《天体物理》PPT课件.ppt

天体物理; 当代天文学知识已成为一切科学技术人员必备的自然科学基础知识。;天体物理的研究对象是宇宙中的大尺度目标 和现象，按尺度的规模，可以分为以下四个层次，;银河系范围 约 l.y 可测宇宙范围 约 l.y; 在我国古代，关于宇宙结构流行着三派典型 学说，即“盖天说”、“浑天说”和“宣夜说”。盖天 说认为大地是平坦的，天像一把伞覆盖着大地； 浑天说认为天地具有蛋状结构，地在中心，而天 包覆在其周围；宣夜说则认为天是无限而空虚的， 星辰就悬浮在这空虚之中。古代的希腊和罗马， 关于宇宙的结构和演化夜由许多学说。如，中心火 焰说即认为宇宙中心是一团大火焰、地心说和正多 面体宇宙结构模型等。所有这些模型并没有明确涉 及时间！也许模型提出者认为宇宙空间是个永恒不 变的结构，而时间是独立于空间的某种延续。;这些模型是符合古人“天不变，道亦不变”的 朴实观念的。西方古代占统治地位的宇宙模 型是与基督教教义相吻合的地心说。直到16 世纪哥白尼倡导日心说，才使人类的宇宙观 发生根本变革。 ; 日心说的革命性作用不在于强调太阳是宇 宙的中心，而在于指出了地球在宇宙中没有 任何特殊地位。这正是宇宙原理的精神。现 在， 人们把宇宙论原理称为哥白尼原理，也 就是肯定了这种精神。;——人类对行星层次认识的飞跃;第一定律：所有行星都在椭圆轨道上绕太阳旋转， 太阳位于椭圆的一个焦点上。; 行星运动三定律的发现，使太阳系的空间形态 基本上得到澄清，真正体现了自然序秩序的简单与 和谐。;(其中向心力加速度为惠更斯导出);利用开普勒第二定律，（k为比例系数）; 哈雷彗星再现、海王星、冥王星的发现， 使牛顿运动力学定律理论的威望增至最高峰。 而“开普勒可以说是天体力学的真正奠基人。” （黑格尔语）; ——人类对恒星层次认识的飞跃; 丹麦天文学家赫兹普龙（1873—1967）和美国 天文学家罗素（1877—1957）各自创制出恒星的 光度和光谱型的关系图，故该图简称为赫罗图。; 现代天文学把整个天空划分成88个天区， 每个天区的恒星组成一个星座，所以全天区 有88个星座，并沿用古希腊人对各个星座的 命名。;亮度是指单位时间内通过单位面积的辐射能量。我们说星星的亮度就是指该天体在单位时间内通过地球表面上单位面积的辐射能量，也就是我们所感到的恒星亮暗程度。各天体按亮度可划分成不同的等级，称为视星等。视星等和亮度之间的关系可用普森公式表示 m=-2.5lgE 其中m为视星等，E为亮度（以零星等的亮度为单位）。人的眼睛所能看到的最暗天体约为第6等星。相邻星等亮度约差2.5倍，天空中几颗著名恒星的视星等如下表所示。 ;星 名;恒星的光度就是恒星的发光本领，即单位时间内从整个恒星的表面辐射出来的总能量。光亮与亮度是不同的概念。织女星亮度只有太阳的500亿分之一，但它的光亮是太阳的48倍，天狼星是夜空中最亮的恒星，但它的光度只有织女星的一半。到目前为止，所发现的恒星中光度最大的是太阳光度的50万倍；最小的只有太阳的10万分之一。光度较小的恒星常称为矮星；光度大的恒星叫巨星；光度特别大的叫超巨星。;恒星的温度是研究恒星的基础，恒星表面温度决定了恒星所辐射的光谱类型和恒星的颜色。我们首先利用摄谱仪可以摄得恒星光谱的照片，其次由于恒星表面辆射可近似地看成绝对黑体辐射，则由维恩位移定律 λmT=b;可求得恒星表面温度T0。其中λm是恒星光谱中 光强最大的波长，b=2.89×10-3m·k，是一个恒量。; 而M型依次是温度最低的恒星，其谱线波长长波最占优势，称为红星。恒星的光谱型对温度的变化非常敏感，在每个光谱型中常又分成10个次型，表示为O0，O1，O2……根据太阳的光谱型和温度，它属G2型，是一颗黄矮星。恒星的光谱型、表面温度和颜色的关系如表11-2所示。天空中光谱型为O的恒星数量很少，其次是B型和A型，绝大部分恒星都在F型以下，这是恒星按光谱分布的特点，反映了恒星演化的规律性。 ;表11-2 恒星的光谱型、表面温度和颜色的关系 ; 恒星的体积差别很大，有的恒星的体积比太阳大几千到10亿倍，但有的恒星体积很小，比地球、月球的体积还要小得多，其直径只有几千米。恒星的体积可以通过测量其半径（直径）来估算，对于那些遥远的恒星，则可根据测定它的光谱类型和光度，利用维恩位移定律和斯忒藩-玻耳兹曼定律计算 ;式中M（T）为恒星（即绝对黑体）表面上单位面积、单位时间内的辐射能量； ，称为斯忒藩恒量。则恒星单位时间内的总辐射能量即光度L为 ;