恒星知识

bdqnwqk1年前基础11

1.有关恒星的知识

恒星是由低密度的星云物质凝聚而成的。星云物质在演化过程中,由于自身的引力而收缩。在收缩过程中内部温度升高,质量小的云团形成单个恒星,质量大的云团形成了恒星集团。

原恒星——当云团中心温度达到2000K时,中心形成内核,来自恒星内部的辐射压将周围物质驱散,恒星逐渐露出,恒星“婴儿”就诞生了。

主序星——当恒星中心温度达到700万度以上时,开始核聚变反应,恒星停止收缩,形成了正常的恒星,进入了主序星阶段。主序星阶段占恒星一生寿命的90%,是恒星最稳定的阶段,类似于人类的中年时期。红巨星——随着核聚变的进行,恒星中心的氦核越来越大,氦核周围的氢越来越少,当氦核质量占到恒星质量的12%时,恒星结构出现重大变化,氦核收缩,而恒星外层膨胀,体积急剧增大,表面温度降低。恒星进入了老年期——红巨星。

恒星的最后归宿——恒星演化到后期,星体的变化有越来越剧烈、越来越复杂。最后产生大爆发,抛出大量物质。外部形成行星状星云,内部塌缩成一颗致密的天体——白矮星,或中子星,或黑洞。最后形成什么天体,决定于恒星本身的质量。

星团和星云

星团——人们很早就发现恒星有成群的分布特征,恒星数在10个以上,并且有物理性质联系的星群,就叫星团。同一星团的恒星往往具有相同或相似的年龄和物理特征。

星云——对云雾状天体的统称。按形态又分为弥漫星云、行星状星云和超新星剩余物质云。

星系

我们所在的银河系并不是宇宙中的一个“孤岛”,在宇宙空间中有着许多和我们银河系一样的巨大星城,叫河外星系,简称星系。目前已发现的星系多达10亿个。

星系由数十亿至数千亿颗恒星、星云和星际物质组成。

恒星的光谱——揭示恒星的秘密

恒星实在是太遥远,最先进的天文望远镜也不能分辨出恒星的视面。恒星的光实在太微弱,即使看起来全天最亮的天狼星的光,也仅仅是太阳光的100万万分之一。因此对恒星的研究非常困难。1825年,法国哲学家孔德(Auguste Comte)断言:“恒星的化学组成是人类绝对不能得到的知识。”但是30多年后,天体分光术和照相术的发明使得天文学有了重大突破。方法就是将恒星光通过天文望远镜和分光镜,分解成连续光谱,再把这光谱拍照下来进行分析研究。

每颗恒星光谱的谱线数目、分布和强度等情况均不一样。这些特征包含着恒星的许多化学信息。天文学家们终于开创了研究恒星物理化学的新纪元,从此诞生了天体物理学。这是现代天文学新的生长点。

到20世纪初,美国哈佛大学天文台已经对50万颗恒星进行了光谱研究。并对恒星光谱进行了分类。将恒星光谱分成主要七种类型。

2.关于恒星的知识

恒星由炽热气体组成的,能自己发光的球状或类球状天体。离地球最近的恒星是太阳。其次是半人马座比邻星,它发出的光到达地球需要4.22年,晴朗无月的夜晚,在一定的地点一般人用肉眼大约可以看到 3000多颗恒星。借助于望远镜,则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有一、二千亿颗。恒星并非不动,只是因为离开我们实在太远,不借助于特殊工具和方法,很难发现它们在天上的位置变化,因此古代人把它们认为是固定不动的星体,叫作恒星。

恒星也有自己的生命史,它们从诞生、成长到衰老,最终走向死亡。它们大小不同,色彩各异,演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。

3.恒星的知识

作为恒星诞生地的星际气体云团十分稀薄而且温度极低,云团中与引力相抗衡的气体压力很弱,引力的作用使得云团缓慢地收缩。超新星爆炸产生的冲击波或云团周围一些亮星向外喷射的高热气流(称为“星风“)都会使云团中出现不均匀的密度分布,造成云团中出现多个密度中心,这些密度中心周围的气体分别向这些中心收缩,形成一个个小云团。收缩过程中,小云团中心温度升高,旋转加快,密度越来越大,演变成中心有核,周围由盘状物质包围的形状,云团的表面温度一般为绝对温度2000-3000度,质量与太阳相仿,只发出红外辐射,不发射可见光,所以还只是恒星的胚胎,或形象地称之为“星卵”。

不同大小的云团演化快慢大不一样,象太阳这样典型大小的恒星,其处于星卵的状态的大约要维持100万年,在此期间云团继续复杂的收缩过程,中心温度则持续升高,一直到超过100万度,在这种极高的温度下将出现由氢原子核变成氦原子核的“核聚变“反应,这是恒星的根本特征,星球只有到了能由核聚变反应而释放能量,才算是真正进入了“成年恒星“的阶段,也只有此时才真正变得灿烂夺目。此时的恒星中心密度和温度都很高,巨大的气体压力足以抵抗引力收缩,所以恒星也不再继续收缩了,恒星的性质变得十分稳定,就象我们的太阳一样,恒星一生中90%以上的时间都处于这一阶段。

恒星的壮年-从主序星到红巨星

恒星发光发热的源泉是由氢原子核转变为氦原子核的核聚变反应,维持核反应的阶段就是恒星的壮年期,天文学上称为“主序星“阶段。质量不同的恒星维持核反应的时间大不一样,大质量恒星的核心温度更高,核反应消耗氢的速度比小质量恒星快得多,因此其生命历程相对来说要短得多,比如象10个太阳质量那样大的恒星只能维持一千万年左右的生命,而太阳却能维持100亿年。

太阳这样大小的恒星是宇宙中最为典型的,它们生命中80%-90%的时间都处在稳定的主序阶段,当中心的氢逐渐燃烧完后,一颗恒星的生命就接近尾声了。此时星体核心会迅速收缩,相反地,外层的氢却开始燃烧并迅速膨胀,这是恒星生命中一个十分有趣的阶段,星体的体积大大增加,比如太阳这样的恒星会膨胀数百倍,膨胀的结果导致恒星表面温度下降,颜色变红,同时其表面亮度却会大大增强,天文学上习惯于将光度(即恒星的本质亮度)大的天体称为“巨星”,因此这一阶段的恒星的典型特征就是“红巨星”。

相对而言,“红巨星”阶段是很短暂的,此后由于核心的收缩导致温度进一步升高而引发氦原子核聚变为碳原子核的反应以及此后一系列更为复杂的核聚变反应,恒星快速地走向死亡。

恒星走向死亡

恒星走向死亡的途径因其质量的不同而有很大的不同,象太阳这种中等质量的星体其死亡是比较“温和”的,在红巨星阶段之后,恒星的外壳一直向外膨胀,核心则持续收缩,发出紫外光或X射线,高能射线激发外层气体发出荧光,形成美丽的行星状星云。外壳气体逐渐消散在星际空间,成为下一代恒星的原料,而中心部分在收缩到一定程度后,停止了一切核反应过程,变成一颗冷却了的、密度却极大的白矮星,其中1个方糖大小的物质,重量可与一辆卡车相当。

质量较大的恒星走向死亡的途径往往是十分壮烈的,通常质量大于太阳8倍以上的星球,不会平静地演化为白矮星,而是引发一场震天动地的大爆炸,星体的亮度突然增亮几十倍甚至几百倍,这就是所谓的超新星爆发,星体粉身碎骨,核心遗留下来两种特殊形态的天体-中子星或黑洞。中子星的质量和太阳差不多,但半径只有10公里左右,可见其密度更比白矮星高得多了。超新星爆炸后,如果残留的核心质量仍较大,则会形成密度更为惊人的黑洞,任何物质甚至连光线都无法逃脱它强大的引力场,我们无法直接看到它,这也正是其名为“黑”的由来。

恒星的“生死循环”

正如动、植物的死亡将成为下一代生命的原料一样,恒星的死亡也都有一个共同的特征,即将其本体中的大量物质抛射到星际空间中,这些物质逐渐弥漫在宇宙空间中,以气体或尘埃的形式成为新一代恒星的原材料。同时正是在恒星的演化过程中通过核聚变形成了许多构成生命所必需的重元素,这些重元素在恒星死亡后弥散在宇宙空间中,才有可能导致象人这种生命的诞生。

4.关于恒星的常识有哪些

你晚上还会抬头看看夜空吗?随着城市化的飞速发展,人们正在越来越远离璀璨的星空。

而关于星星,你或许有一些了解,但是以下这个列表中所罗列的这些事实,你了解吗? 1.黑洞不会“吸入”物质 很多影视或文字作品中常常有这样的描写:“黑洞将一切周遭的物质吸入其中…”。事实上前一段时间,当欧洲核子中心运行其大型强子对撞机时,就有很多人担心它会制造出微型黑洞“瞬间吞噬”掉整个地球!但事实上,黑洞真的不会“吸入”物质。

如果从严格的语义学角度考察,“吸”这个动作就有点像是真空吸尘器工作的原理。但是黑洞吞噬物质时并不是这样进行的。

当真空吸尘器工作时,一个风扇会在吸尘器后部制造出局部的真空环境(事实上只是一个局部的低压区),当大量外部空气由于气压差而被吸入时,垃圾也便随之被吸入其内部。 2.你至少可以看到30,000,000,000,000,000公里之外的物体 在一个晴朗的夜晚,你的目光所及轻易就可以超过19,000,000,000,000,000英里(约合30,600,000,000,000,000公里)。

这大约是到天鹅座α(天津四)的距离。这是夏季大三角中和牛郎织女一起构成夏季大三角的明亮恒星。

天津四太亮了,整个北半球基本都可以看到,事实上几乎是全世界有人居住的地方都可以看到它。还有一颗恒星,那就是海山二(船底座η)。

它的距离比天津四还要远上两倍以上。但是这颗恒星非常暗淡,因此不太受到人们的关注。

事实上,还有一些星系你可以直接用肉眼看到,比如仙女座大星系和三角座大星系,它们的距离就相当惊人了,仙女座大星系距离地球大约250万光年,三角座大星系的距离则超过300万光年(1光年约合9.46万亿公里)。 3.星星不会眨眼睛 “一闪一闪亮晶晶,满天都是小星星”。

这首歌是不是耳熟能详?确实,恒星看上去似乎会闪烁,尤其是在它们接近地平线的时候。比如有一颗最着名的恒星——天狼星,它的闪烁效应太明显了,以至于不断有人看到天狼星后报告他们看到了UFO。

但事实上,恒星的这种闪烁是大气效应导致的,并非恒星本身的属性。当恒星发出的光通过地球大气层时,尤其是当恒星接近地平线附近时,恒星发出的光就需要穿过更厚的大气层,而大气层不同位置的气团密度是存在差异的。

这将导致星光的轻微折射效应。星光最终抵达你的眼睛,但是星光的颜色和强度都发生了轻微的变化。

这样的结果便是“闪烁”的感觉。而当宇航员离开地球大气层进入空间之后,他们看到的恒星便不再闪烁了。

4.太阳是一颗矮星! 我们早已习惯于认为太阳是一颗“正常”的恒星,当然在很多方面事实也的确如此。但是你知道吗?太阳其实是一颗矮星。

或许你之前有听说过白矮星的说法,但是事实上白矮星根本不是什么活着的恒星,那是一颗死去恒星的“尸体”。严格意义上来说,在天文学上要想被归入“正常”恒星的只有三大类,那就是“矮星”,“巨星”和“超巨星”。

这些恒星之所以可以被视作“正常”或者“活着”,是因为它们可以通过稳定的聚变反应产生能量。其中巨星和超巨星代表的是恒星的老年时期,但是绝大部分恒星正处于其演化的中期,也即是正值壮年,这就是所谓的主序星。

这些恒星都被称作“矮星”。尽管矮星内部还有很多细分类别,但是有一点,它们的大小都远小于巨星和超巨星。

因此从这一严格定义上来说,太阳是一颗矮星,很多时候人们将其称作“黄矮星”。 5.太阳是一颗绿色的恒星 太阳是一颗绿色的星星!或者更加准确的说是一颗蓝绿色的星星——它的辐射峰值恰好位于光谱中蓝色和绿色的交界处。

这一点并非无关紧要,因为一颗恒星的温度就直接反映在它所显示出来的颜色上。对于太阳来说,其表面温度约为5800K左右。

然而正如之前谈到的,由于人类肉眼对颜色分辨上的误差,我们总是觉得太阳其实是黄白色的。 6.你看不到绿色的星星 尽管有些人声称自己看到了绿色的恒星,比如氐宿四(天枰座β),但事实上绝大部分观测者并没有看到真正绿色的恒星,而只是他们所使用的望远镜的光学误差,或者是人偶然间出现的视觉误差。

恒星会发出各种颜色的光,形成光谱,其中也包括绿色,然而人类眼睛-大脑之间的联系方式让人类难以从这样的光谱中真正识别出绿色。对于某颗特定的恒星来说,某一种颜色可以主导其辐射,绿色很容易和其它颜色混杂在一起,恒星整体上就显出一种白色调。

对于一般的恒星来说,常见的颜色按照温度从低到高依次包括红色,橘色,黄色,白色,以及蓝色。因此光从人类肉眼的角度来说,你是看不到绿色的星星的。

7.恒星是黑体 在物理学中,黑体的定义是这样一个物体,它可以吸收所有照射到其身上的所有电磁波,包括可见光和无线电波等等。一个很好的例子是一座砖窑:内壁全是黑色的,外面只有一个很小的开口。

在这种情况下,所有从外界透过小窗户照射进入砖窑内部的光线都会被其黑色的内壁吸收,没有任何一丝光线能够逃离,也就是说,这是一个完美的吸收体。你可能不知道的一点是,恒星便是这样一个完美的吸收体! 当然,在黑体的定义中必须明确的一点是,它只是限定了必须吸收所有的入射电磁波,但是没有排除黑体自身可以向。

5.恒星的天文科学小知识有哪些

恒星的知识 恒星是由炽热气体组成的,是能自己发光的球状或类球状天体。

由于恒星离我们太远,不借助于特殊工具和方法,很难发现它们在天上的位置变化,因此古代人把它们认为是固定不动的星体。我们所处的太阳系的主星太阳就是一颗恒星。

1.1恒星演化 恒星结构恒星都是气体星球。晴朗无月的夜晚,且无光污染的地区,一般人用肉眼大约可以看到6000多颗恒星。

借助于望远镜,则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有1500-2000亿颗。

恒星的两个重要的特征就是温度和绝对星等。大约100年前,丹麦的艾依纳尔·赫茨普龙(Einar Hertzsprung)和美国的享利·诺里斯·罗素(Henry Norris Russell )各自绘制了查找温度和亮度之间是否有关系的图,这张关系图被称为赫罗图,或者H—R图。

在H-R图中,大部分恒星构成了一个在天文学上称作主星序的对角线区域。在主星序中,恒星的绝对星等增加时,恒星的演变其表面温度也随之增加。

90%以上的恒星都属于主星序,太阳也是这些主星序中的一颗。巨星和超巨星处在H—R图的右侧较高较远的位置上。

白矮星的表面温度虽然高,但亮度不大,所以他们只处在该图的中下方。1.2恒星演化 恒星在其生命期内(发光与发热的期间)的连续变化。

生命期则依照星体大小而有所不同。单一恒星的演化并没有办法完整观察,因为这些过程可能过于缓慢以致于难以察觉。

因此天文学家利用观察许多处于不同生命阶段的恒星,并以计算机模型模拟恒星的演变。 天文学家赫茨普龙和哲学家罗素首先提出恒星分类与颜色和光度间的关系。

恒星——赫罗图系,建立了被称为“赫-罗图的”恒星演化关系,揭示了恒星演化的秘密。“赫-罗图”中,从左上方的高温和强光度区到右下的低温和弱光区是一个狭窄的恒星密集区,我们的太阳也在其中;这一序列被称为主星序,90%以上的恒星都集中于主星序内。

在主星序区之上是巨星和超巨星区;左下为白矮星区。1.3恒星形成 在宇宙发展到一定时期,宇宙中充满均匀的中性原子气体云,大体积气体云由于自身引力而不稳定造成塌缩。

这样恒星便进入形成阶段。在塌缩开始阶段,气体云内部压力很微小,物质在自引力作用下加速向中心坠落。

当物质的线度收缩了几个数量级后,情况就不同了,一方面,气体的密度有了剧烈的增加,另一方面,由于失去的引力位能部分的转化成热能,气体温度也有了很大的增加,气体的压力正比于它的密度与温度的乘积,因而在塌缩过程中,压力增长更快,这样,在气体内部很快形成一个足以与自引力相抗衡的压力场,这压力场最后制止引力塌缩,从而建立起一个新的力学平衡位形,称之为星坯。 星坯的力学平衡是靠内部压力梯度与自引力相抗衡造成的,而压力梯度的存在却依赖于内部温度的不均匀性(即星坯中心的温度要高于外围的温度),因此在热学上,这是一个不平衡的系统,热量将从中心逐渐地向外流出。

这一热学上趋向平衡的自然倾向对力学起着削弱的作用。于是星坯必须缓慢的收缩,以其引力位能的降低来升高温度,从而来恢复力学平衡;同时也是以引力位能的降低,来提供星坯辐射所需的能量。

这就是星坯演化的主要物理机制。 最新观测发现S1020549恒星下面我们利用经典引力理论大致的讨论这一过程。

考虑密度为ρ、温度为T、半径为r的球状气云系统,气体热运动能量:ET= RT= T (1) 将气体看成单原子理想气体,μ为摩尔质量,R为气体普适常数。为了得到气云球的的引力能Eg,想象经球的质量一点点移到无穷远,将球全部移走场力作的功就等于-Eg。

当球质量为m,半径为r时,从表面移走dm过程中场力做功:dW=- =-G( )1/3m2/3dm(2) 所以:-Eg=- ( )1/3m2/3dm= G( M5/3。于是:Eg=- (2)。

气体云的总能量: E=ET+EG (3)。灵魂星云将形成新的行星热运动使气体分布均匀,引力使气体集中。

现在两者共同作用。当E>0时热运动为主,气云是稳定的,小的扰动不会影响气云平衡;当E<0时,引力为主,小的密度扰动产生对均匀的偏离,密度大处引力增大,使偏离加强而破坏平衡,气体开始塌缩。

由E≤0得到产生收缩的临界半径:(4) 相应的气体云的临界质量为:(5) 原始气云密度小,临界质量很大。所以很少有恒星单独产生,大部分是一群恒星一起产生成为星团。

球形星团可以包含10^5→10^7个恒星,可以认为是同时产生的。 我们已知:太阳质量:MΘ=2*10^33,半径R=7*10^10,我们带入(2)可得出太阳收缩到今天这个状态以释放的引力能。

太阳的总光度L=4*10^33erg.s-1如果这个辐射光度靠引力为能源来维持,那么持续的时间是:很多证明表明,太阳稳定的保持着今天的状态已有5*10^9年了,因此,星坯阶段只能是太阳形成像今天这样的稳定状态之前的一个短暂过渡阶段。这样提出新问题,星坯引力收缩是如何停止的?此后太阳辐射又是以什么为能源?1.4恒星稳定期 主序星阶段在收缩过程中密度增加,我们知道ρ∝r-3,由式(4),rc∝r3/2,所以rc比 r减小的更快,收缩气云的一部分又达到新条件下的临界,小扰动可以造成新的局部塌缩。

如此下去在一定的条件下,大块气云收缩为一个凝聚体成为原。

6.关于恒星的知识

恒星由炽热气体组成的,能自己发光的球状或类球状天体。

离地球最近的恒星是太阳。其次是半人马座比邻星,它发出的光到达地球需要4.22年,晴朗无月的夜晚,在一定的地点一般人用肉眼大约可以看到 3000多颗恒星。

借助于望远镜,则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有一、二千亿颗。

恒星并非不动,只是因为离开我们实在太远,不借助于特殊工具和方法,很难发现它们在天上的位置变化,因此古代人把它们认为是固定不动的星体,叫作恒星。恒星也有自己的生命史,它们从诞生、成长到衰老,最终走向死亡。

它们大小不同,色彩各异,演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。

实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。

7.关于天体知识,恒星 行星 卫星 彗星

恒星是质量巨大,依靠内部核聚变反应自身发光发热的天体。太阳就是一颗典型的恒星。

行星是质量较小,不能发光发热,并以稳定的轨道围绕恒星运行的天体。地球、火星、木星、土星等都是典型的行星。

卫星是质量更小,围绕行星以稳定的轨道运行的天体。月球、木卫一、土卫六等都是典型的卫星。

彗星是形成行星系时,在遥远的行星系外围无法凝聚成大型天体的剩余物质,主要由水冰、冻结的气体成分和固体尘埃颗粒混合组成的,叫彗星体。其大小不一,小的只有几米到几十米,大的可能有上千吨到数万吨。它们也在遥远的轨道上围绕恒星运行。当它们受到干扰或碰撞而改变运行方向时,就可能进入距离恒星较近的轨道上,并在接近恒星时,受到恒星光和热的作用,其中的气体和低沸点物质蒸发,与其中的固体颗粒物一起从彗星星上脱离下来,并在恒星光压和恒星粒子流的作用下,遗落在彗星体后面,形成一条长长的尾巴,就叫彗星。彗星在围绕中央恒星一周后,有些能够再次返回,叫周期彗星,有些以抛物线轨道运行的,不能再次返回,就叫非周期彗星。

恒星知识

标签: 恒星知识