2006 年广东省中学生天文奥林匹克竞赛辅导专题

1. 2006年广东省中学生天文奥林匹克竞赛辅导专题2006年广东省中学生天文奥林匹克竞赛辅导专题 恒 星

2. 恒 星 世 界 红巨星 超新星 行星状星云 白矮星 中子星 黑洞

3. 恒星的一生

5. 太阳 这是一颗主序星

6. 红巨星:哈勃望远镜所拍摄的参宿四(Betelgeuse)

7. 红巨星 　　　　　　　红巨星，称它为“红”巨星， 　　　　　是因为在这恒星迅速膨胀的同 　　　　　时，它的外表面离中心越来越远，所以温度将随之而降低，发出的光也 就越来越偏红。不过，虽然温度降低了一些，可红巨星的体积是如此之大，它的光 度也变得很大，极为明亮。肉眼看到的最 亮的星中，许多都是红巨星。红巨星的体 积很大，它的半径一般比太阳大100倍。

8. 超新星 超新星是恒星在死亡前的一次大爆发，所释放的能量，发出的亮光相当于十亿颗太阳。爆炸将星球物质以接近光速的速度，向四面八方发射。每一颗恒星一生之中最多只可能发生一次。

9. 白矮星:M4星图中的白矮星 (White Dwarf Stars in Globular Cluster M4)

10. 白矮星 　 白矮星是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。它的密度在1000万吨/立方米左右。白矮星是一颗已经死亡的恒星，中心热核反应已经停止 。

11. 蟹状星云(Crab Nebula)中的中子星

12. 中子星 　　质量约是太阳4－10倍的恒星在超新星爆炸的过程，遗留下来的核心变成一颗体积很小，质量却很大的中子星，由中子构成，密度为水的1014倍，仅1cm3的质量就有全球人类那么重，直径仅为30km。

13. 1998年哈勃望远镜发现圆盘环绕的巨大黑洞 (质量达三亿个太阳)，而围绕它的是椭圆星系NGC7052。

14. 恒星的寿命 • 决定恒星寿命的因素只有一个——质量！ • 质量愈大，寿命愈短！ • 太阳可以活一百亿年，而天狼星的寿命却只有几百万年。按比例来看，如果太阳可活七十岁，天狼星只能活三天！ • 15倍太阳质量　 1千万年 • 1倍太阳质量 1百亿年 • 0.2倍太阳质量 1万亿年

15. 红巨星 超新星 恒星 星云 黑洞 中子星 大质量恒星的一生

16. 恒星的空间速度 “恒”星的本意是“固定的星”，以区别于行星。所谓“固定”，并非指没有随天穹东升西落的周日运动，而是指它们在天球上的相对位置保持不变。例如，人们熟悉的北斗七星，尽管不停地“斗转星移”，却始终保持“斗”的形状不变。但是，恒星彼此间相对位置的不变性只是近似的。事实上，恒星在空间不断地运动，而且其速度可高达每秒数百千米。 恒星的空间速度可以分成两个分量，即视向速度和切向速度（自行）。

17. 视向速度 空间速度 切向速度 地球 恒星的空间速度 视向速度：离观测者远去为正，反之为负。 切向速度：表现为恒星在天球上的位移，叫做自行（大多数恒星自行都很慢，没有统一的方向和速率）。

18. （A）10万年前的北斗七星 （B）现在的北斗七星 （C）10万年后的北斗七星

19. 恒星的发光和光谱 恒星能自己发光（指可见光），这是它的本质特征之一。究竟要多大质量的天体才能发光？才算是恒星呢？根据对恒星质量的统计，大多数恒星的质量不小于太阳质量的10％，也不大于太阳质量的10倍。有些恒星的质量仅及太阳质量的百分之儿；也有些恒星的质量超过太阳质量的一百倍。如此看来，能自行发光的天体，其质量至少要达到太阳质量的百分之几到百分之十。

20. 从不同地点观测同一目标，这个目标就会有不同的方向，即在它的背景上有不同的位置。不同方向之间的夹角称为视差。这种由于观测者的位移，而使目标方向发生改变的现象，叫做视差位移。地球绕太阳公转，在空间走过一个直径为3亿km的圆形轨道。这样巨大的位移，势必引起恒星相对于无限遥远的天球背景的视差位移。地球公转以一年为周期，恒星的视差位移也以一年为周期，并且被称为周年视差。从不同地点观测同一目标，这个目标就会有不同的方向，即在它的背景上有不同的位置。不同方向之间的夹角称为视差。这种由于观测者的位移，而使目标方向发生改变的现象，叫做视差位移。地球绕太阳公转，在空间走过一个直径为3亿km的圆形轨道。这样巨大的位移，势必引起恒星相对于无限遥远的天球背景的视差位移。地球公转以一年为周期，恒星的视差位移也以一年为周期，并且被称为周年视差。

21. 当日地连线（即地球公转轨道半径）同星地连线相垂直时（这样的情况每年会出现两次），同一恒星的视差位移达到最大值，这个最大值就被称为该恒星的周年视差，也简称为年视差。当日地连线（即地球公转轨道半径）同星地连线相垂直时（这样的情况每年会出现两次），同一恒星的视差位移达到最大值，这个最大值就被称为该恒星的周年视差，也简称为年视差。 秒差距：天文学常用的距离单位。主要用于量度太阳系外天体的距离。1秒差距（合3.26光年）定义为天体周年视差为1〃时的距离。秒差距是周年视差的倒数。

22. 多普勒效应 　　不知你是否注意过这样的现象：当一辆汽车响着喇叭从你身边疾驶而过时，喇叭的音调会由高变低。1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似的现象，他经过认真的研究，发现波源和观察者互相靠近或者互相远离时，观察到的波的频率都会发生变化，并且做出了解释。人们把这种现象叫做多普勒效应。 多普勒效应是一切种类的波所共有的现象。

23. 大家都熟悉，列车向你奔来时，汽笛声音调会变高；反之则变的低沉。这是由于声源与观测者的相对运动所致（声源没有变化）。当声源对着观察者相向而来时，声音频率提高；反之声音频率降低。大家都熟悉，列车向你奔来时，汽笛声音调会变高；反之则变的低沉。这是由于声源与观测者的相对运动所致（声源没有变化）。当声源对着观察者相向而来时，声音频率提高；反之声音频率降低。

24. 宇宙中的星球都在不停地运动。测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。宇宙中的星球都在不停地运动。测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。 红移：一个天体的光谱向长波（红）端的位移叫做红移。通常认为它是多普勒效应所致。美国天文学家哈勃于1929年确认，遥远的星系均远离我们地球所在的银河系而去，一个天体发射的光所显示的红移越大，该天体的距离越远，它的退行速度也越大。

25. 紫移：和红移相反，紫移就是恒星沿着相反方向的运动。紫光的波长最短，恒星如果靠进我们，它所发出的光就会向紫光的一端靠近。

26. 恒星的亮度是指地球上受光强度，即恒星的明暗程度；恒星的光度表示恒星本身的发光强度。恒星看起来有明有暗，但是，亮星未必一定比暗星的发光本领强，因为这里还包含着距离的因素。在天文学上，天体的亮度和光度都用星等表示：表示天体亮度等级的叫视星等，记作m；表示天体光度等级的叫绝对星等，记作M。通常所说的星等是指视星等。恒星的亮度是指地球上受光强度，即恒星的明暗程度；恒星的光度表示恒星本身的发光强度。恒星看起来有明有暗，但是，亮星未必一定比暗星的发光本领强，因为这里还包含着距离的因素。在天文学上，天体的亮度和光度都用星等表示：表示天体亮度等级的叫视星等，记作m；表示天体光度等级的叫绝对星等，记作M。通常所说的星等是指视星等。

27. 星等是天文学史上传统形成的表示天体亮度的一套特殊方法，如同气象学上用风级来表示风速一样；所不同的是，星等越大，恒星亮度越暗。2000年前，希腊天文学家把肉眼可见的恒星分成六等。后人沿袭了这套方法，同时，经过光学仪器的检测，使之更加精确。人们发现，一等星与六等星，星等相差5等，它们的亮度相差100倍。连续各个星等的亮度成几何级数，若相邻两星等的亮度比率（级数的公比）为R，则有：星等是天文学史上传统形成的表示天体亮度的一套特殊方法，如同气象学上用风级来表示风速一样；所不同的是，星等越大，恒星亮度越暗。2000年前，希腊天文学家把肉眼可见的恒星分成六等。后人沿袭了这套方法，同时，经过光学仪器的检测，使之更加精确。人们发现，一等星与六等星，星等相差5等，它们的亮度相差100倍。连续各个星等的亮度成几何级数，若相邻两星等的亮度比率（级数的公比）为R，则有： R5＝100 两边取对数： 5lgR＝2 lgR＝0.4 R＝2.512 有了这样的数量关系，就可以用星等来表示任何亮度。星等相差1等，恒星的亮度相差2.512倍。星等按等差级数增大，亮度便成等比级数递减。

28. 假定有两颗恒星，其星等为m和mo（m＞mo），它们的亮度E和Eo的比率为假定有两颗恒星，其星等为m和mo（m＞mo），它们的亮度E和Eo的比率为 两边取对数，并记住1g2.512＝0.4，得 lgE0-lgE＝0.4（m-m0） m-m0＝2.5（lgE0—lgE） （2） 如果取零等星（ m0＝ 0）的亮度E0＝ l，那么 m＝-2.5lgE （3） （3）式称普森公式。该公式表明，只要有明确的零等星和它的标准亮度即平均亮度，就可根据恒星的亮度E推算其星等m。

29. M＝m＋5-5lgd（d的单位：秒差距） 上式是现代恒星天文学最重要的公式之一。恒星的两种星等之差，在恒星距离的测量工作中是十分重要的，只要测定恒星的绝对星等，便可按平方反比定律，求知该恒星的距离。 若d＝10，则5lgd＝5，M＝m 即恒星距离为10秒差距时，它的视星等即为绝对星等。