自然科学概论_宇宙篇恒星_.ppt

核心H枯竭→壳层H燃烧 →核心He燃烧→核心He枯竭 →壳层He和H燃烧 →核心C燃烧→核心C枯竭 →壳层C、He和H燃烧 →O, Ne, Si燃烧 … →Fe核 * * * 第四讲 恒星世界 德国哲学家康德的一句名言： “世界上有两件东西能够深深的震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上的灿烂的星空。” 1 秒差距 (pc) = 3.26光年 (ly) = 206265天文单位 (AU) = 3.09×1013 km 以一个天文单位为底边,它所对应的三角形内角的大小为1秒时，这个三角形的一条边的长度就称为1秒差距。 2量度距离的单位:秒差距(pc) 一 恒星简介 1、恒星:由炽热气体组成的,能自己发光的球状或类球状天体。 4、恒星的星等 1)星等m:古希腊天文学家在公元前150年左右首先创立的表征恒星亮度的系统（1等星-6等星）。 *星等值越大，恒星亮度越低。 1等星 6等星 *视星等：是指我们地球上所看到的星等。 *绝对星等：把恒星放在距离观测者10秒差距远的地方，所观测到的星等。 3、恒星的能量:主要来源于恒星内部的热核反应. 太阳是-27星等。 1)光度L:恒星在单位时间内向外辐射的总能量. 5、恒星的光度和亮度 2)亮度B :在地球上单位时间单位面积接收到的恒星的辐射量。 3)光度与距离无关，与恒星表面温度和表面积有关。是恒星的固有量. 4)亮度与三个因素：恒星的光度、距离和星际物质对辐射的吸收和散射有关,用星等来表示. 5)恒星光度与恒星表面温度和表面积的关系。 *表面积一定,表面温度越大,光度越大。 *表面温度一定,表面积越大,光度越大。 光度小的叫矮星,光度大的叫巨星,更大的叫超巨星. 6恒星的颜色与表面温度 温度越高，颜色越偏蓝;温度越低，颜色越偏红。 二、赫罗图 (H-R Diagram) 丹麦天文学家赫兹普隆和美国天文学家罗素各自独立地以已知恒星的光度为纵坐标，温度为横坐标制成的一张恒星分布图。 赫兹普隆 罗素 主星序, 太阳位于主星序上.主序星。 主序星内质量大的恒星光度也高。 右侧星的光度大，温度低。巨星。巨星上方为超巨星. 左下方的星温度高，光度弱,白矮星。 三 恒星的诞生和演化 恒星的一生是一部和引力斗争的历史！ 物体内的万有引力，物体内部的热运动会产生一种向外排斥的压力。如果星体内部的压力不足以与引力抗衡,就要收缩；反之，就要膨胀,引力与压力平衡，就保持稳定. 天文学家根据赫罗图描绘了恒星从发生 → 发展 → 衰亡 → 转化的演化过程 。 ★恒星和行星 氢气云 氢原子旋涡 康德—拉普拉斯星云假说 恒星 转动的气球体 East China Normal University 恒星是由星云凝聚而成。弥漫星云在自引力的作用下，收缩成比较密集的气体→引力势能转化为热能，内部温度升高并辐射能量→向赫罗图上某个主序位置移动。质量愈大，收缩愈快，达到主序的位置愈高（温度高，光度大）。 East China Normal University 恒星“移到”主序后，内部温度高到足以发生热核反应的程度→热核反应代替引力收缩成为主要能源→温度升高，热运动加快，恒星膨胀，排斥力足以同引力相抗衡→恒星停止收缩，长期稳定依靠热核反应进行辐射。 一颗恒星在主序中的时间，占去其“生命” 的大半辈子；且在主序上逗留的时间，取决于其质量的大小→质量愈大,引力愈强→它必须维持较高的温度和较久的辐射功率以与引力收缩抗衡→它的氢燃料消耗更快，寿命更短。 East China Normal University 热核反应是在恒星的中心区域进行的，那里的氢核燃料最先燃尽，逐渐形成一个由氦组成的核，停止释放能量。氢燃料的逐渐枯竭，是恒星在结构上逐渐发生变化的前奏。 随着氦核的不断增大，其引力收缩急剧增强，并释放大量能量。结果，恒星的核心收缩（变得愈来愈致密和炽热），外层膨胀（温度降低而光度增大），成为一个非常巨大的具有“热”核的“冷”星。从而恒星离开主星序，进入红巨星区域——生命的“晚年”。 East China Normal University 在红巨星阶段，恒星的演化速度大大加快。中心区域的温度和密度因收缩而继续升高，到1亿摄氏度时开始进行由氦核聚为碳核的新一轮热核反应；氦烧完后，温度继续因收缩而升高，原子核再聚变产生更重的元素→能量有限，到了“垂暮之年”，一旦核反应终止，对引力的抗衡全线崩溃→自行坍塌。 East China Normal University 红巨星收缩时，核心部分收缩最猛烈，外部处在较弱的引力下。核心温度因猛烈收缩而急剧上升，由此掀起的热浪会把外层气壳抛掉，剩下一颗致密和炽热的白矮星→以后逐渐变冷，变成又小又暗的黑矮星→终其一生。 Ea