地理13《恒星的一生和宇宙的演化》课件（新人教版选修1）.ppt

ks5u精品课件 本节知识补充 恒星形成的条件 恒星通常是在星际气体中诞生的。在宇宙中，当星际气体的密度增加到一定程度时，由于其内部引力的增长大于气体压力的增长，这团气体云就开始收缩。这样的倾向一开始，其自身引力使巨量物质的密度普遍增大。巨大质量的星际物质开始变得不稳定。这些巨量的星际气体与尘埃坍缩进行得越来越迅猛，开始分裂形成较小的云团，密度也增大了许多。这些较小的云团最终将各自成为一颗恒星。 恒星形成的条件 如果有一团星际气体超过通常的星际物质（每立方厘米一个氢原子）的密度，达到每立方厘米六万个氢原子。经历几十万年后，其中心区的密度逐渐变大，核心开始升温，随着温度的上升，压力开始变大，坍缩逐渐停止。外部物质不断落到内部的小核上，它带来的能量在物质撞击到核心上时又成为辐射而放出。与此同时，核心在不断缩小，并变得越来越热。 原始恒星的诞生 温度达到二千度左右时，氢分子开始分解成为原子。核心开始再度收缩，收缩时释放出的能量将把所有氢分子都分解为原子。这个新生的核心比今天的太阳稍大一些，不断向中心落下的外围物质最终都要落到这个核心上，一颗质量和太阳一样的恒星就要诞生了。 　　人们将这时的天体称为“原恒星”，它的辐射消耗主要由下落到它上面的物质的能量来补充。其余的云团物质还在不断向它落下，密度还在不断增大，内部温度也在上升。直至中心温度达到一千万度发生聚变。一颗原始的恒星诞生了。 主序星 恒星是在氢分子云的中心产生的，因而主要由氢组成。高温使氢里面的质子和电子分离，四个质子聚合，就成为一个氦核。氦核的质量小于它赖以形成的四个质子质量之和。这个质量差只是总质量的千分之七，但是这一点质量损失转化成了巨大的能量。像太阳那样的恒星有一个巨大的核，在那里每秒钟有六亿吨氢变成氦。巨大的核能量朝向恒星外部猛烈冲击就能阻止引力收缩。 红巨星的形成 一旦燃料用光，热核反应的速率立即剧减，引力与辐射压之间的平衡被打破了，引力占据了上风。有着氦核和氢外壳的恒星，在自身的重力下开始收缩，压强、密度和温度都随之升高，于是恒星外层尚未动用过的氢开始燃烧，外壳开始膨胀，而核心在收缩。 红巨星 在大约一亿度的高温下，恒星核心的氦原子核聚变成为碳原子核。每三个氦核聚变成一个碳核，碳核再捕获另外的氦核而形成氧核。这些新反应的速度与缓慢的氢聚变完全不同。它们像闪电一样快地突然起爆（氦闪耀）。经历约一百万年后，核能量的外流渐趋稳定。此后的几亿年里，恒星处于暂时的平稳，核区的氦在渐渐消耗，氢的燃烧越来越向更外层推进。这时的恒星将膨胀得极大，以使自己的结构适应于光度的增大。它的体积将增大十亿倍。这个过程中恒星的颜色会改变，因为其外层与高温的核心区相距很远，温度就低了下来。这种状态的恒星称为红巨星。 红巨星 红巨星时期的恒星表面温度相对很低，但极为明亮，因为它们的体积非常巨大。肉眼能看到的最亮的星中有许多就是红巨星，如参宿四、毕宿五、大角、心宿二等。我们的太阳在五十亿或六十亿年后也将变成一个红色“巨人”。当核心的氢耗完时，太阳就开始膨胀，那时水星将化为蒸汽，金星的大气将被吹光，地球上的海洋将沸腾。然后太阳还会继续膨胀，并将地球纳入它的势力范围。地球被烧焦的残骸会继续在巨型太阳灼热而极稀薄的大气里转圈。红巨星外层物质的密度比地球实验室里能得到的最好真空还要低得多。 白矮星 在恒星大膨胀成为红巨星，热核反应速率也不可逆转地衰减之后，恒星吹出气体并收缩到地球那样大小，即几千公里直径。物质的浓缩使得星体表面温度大为升高，以至真正成为白热。小尺度和高表面温度这两个特征，使这种星得名为白矮星。 黑矮星 白矮星是中等质量恒星演化的终点，在银河系中随处可见。它的质量越大，半径就越小。由于没有热核反应来提供能量，白矮星在发出辐射的同时，也以同样的速率冷却。但是，白矮星本性节俭，它在形成后要经过数十亿年的冷却时间。白矮星的变暗过程是如此之慢，自一百五十亿年前宇宙创生和第一批恒星出现以来，恐怕还没有一个黑矮星形成，这里需要极大的耐心。太阳正处在其主序阶段的中点，还要经过五十亿年才到行星状星云那样的“高龄”，它将再短暂地活跃十万年，然后成为一颗白矮星并在一百亿年中缓慢地死去，最后作为一颗黑矮星而永存。 红超巨星 铁是大质量恒星核心的最后灰烬。与此同时恒星还不断地膨胀其外壳以调节平衡，它会膨胀到一个异常巨大的尺度，成为红超巨星。红超巨星是宇宙中最大的恒星。如果把这样一个星放在太阳系中心，它将吞没包括远在五十亿公里外的冥王星在内的所有行星。 中子星 恒星核心的平衡发生了前所未有的急剧变化，越来越不能抵挡无情的重压，温度持续上升，直到氦核本身也蜕变为其基本成分：质子、中子和电子。在高温下电子变得更不能阻挡压缩力，在零点一秒内，它们被挤压到与质子结合在一起。二者的电荷相