第二章恒星的基本知識

(續:恒星基本參數的測定)第二章恒星的基本知識

(續:恒星基本參數的測定)1視星等與絕對星等，光度絕對星等光度視星等與絕對星等，光度絕對星等光度2全天可見約6000顆恒星1等星22顆2等星71顆3等星190顆4等星610顆5等星1929顆余下都是6等星

織女星

天狼星

金星最亮時

滿月

太陽

最大地面望遠鏡

哈勃空間望遠鏡

全天可見約6000顆恒星1等星22顆織女星3星等系統(光度系統)目視星等

人眼對黃綠光（平均波長約為550nm）最敏感照相星等

照相底片對藍紫光（250－500nm，平均波長約為430nm）最敏感仿視星等

用黃綠色濾光片配合照相底片，得到的靈敏度與人眼大致相同光電星等

由安裝在望遠鏡終端的光電光度計測得輻射星等

用對各個波段輻射靈敏度均相同的探測器測得熱星等

表征恒星在整個電磁波段輻射總量星等系統(光度系統)目視星等人眼對黃綠光（平均波長約為54恒星的溫度—黑體輻射的維恩定律恒星的溫度—黑體輻射的維恩定律5觀測時需要作的改正

大氣消光

使恒星顏色變紅變暗星際紅化

星際空間存在大量的氣體和塵埃，它們對短波光線的散射很強烈，因而使恒星的顏色顯得偏紅

星際消光

這些氣體和塵埃還會吸收或屏蔽光線，使得星光變暗觀測時需要作的改正大氣消光使恒星顏色變紅變暗6色指數（C=B－V）色指數（C=B－V）7恒星的基本知識課件8恒星的基本知識課件9恒星的有效溫度有效溫度就是輻射功率與恒星相同的等效黑體的溫度

恒星的有效溫度有效溫度就是輻射功率與恒星相同的等效黑體的溫度10恒星的基本知識課件11典型的恒星光譜典型的恒星光譜121825年法國哲學家孔德（A.Comte)《實證哲學義》：“恒星的化學組成是人類絕不可能得到的知識。”1840年法國天文學家阿臘果（F.Arago）

“太陽上面是可以住人的。”1860年法國天文普及作家弗拉馬利翁（C.Flammarion）《眾生世界》：

“要解決行星世界上的熱度問題，我們所要知道的數據是我們永遠得不到的。”1825年法國哲學家孔德（A.Comte)《實證哲學義13基爾霍夫定律

夫瑯和費（J.Fraunhofer）

1817年:“我用許多實驗和各種不同的方法，證明這些譜線和譜帶實在是日光固有的性質，絕不是從衍射、光幻視覺等原因而來。”他公布的太陽光譜中有黑線幾百條之多，至今仍被稱為“夫瑯和費譜線”。基爾霍夫（G.Kirchhoff）定律（1859年）（1）每一種化學元素都有自己特殊的光譜（2）每一種元素都可以吸收它自己能夠發射的光線，這就是譜線的反變或自蝕現象

基爾霍夫定律夫瑯和費（J.Fraunhofer）141864年英國天文愛好者哈根斯(W.Huggins)和意大利教士塞西(A.Secchi)分別用攝譜儀證認出一些恒星的元素譜線，哈根斯并根據多普勒效應測定了一些恒星的視向速度1869年英國天文學家洛基爾(N.Lockyer)在太陽光譜中首次發現氦線，之后到1895年才由英國化學家雷姆塞在地球上發現了氦1885年哈佛大學天文臺開始用物端棱鏡方法，對恒星光譜的分類作大規模的研究，此后到1924年，共完成225，000多顆星的光譜分類，這是近代天文史上的巨作，為以后的研究提供了豐富的資料

1864年英國天文愛好者哈根斯(W.Huggins)和15恒星的基本知識課件16恒星的基本知識課件17哈佛光譜分類

SO–B–A–F–G–K–M

R—N

Oh!BeAFineGirl!KissMeRightNow,Sweetheart!哈佛光譜分類18

各種光譜型的化學成分各種光譜型的化學成分19光譜型顏色溫度光譜特征O藍白紫外連續譜強，有弱HeⅡ,HeI,HI線B藍白HeI線在B2型達到最大，B0之后HeⅡ消失，H線逐漸變強A白H線在A0達到極大，CaⅡ線增強，出現弱的中性金屬線F黃白H線變弱但仍明顯，CaⅡ線大大增強，電離和中性金屬線的強度增加G黃屬太陽譜型，CaⅡ線很強，Fe及金屬線強，H線弱K橙金屬線主導，連續譜藍端變弱，分子帶（CN，CH）變強M紅分子帶主導，中性金屬線強光譜型顏色溫度光譜特征O藍白紫外連續譜強，有弱HeⅡ,He20電離能（eV)HeII54.4HeI24.6HI13.6CaII11.9FeII7.9CaI6.1薩哈(Saha)公式電離能（eV)薩哈(Saha)公式21赫羅圖(Hertzsprung–RussellDiagram)羅素1913年得到的最早的絕對星等－光譜型圖赫羅圖(Hertzsprung–RussellDi22恒星的基本知識課件23恒星的基本知識課件24恒星的基本知識課件25恒星的基本知識課件26恒星的基本知識課件27恒星距離的測定■三角視差法1弧度=恒星距離的測定■三角視差法1弧度=28■分光視差法（譜線相對強度）■威爾遜—巴普法

CaII發射線寬度

(G、K、M型星)■主星序重疊法■分光視差法（譜線相對強度）29變星：幾何變星—食變星變星：幾何變星—食變星30

分光雙星分光雙星31造父變星(仙王座δ星)物理變星：脈動變星&爆發變星光變周期:5天8小時46分38秒，周期非常穩定最亮時視星等最暗時是亮度相差1.9倍

譜線有周期性的位移光譜型也有周期性的變化，從F5型變到G3型

造父變星(仙王座δ星)物理變星：脈動變星&爆發變32造父變星的周期—光度關系造父變星的周期—光度關系33造父變星&天琴座RR型星

（量天尺）造父變星&天琴座RR型星

（量天尺）34恒星的基本知識課件35爆發變星超新星激變變星（新星&再發新星）早期演化階段的變星有延伸氣殼的早型變星

爆發變星超新星36超新星超新星37恒星的基本知識課件38HST發現的超新星HST發現的超新星39恒星的基本知識課件40歷史上的河內超新星記錄公元年位置１８５半人馬座３８６人馬座３９３天蝎座１００６豺狼座１０５４金牛座１１８１仙后座１４０８天鵝座１５７２仙后座１６０４蛇夫座歷史上的河內超新星記錄公元年位置１８５半人馬座３８６人馬座３41恒星的基本知識課件42恒星的基本知識課件43恒星的基本知識課件44恒星的基本知識課件45恒星的基本知識課件46超新星爆發時的沖擊波超新星爆發時的沖擊波47SN1987A—SN1987A—48恒星的基本知識課件49恒星的基本知識課件50恒星的基本知識課件51■變星測距法★造父變星的周光關系：哈勃第一個成功地測

得仙女座大星云M31的距離為75萬光年(現在認為應是220萬光年)★天琴座RR變星：它們光變周期不同，但絕對

星等都在+0.5等左右★新星、超新星

作為測距的“標準燭光”：

新星極大光度～-7.6等超新星SNⅠ光極大時～-19等 SNⅡ光極大時～-17等■變星測距法52■行星狀星云■HⅡ區

■球狀星團

■旋渦星系、橢圓星系的譜線寬度

■最亮的星系(巨橢圓星系，它們具有大致確定的光度)■行星狀星云53哈勃關系哈勃關系54恒星的基本知識課件55天體距離的測量（小結）天體距離的測量（小結）56宇宙距離階梯宇宙距離階梯57天體距離的測量（小結）天體距離的測量（小結）58恒星質量的測定恒星質量的測定59恒星的總的能量

光度（能量損失率）年齡

～

恒星年齡的測定理論結果恒星的總的能量恒星年齡的測定理論結果60恒星的基本知識課件61恒星的基本知識課件62恒星的基本知識課件63恒星的基本知識課件64恒星各參數的范圍恒星各參數的范圍65第二章恒星的基本知識

(續:恒星基本參數的測定)第二章恒星的基本知識

(續:恒星基本參數的測定)66視星等與絕對星等，光度絕對星等光度視星等與絕對星等，光度絕對星等光度67全天可見約6000顆恒星1等星22顆2等星71顆3等星190顆4等星610顆5等星1929顆余下都是6等星

織女星

天狼星

金星最亮時

滿月

太陽

最大地面望遠鏡

哈勃空間望遠鏡

全天可見約6000顆恒星1等星22顆織女星68星等系統(光度系統)目視星等

人眼對黃綠光（平均波長約為550nm）最敏感照相星等

照相底片對藍紫光（250－500nm，平均波長約為430nm）最敏感仿視星等

用黃綠色濾光片配合照相底片，得到的靈敏度與人眼大致相同光電星等

由安裝在望遠鏡終端的光電光度計測得輻射星等

用對各個波段輻射靈敏度均相同的探測器測得熱星等

表征恒星在整個電磁波段輻射總量星等系統(光度系統)目視星等人眼對黃綠光（平均波長約為569恒星的溫度—黑體輻射的維恩定律恒星的溫度—黑體輻射的維恩定律70觀測時需要作的改正

大氣消光

使恒星顏色變紅變暗星際紅化

星際空間存在大量的氣體和塵埃，它們對短波光線的散射很強烈，因而使恒星的顏色顯得偏紅

星際消光

這些氣體和塵埃還會吸收或屏蔽光線，使得星光變暗觀測時需要作的改正大氣消光使恒星顏色變紅變暗71色指數（C=B－V）色指數（C=B－V）72恒星的基本知識課件73恒星的基本知識課件74恒星的有效溫度有效溫度就是輻射功率與恒星相同的等效黑體的溫度

恒星的有效溫度有效溫度就是輻射功率與恒星相同的等效黑體的溫度75恒星的基本知識課件76典型的恒星光譜典型的恒星光譜771825年法國哲學家孔德（A.Comte)《實證哲學義》：“恒星的化學組成是人類絕不可能得到的知識。”1840年法國天文學家阿臘果（F.Arago）

“太陽上面是可以住人的。”1860年法國天文普及作家弗拉馬利翁（C.Flammarion）《眾生世界》：

“要解決行星世界上的熱度問題，我們所要知道的數據是我們永遠得不到的。”1825年法國哲學家孔德（A.Comte)《實證哲學義78基爾霍夫定律

夫瑯和費（J.Fraunhofer）

1817年:“我用許多實驗和各種不同的方法，證明這些譜線和譜帶實在是日光固有的性質，絕不是從衍射、光幻視覺等原因而來。”他公布的太陽光譜中有黑線幾百條之多，至今仍被稱為“夫瑯和費譜線”。基爾霍夫（G.Kirchhoff）定律（1859年）（1）每一種化學元素都有自己特殊的光譜（2）每一種元素都可以吸收它自己能夠發射的光線，這就是譜線的反變或自蝕現象

基爾霍夫定律夫瑯和費（J.Fraunhofer）791864年英國天文愛好者哈根斯(W.Huggins)和意大利教士塞西(A.Secchi)分別用攝譜儀證認出一些恒星的元素譜線，哈根斯并根據多普勒效應測定了一些恒星的視向速度1869年英國天文學家洛基爾(N.Lockyer)在太陽光譜中首次發現氦線，之后到1895年才由英國化學家雷姆塞在地球上發現了氦1885年哈佛大學天文臺開始用物端棱鏡方法，對恒星光譜的分類作大規模的研究，此后到1924年，共完成225，000多顆星的光譜分類，這是近代天文史上的巨作，為以后的研究提供了豐富的資料

1864年英國天文愛好者哈根斯(W.Huggins)和80恒星的基本知識課件81恒星的基本知識課件82哈佛光譜分類

SO–B–A–F–G–K–M

R—N

Oh!BeAFineGirl!KissMeRightNow,Sweetheart!哈佛光譜分類83

各種光譜型的化學成分各種光譜型的化學成分84光譜型顏色溫度光譜特征O藍白紫外連續譜強，有弱HeⅡ,HeI,HI線B藍白HeI線在B2型達到最大，B0之后HeⅡ消失，H線逐漸變強A白H線在A0達到極大，CaⅡ線增強，出現弱的中性金屬線F黃白H線變弱但仍明顯，CaⅡ線大大增強，電離和中性金屬線的強度增加G黃屬太陽譜型，CaⅡ線很強，Fe及金屬線強，H線弱K橙金屬線主導，連續譜藍端變弱，分子帶（CN，CH）變強M紅分子帶主導，中性金屬線強光譜型顏色溫度光譜特征O藍白紫外連續譜強，有弱HeⅡ,He85電離能（eV)HeII54.4HeI24.6HI13.6CaII11.9FeII7.9CaI6.1薩哈(Saha)公式電離能（eV)薩哈(Saha)公式86赫羅圖(Hertzsprung–RussellDiagram)羅素1913年得到的最早的絕對星等－光譜型圖赫羅圖(Hertzsprung–RussellDi87恒星的基本知識課件88恒星的基本知識課件89恒星的基本知識課件90恒星的基本知識課件91恒星的基本知識課件92恒星距離的測定■三角視差法1弧度=恒星距離的測定■三角視差法1弧度=93■分光視差法（譜線相對強度）■威爾遜—巴普法

CaII發射線寬度

(G、K、M型星)■主星序重疊法■分光視差法（譜線相對強度）94變星：幾何變星—食變星變星：幾何變星—食變星95

分光雙星分光雙星96造父變星(仙王座δ星)物理變星：脈動變星&爆發變星光變周期:5天8小時46分38秒，周期非常穩定最亮時視星等最暗時是亮度相差1.9倍

譜線有周期性的位移光譜型也有周期性的變化，從F5型變到G3型

造父變星(仙王座δ星)物理變星：脈動變星&爆發變97造父變星的周期—光度關系造父變星的周期—光度關系98造父變星&天琴座RR型星

（量天尺）造父變星&天琴座RR型星

（量天尺）99恒星的基本知識課件100爆發變星超新星激變變星（新星&再發新星）早期演化階段的變星有延伸氣殼的早型變星

爆發變星超新星101超新星超新星102恒星的基本知識課件103HST發現的超新星HST發現的超新星104恒星的基本知識課件105歷史上的河內超新星記錄公元年位置１８５半人馬座３８６人馬座３９３天蝎座１００６豺狼座１０５４金牛座１１８１仙后座１４０８天鵝座１５７２仙后座１６０４蛇夫座歷史上的河內超新星記錄公元年位置１８５半人馬座３８６人馬座３106恒星的基本知識課件107恒