现有400余颗恒星 的自行超过每年1″。自 行最快的巴纳德星： 10.3角秒/年
北斗七星的自行及形 状变化
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
• 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，合 32.6光年；
• 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。
❖ 天文学的距离单位：
• 天文单位；光年；秒差距；
若相邻两星等的亮度比率为R，设6等星亮度为 X
6
X 一等星与六等星亮度差100倍
5
RX
R5X/X=100倍
4
R2 X
R=2.512
3
R3 X
2
R4 X
ห้องสมุดไป่ตู้
E/E0=2.512m-m0
1
R5 X
星等相差一等，恒星亮度相差2.512倍。 星等按等差数列增大，亮度成等比数列递减。
一、恒星---概念
• 恒星：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。
• 物质构成：氢和氦
• 质量大，所以发光； • 质量大，所以在自引力的作用下形成球形或类似球形； • 质量大，具有强大的吸引力，能吸引较小质量的天体围绕它运动。
• “恒”星相对于“行”星？
因此它们在天空中的相对位置几乎不动，被称为“恒星”． 恒星的运动速度很快，只是由于它们距离地球很远，不易为人们觉察，
三、 多普勒效应
• 波的频率要因观测者的相对运动而变化。 红移：远离太阳系，波的频率降低，波长变长 紫移：接近太阳系，波的频率升高，波长变短。
四、 恒星亮度和光度
恒星的亮度：地球上的受光强度 ，即恒星的 明暗程度。亮度等级称为视星等，m。
恒星的光度：恒星本身的发光强度（本领）， 光度等级为绝对星等，M。
• 太阳：太阳是一颗极普通的恒星．像这样的恒星 在银河系中有1011颗，而整个宇宙中大约有1022 颗．在银河系中大约有10％的恒星可能有自己的 行星系统．
• 在其他星系中，是否有类似地球的行星？是否存 在地外生命或类似人类的高等动物？这都是十分 诱人的科学之谜．
太阳
一、恒星--- 恒星的运动
——太阳
自己发光发热 如 牛郎星 织女星
地 球
围绕恒星运动 如 火星 木星等
月 球
围绕行星运动 如 木卫二
哈雷彗星 周期 76年
尘埃、气体 等组成的 云雾状
星云
蝴蝶星云
仙女座大星云
宇
人
宙
造
飞 船
卫 星
太 空 实 验 室
航 • 航天飞机是一种垂直起
天 飞、水平降落的载人航
飞 机
天器，它以火箭发动机 为动力发射到太空，能 在轨道上运行，且可以
温度 3000k 6000k 1万-2万k 3万-10万k
• 水在标准大气压下 结冰的温度，即摄 氏温度0℃，或华氏 温度32F，相当于热 力学温度273.16K 开尔文温度，或称 绝对温度
不同温度之间的换算
• 绝对温度T，单位K； 摄氏温度t，单位℃； 华氏温度F，单位F。 换算公式： T=t+273 t=(F-32)/9 *5 F=9Xt/5+32
第二章 地球的宇宙环境
第三节 恒星和星系 第四节 太阳和太阳系 第五节 月球和地月系
第三节 恒星和星系
一、恒星
二、恒星的发光和光谱
恒星
三、多普勒效应 四、恒星的亮度和光度
恒
五、恒星的多样性
星
六、恒星的演化
和
星
一、银河和银河系
系
星系
二、太阳在银河中的位置 三、河外星系
四、宇宙及天文新发现
天体：宇宙的物质表现形式。 1、集聚态（各类星体）：恒星、行星等 2、弥散态（云雾状天体）：星云 3、星际物质：（气体、尘埃） 恒星和星云质量巨大，其他天体相对较轻 。 大量的恒星和星云构成星系。
• 1秒差距(PC）=3.26光年(ly)＝206 265天文单位（AU）；
光年用于测量恒星
之间距离。如：离 太阳最近的恒星— —半人马座比邻星 与太阳的距离为 4.22光年。
“天文单位”。 它主要用于测 量太阳系内天 体之间距离，
实际距离d时的亮度为Em视星等m，10秒差 距时的亮度EM和绝对星等M。由公式得：
往返于地球表面和近地
轨道之间，可部分重复
使用的航天器
• 美国与前苏联实际成功 发射并回收过这种交通 工具。(苏联瓦解，相关的
设备由哈萨克接收后，受限于 没有足够经费维持运作使得整
个太空计划停滞，)因此目 前仅有美国的航天飞机 机队可以实际使用并执 行任务。
天体的多样性
有星光闪烁的恒星 有明亮的行星 有圆缺多变的卫星（月亮） 有轮廓模糊的星云 有一闪即逝的流星 有拖着长尾的彗星 有星际物质——气体和尘埃 有形式各异、大小不一的人造天体
EM/Em=2.512(m-M) 恒星亮度与距离平方成反比，则：
EM/Em= d2/102 结合两公式有： d2/102 =2.512(m-M)
两边取对数，且有lg2.512=0.4，则：
2lgd-2=0.4(m-M )
m-M =5lgd-5
M=m+5-5lgd 只要测定恒星的绝对星等，便可求知该星的 距离。
– 星等向更暗和更亮的恒星扩展：25等暗 星，满月星等为-12.73，太阳星等26.74.
太阳的亮度是一等星亮度的 (2.512)27.74=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=2.512m-m0 两边取对数,且有 lg2.512=0.4，得：
lgE0-lgE=0.4(m-m0 ) m-m0=2.5(lgE0- lgE) 如果取零等星(m0=0)的亮度E0=1，则 m=-2.5 lgE ❖ 普森公式，根据恒星的亮度E推算星等m。
二、恒星的发光和光谱
为什么发光 ❖ 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,主要成分是氢约90%,其 次是氦，其它元素非常少。)。
恒星的光谱与温度
恒星 红色 黄色 白色 带蓝色
• 运动速度高达几百公里/秒 • 空间速度可分为两个分量：
视向速度：远离太阳系+ ； 接近太阳系- 。
切向速度（自行）：恒星 在天球上的位移
恒星的自行速度， 一般都小于每年0.1″，迄 今只发现有400余颗恒星 的自行超过每年1″。自 行最快的巴纳德星： 10.3角秒/年
北斗七星的自行及形 状变化
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
• 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，合 32.6光年；
• 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。
❖ 天文学的距离单位：
• 天文单位；光年；秒差距；