恒星的基本知识

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1、1恒星的基本性质 1.1 一些恒星的基本物理量及其测量1.2 赫罗图1.3 星族1.4 恒星演化的基本方程2恒星在整个天体物理研究中所处的地位Why do we study stars? Stars to the cosmology is like as atoms in physics. To understand the whole universe, it is crucial to understand stars. Stars, in particularly the Sun, plays a crucial role in our lives3什么是恒星？恒星：由炽热气体组成的、能

2、自身发光的球状或类球状天体。A star can be defined as a body that satisfies two conditions: (a) it is bound by self-gravity; (b) it radiates energy supplied by an internal source.4典型的恒星参数范围参数参数太阳太阳恒星恒星半径半径R = 7 10 8 m10 2 10 2 R 质量质量M = 2 10 30 kg10 1 10 2 M 优秀温度优秀温度（Teff）Teff, = 5770 K10 3 10 5 K光亮度光亮度（Luminosity

3、）L = 3.810 26 W105 106 L 化学成分化学成分Z = 0.02 103 5 Z 5太阳是及其普通的一颗恒星 太阳在我们的生命中扮演着非常关键的角色:核反应核反应 能量 + 气候(季节) 生活; 合成元素(C, O, N) 在空气中和我们人类的身体里都可以找到61 恒星的光度Inverse Square Law of Light光度光度L (luminosity)：单位时间内辐射的总能量，是恒星的固有量(总的辐射功率)。 亮度亮度F (brightness)：在地球上单位时间单位面积接收到的恒星的辐射量。 L = 4pR2 F, F L R-2 视亮度的大小取决于三个因素：

4、天体的光度 天体离我们的距离 星际物质对辐射的吸收和散射 视星等视星等m (apparent magnitude)定义o古希腊天文学家Hipparcos(喜帕恰斯)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）。o星等值越大，视亮度越低。 o天文学家在此基础上建立了星等系统。星等差1等，其亮度差2.512倍，星等相差5等的天体亮度相差100倍。星等分别为m1和m2的恒星亮度之比为：F1/F2 = 10-0.4 (m1-m2) 。8-26.8-12.5-4.4-1.561830Hubble,Keck Limit91）有效温度有效温度 (The Effective Stella

5、r Temperature)恒星的光球辐射近似可看为绝对黑体辐射，利用Stefan-Boltzmann 公式确定的温度为恒星的有效温度恒星的有效温度。 单位面积黑体辐射的功率 FT 4 总的黑体辐射的功率 L = 4pR 2 T 4 其中Stefan-Boltzmann常数 5.6710 -5 erg cm-2s-1 K-4 10Oh, Be A Fine Guy (Girl), Kiss Me!按照恒星光谱中最为明显的吸收线的类型（物理原因），通常把恒星划分为7种主要的光谱类型。早型星晚型星中型星恒星的光谱型恒星的光谱型11光谱型 表面温度(K) 颜色 特征谱线 O 25,000蓝紫强电离H

6、e线，重元素多次电离线，无氢线。B11,000 25,000蓝白中性He线，重元素一次电离线，很弱的H线A7,50011,000白强H线，重元素一次电离线（如 Ca+ ）F6,000 7,000黄白重元素一次电离线，弱H线和中性金属线G5,000 6,000黄强重元素一次电离线，中性金属线K3,500 5,000红橙强中性金属线，重元素一次电离线M 60 M ）的恒星动力学不稳定，质量太小（ 0.08 M ）的恒星无法点燃氢燃烧。恒星的质量分布恒星的质量分布13根据体积的大小可以把恒星分成以下几类：超巨星：R 100-1000 R巨 星：R 10-100 R矮 星：R R中子星：R 105R

7、唯一准确知道的恒星半径是太阳半径：(6.95980.0007)105 km恒星的分类恒星的分类(按体积按体积)(大角星大角星)(织女星织女星)(木星木星)(五车二五车二)(鲸鱼星鲸鱼星)参宿四参宿四(猎户座猎户座a a星星)141.2 赫罗图为什么想到要做赫罗图？1. 由观测能够确定出的恒星的两个最基本的内禀性质为恒星的光度 L 和恒星的有效温度。2. 由黑体谱所满足的Stefan-Boltzmann 定律有 L = 4pR2s T 4 因为恒星的寿命远远大于人类一生的寿命，人们也不得不从大量的恒星样品中进行统计分析，给出恒星演化的某些重要信息。15丹麦天文学家E. Hertzsprung(赫

8、茨普伦)和美国天文学家H. R. Russell(罗素)创制了恒星光度 - 温度分布图。LT恒星的分布？赫罗图的横坐标也可用恒星的光谱型、色指数；纵坐标也可用恒星的绝对星等表示。Ejnar Hertzsprung (1873-1967)Henry Norris Russell (1877-1957)恒星在赫罗图上的分布特征恒星在赫罗图上的分布特征主序星白矮星红巨星蓝超巨星太阳附近：90% 主序星 9% 白矮星 1% 红巨星 赫罗图上的等半径线 （ L = 4p pR2s s T 4 ）MM2.5 log (L/L) 5 log (R/R)10 log (T/T)即log (R/R) 8.470