通識(shí)課天文學(xué)概論教師：馬素麗1.1.5太陽系的物質(zhì)分布太陽系物質(zhì)分布的六重界限天文單位是指地球到太陽的平均距離。天文單位（英文：AstronomicalUnit，簡寫AU）,一天文單位約等于1.496億千米。VI奧爾特彗星云（2萬－20萬AU)V日球（100AU）IV柯伊伯帶（30－50AU）III類木行星（5.2－30AU）II小行星帶(2.17－3.64AU)I類地行星（0.39－1.52AU）I類地行星水、金、地、火4顆行星，空間范圍0.39～1.52AU，

體積和質(zhì)量都比較小，密度較大，溫度較高，有堅(jiān)硬的巖石外殼，沒有光環(huán)，一共只有3顆衛(wèi)星，地球一顆，火星兩顆。

小行星帶（Asteroidbelt）是太陽系內(nèi)介于火星和木星軌道之間的小行星密集區(qū)域。分布著幾千萬個(gè)以巖石為主要成分的小行星。小行星帶內(nèi)最大的三顆小行星分別是智神星、婚神星和灶神星，平均直徑都超過400公里；在主帶中僅有一顆矮行星—谷神星II小行星（Asteroid）帶關(guān)于小行星的來源：

一種觀點(diǎn)認(rèn)為，火星和木星之間存在過一顆大行星，后來爆炸成小塊，形成了小行星群。

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，小行星起源于原始星云，原始星云在逐漸形成太陽和太陽系的行星的時(shí)候，有一部分星云演化不健全，形成小行星群。

最新的發(fā)現(xiàn)表明，小行星也可有衛(wèi)星，如直徑243千米的大力神星就有一顆直徑為45.6千米的衛(wèi)星，兩者相距977千米。小行星逐漸接近地球(示意圖)

矮行星或稱“侏儒行星”，體積介于行星和小行星之間，圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，質(zhì)量足以克服固體應(yīng)力以達(dá)到流體靜力平衡（近于圓球）形狀，沒有清空所在軌道上的其他天體，同時(shí)不是衛(wèi)星。矮行星谷神星（Ceres）是太陽系中最小的、也是唯一一顆位于小行星帶的矮行星。由意大利天文學(xué)家皮亞齊發(fā)現(xiàn)，并于1801年1月1日公布。谷神星的直徑約950千米，是小行星帶之中已知最大最重的天體，約占小行星帶總質(zhì)量的三分之一。提丟斯-波得定則

1764年德國的一位中學(xué)教師提丟斯發(fā)現(xiàn)行星的排列有一個(gè)規(guī)律：如果令土星到太陽的距離為100個(gè)單位，那么：水星離太陽4+0=4個(gè)單位金星離太陽4+3=7個(gè)單位地球離太陽4+6=10個(gè)單位火星離太陽4+12=16個(gè)單位?離太陽4+24=28個(gè)單位木星離太陽4+48=52個(gè)單位土星離太陽4+96=100個(gè)單位

當(dāng)時(shí)在離太陽28個(gè)單位處并未發(fā)現(xiàn)有行星。柏林天文臺(tái)臺(tái)長彼得把提丟斯的想法總結(jié)成為

提丟斯－彼得定則，可寫成如下的數(shù)學(xué)公式：Rn=0.4+0.3×2n-2III類木行星木、土、天、海4顆行星，空間范圍5.2～30AU，體積和質(zhì)量都很大，密度較小，溫度較低，沒有堅(jiān)硬的巖石外殼，大區(qū)層下面是液態(tài)氫組成的海洋。都有光環(huán)和許許多多的衛(wèi)星。IV柯伊伯帶柯伊伯帶是一種理論推測(cè)認(rèn)為短周期彗星是來自離太陽30—50天文單位的一個(gè)環(huán)帶。早在上世紀(jì)50年代，柯伊伯和埃吉沃斯（Edgeworth）就預(yù)言：在海王星軌道以外的太陽系邊緣地帶，充滿了微小冰封的物體，它們是原始太陽星云的殘留物，也是短周期彗星的來源地。位于太陽系的盡頭，其名稱源于荷蘭裔美籍天文學(xué)家柯伊伯（Kuiper）?？乱敛畮?950年，荷蘭天文學(xué)家奧爾特（J.H.Oort)作了彗星軌道的統(tǒng)計(jì)研究，發(fā)現(xiàn)軌道半徑為3萬至10萬天文單位的彗星數(shù)目很多，他推算那里有個(gè)大致球?qū)訝畹腻缧莾?chǔ)庫，有上千億顆彗星。1988年鄧肯（M.Duncan）證明，柯伊伯帶是短周期彗星的主要源。日球

日球，是太陽風(fēng)粒子能到達(dá)的區(qū)域，最遠(yuǎn)到100AU，

完全籠罩著所有大行星和柯伊伯帶，成球狀分布，太陽在位于。在最初的一百億英里的半徑內(nèi)，太陽風(fēng)以每小時(shí)百萬公里的速度移動(dòng)。當(dāng)他開始與星際物質(zhì)碰撞時(shí)至停止之前，其速度已經(jīng)降至亞音速，形成終端激波；與星際物質(zhì)達(dá)到平衡之處稱為太陽層頂（heliopause）。日球與太陽的距離在80到100天文單位。奧特云距離太陽大約2萬—20萬天文單位。奧特云是太陽系外圍的一圈巨大冰天體形成的球形云，這里環(huán)繞著無數(shù)彗星。公元1950年由荷蘭天文學(xué)家簡·奧特首次發(fā)現(xiàn)。奧特云也被稱為原彗星云區(qū)，簡·奧特教授估計(jì)該區(qū)域至少有兩百萬顆以上的原始彗星，但其總質(zhì)量比地球質(zhì)量還要小，繞太陽一周需幾百萬年。奧爾特彗星云彗星（Comets）Mostlyobjectsinhighlyellipticalorbits,occasionallycomingclosetothesun.Icynucleus,whichevaporatesandgetsblownintospacebysolarwindpressure.

彗星是太陽系里一種比較特殊的天體，當(dāng)它遠(yuǎn)離太陽時(shí)呈現(xiàn)為一個(gè)云狀小斑點(diǎn)，接近太陽時(shí)它會(huì)長出尾巴，越靠近太陽，尾巴越大、越長。

彗星中最著名的是哈雷慧星，因?yàn)樗潜活A(yù)言回歸的周期彗星。

彗星質(zhì)量主要集中在彗核內(nèi)，彗核的大小約為數(shù)千米，彗核的密度約為1克/厘米3，而彗尾物質(zhì)極為稀薄，約為地面空氣密度的十億分之一。哈雷(Halley)彗星的核流星和隕星

夜晚，人們有時(shí)會(huì)看到一道亮光劃破夜空，這就是常見的流星現(xiàn)象

在太陽系空間存在無數(shù)塵粒和小固體塊，總稱為流星體。它們都繞太陽公轉(zhuǎn)，地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)常會(huì)和流星體相遇，它們闖入地球大氣層后，摩擦生熱、燃燒、發(fā)光。流星

質(zhì)量在5千克以上的流星體在停止發(fā)光時(shí)還會(huì)有殘余的未氣化部分，假如它落到地面上就稱為隕星。

除了單個(gè)、零星的流星外，還有一類周期性流星，在每年大致相同的日子里，可以看到較多流星從天空某一點(diǎn)向外輻射狀射出，這種現(xiàn)象又叫做流星雨。獅子座流星雨1.2恒星世界恒星是由熾熱氣體組成的，是能自己發(fā)光的球狀或類球狀天體。由于恒星離我們太遠(yuǎn)，不借助于特殊工具和方法，很難發(fā)現(xiàn)它們?cè)谔焐系奈恢米兓?，因此古代人把它們認(rèn)為是固定不動(dòng)的星體。恒星都是氣體星球。晴朗無月的夜晚，且無光污染的地區(qū)，一般人用肉眼大約可以看到6000多顆恒星，借助于望遠(yuǎn)鏡，則可以看到幾十萬乃至幾百萬顆以上。估計(jì)銀河系中的恒星大約有1500-2000億顆。1.2.1恒星的星等星等（magnitude）是恒星亮度等級(jí)。用數(shù)字表示，記為m。星越亮，星等數(shù)越小。星等首先由古希臘天文學(xué)家喜帕恰斯（Hipparchus）提出。天文學(xué)上規(guī)定，星的明暗一律用星等來表示，星等數(shù)越小，說明星越亮，星等數(shù)每相差1，星的亮度大約相差2.5倍。天空中有一等星21顆，二等星有46顆，三等星134顆，四等星共458顆，五等星有1476顆，六等星共4840顆，共計(jì)6974顆。（目視星等）喜帕恰斯（依巴谷）（Hipparchus）

公元前2世紀(jì)，古希臘有一位天文學(xué)家叫喜帕恰斯Hipparchus)，他在愛琴海的羅得島上建起了觀星臺(tái)，他對(duì)恒星天空十分熟悉。一次，他在天蝎座中發(fā)現(xiàn)一顆陌生的星。他決定繪制一份詳細(xì)的恒星天空星圖。

公元前129年，一份標(biāo)有1000多顆恒星精確位置和亮度的恒星星圖終于在他手中誕生了。為了清楚地反應(yīng)出恒星的亮度，喜帕恰斯將恒星亮暗分成等級(jí)。他把看起來最亮的20顆恒星作為一等星，把眼睛看到最暗弱的恒星作為六等星。在這中間又分為二等星、三等星、四等星和五等星。喜帕恰斯在2100多年前奠定的“星等”概念基礎(chǔ)，一直沿用到今天。

依巴谷利用自制的觀測(cè)工具，并創(chuàng)立三角學(xué)和球面三角學(xué)，測(cè)量出地球繞太陽一圈所花的時(shí)間約365.25-1/300天，與正確值只相差六分鐘；他更算出一個(gè)朔望月周期為29.53058天，與現(xiàn)今算出的29.53059天十分接近。恒星的命名有多種方法，最通用的是劃分星座的命名法。星座名稱大多沿用古希臘的教法，以神話中的人物多動(dòng)物命名。1.2.2恒星的命名巴耶恒星名一般有兩種寫法。第一種是全寫，如AlphaCanisMajoris（天狼星）及BetaPersei（大陵五）；另一種是簡寫，即小階希臘字母加星座的三字母標(biāo)準(zhǔn)簡寫，如αCMa及βPer。巴耶恒星命名法（Bayerdesignation）是由約翰·巴耶（JohannBayer）在其《測(cè)天圖》（Uranometria，1603年）中所提出的恒星系統(tǒng)命名法。根據(jù)這命名法，一顆恒星的名字由兩部份所組成：前半部為一希臘字母，后半部則是恒星所處星座的屬格。原則上一個(gè)星座之中最光的那一顆星就會(huì)被稱為α，第二光的就會(huì)是β，接著就是γ、δ……如此類推。希臘字母只有廿四個(gè)，要命名同一星座中更多的星時(shí)，巴耶就利用小階拉丁字母，然后就是大階拉丁字母。希臘字母

希臘字母是希臘語所使用的字母，也廣泛使用于數(shù)學(xué)、物理、生物、天文等學(xué)科。AndromedaAndromedaeAnd仙女座北天[5]

72219100AntliaAntliaeAnt唧筒座南天2396220ApusApodisAps天燕座南天[6]

2066720AquariusAquariiAqr水瓶座赤道[7]

9801090AquilaAquilaeAql天鷹座赤道6522270AraAraeAra天壇座南天2376330AriesArietisAri白羊座赤道4413950AurigaAurigaeAur御夫座北天6572190BootesBootisBoo牧夫座赤道9071390CaelumCaeliCae雕具座南天1258110CamelopardalisCamelopardalisCam鹿豹座北天7571850CancerCancriCnc巨蟹座赤道5063160CanesVenaticiCanumVenaticorumCVn獵犬座北天4653830CanisMajorCanisMajorisCMa大犬座赤道3804380CanisMinorCanisMinorisCMi小犬座赤道1837120CapricornusCapricorniCap摩羯座赤道4144050CarinaCarinaeCar船底座南天49434110CassiopeiaCassiopeiaeCas仙后座北天5982590CentaurusCentauriCen半人馬座南天106009150CepheusCepheiCep仙王座北天5882760CetusCetiCet鯨魚座赤道123104100八十八星座之一這個(gè)雕像涉及了天鷹座和水瓶座兩個(gè)故事。傳說伽倪墨得斯是特洛伊的王子，有一天，他替父親看羊時(shí)，宙斯在天空經(jīng)過，一見伽倪墨得斯即對(duì)他迷戀，宙斯變身成一只鷹擄走伽倪墨得斯到奧林匹斯山，此鷹就是天鷹座，而伽倪墨得斯從此成為宙斯身旁的倒酒僮。由于天后赫拉的妒忌，使計(jì)陷害，讓宙斯以為伽倪墨得斯要和侍女私奔，氣得要處死他。然而，就在射手奇?zhèn)惿涑瞿侵旅患膭x那，侍女海倫擋在了伽倪墨得斯的胸前!眼看奸計(jì)沒能得逞，赫拉惱羞成怒之下，將伽倪墨得斯變成了一只透明的水瓶，要他永生永世為宙斯倒水。然而，水瓶中倒出來的卻是眼淚!眾神無不為之動(dòng)容，于是宙斯便將伽倪墨得斯封在了天上，成為了水瓶座（一個(gè)憂傷的故事，赫拉一如既往的嫉妒，希臘同性戀的起源話）。ChamaeleonChamaeleonisCha蝘蜓座南天1327920CircinusCirciniCir圓規(guī)座南天938520ColumbaColumbaeCol天鴿座南天2705440ComaBerenicesComaeBerenicesCom后發(fā)座赤道3864253CoronaAustrilisCoronaeAustrilisCrA南冕座南天1288025CoronaBorealisCoronaeBorealisCrB北冕座赤道1797320CorvusCorviCrv烏鴉座赤道1847015CraterCraterisCrt巨爵座赤道2825320CruxCrucisCru南十字座南天688830CygnusCygniCyg天鵝座北天80416150DelphinusDelphiniDel海豚座赤道1896930DoradoDoradusDor箭魚座南天1797220DracoDraconisDra天龍座北天10830880EquuleusEquuleiEqu小馬座赤道728710EridanusEridaniEri波江座赤道113806100FornaxFornacisFor天爐座赤道3984135GeminiGeminorumGem雙子座赤道5143070GrusGruisGru天鶴座南天3664530HerculesHerculisHer武仙座赤道122505140HorologiumHorologiiHor時(shí)鐘座南天2495820HydraHydraeHya長蛇座赤道13030120HydrusHudriHyi水蛇座南天2436120IndusIndiInd印地安座南天2944920八十八星座之二LacertaLacertaeLac蝎虎座北天2016835LeoLeonisLeo獅子座赤道9471270LeoMinorLeonisMinorisLMi小獅座赤道2326420LepusLeporisLep天兔座赤道2905140LibraLibraeLib天秤座赤道5382950LupusLupiLup豺狼座南天3344670LynxLyncisLyn天貓座北天5452860LyraLyraeLyr天琴座北天2865245MensaMensaeMen山案座南天1537515MicroseopiumMicroacopiiMic顯微鏡座南天2106620MonocerosMonocerotisMon麒麟座南天4833585MuscaMuscaeMus蒼蠅座南天1387730NormaNormaeNor矩尺座南天1657420OctansOctantisOct南極座南天2915035OphiuchusOphiuchiOph蛇夫座赤道94811100OrionOrionisOri獵戶座赤道59426120PavoPavonisPav孔雀座南天3784445PegasusPegasiPeg飛馬座赤道112107100PerseusPerseiPer英仙座北天6152490PhoenixPhoenicisPhe鳳凰座南天4693740PictorPictorisPic繪架座南天2475930PiscesPisciumPsc雙魚座赤道8891475PiscisAustrinusPiscisAustriniPsA南魚座赤道2456025八十八星座之三獵戶座（Orion）是一個(gè)非常顯著的星座，也許是夜空中最出名的一個(gè)。全世界的人都能看到它那些分布在天赤道上耀眼的星，也是各地人都認(rèn)得的星座。形如獵人俄里翁站在波江座的河岸，身旁有他的兩頭獵犬大犬座和小犬座，與他一起追逐著金牛座。一些其他的獵物如天兔座都在他的附近。奧賴溫PuppisPuppisPup船尾座赤道67320140PyxisPyxidisPyx羅盤座赤道2216525ReticulumReticuliRet網(wǎng)罟座南天1148215SagittaSagittaeSge天箭座赤道808620SagittariusSagittariiSgr人馬座赤道86715115ScorpiusScorpiiSco天蝎座赤道49733100SculptorSculptorisScl玉夫座赤道4753630ScutumScutiSct盾牌座赤道1098420SerpensSerpentisSer巨蛇座赤道6372360SextansSextantisSex六分儀座赤道3144725TaurusTauriTau金牛座赤道79717125TelescopiumTelescopiiTel望遠(yuǎn)鏡座南天2525730TriangulumTrianguliTri三角座赤道1327815TriangulumAustraleTrianguliAustralisTrA南三角座南天1108320TucanaTucanaeTuc杜鵑座南天2954825UrsaMajorUrsaeMajorisUMa大熊座北天128003125UrsaMinorUrsaeMinorisUMi小熊座北天2565620VelaVelorumVel船帆座南天50032110VirgoVirginisVir室女座赤道12940295VolansVolantisVol飛魚座南天1417620VulpeculaVulpeculaeVul狐貍座赤道2685545八十八星座之四宙斯與歐羅巴相戀的故事。被宙斯的妻子赫拉知道了，這讓赫拉非常的生氣！宙斯就趕緊去找歐羅巴，帶著歐羅芭飛越愛琴海，來到克里特島。而宙斯為紀(jì)念那表白的地方，就以公主的名字歐羅芭做為那塊土地的名字。那土地正是今天的歐洲大陸。而且當(dāng)初宙斯化身的金牛，也列入天上的群星之中，成為了金牛座。專門編制的星表編號(hào)命名BD德國波恩天圖星表;例：SD+36°2147赤緯+36°GC總星表NGC星云星團(tuán)新總星表M法國梅西葉星表……

恒星的命名（2）中國古代取得了大量天體測(cè)量成果，為后人留下了很多珍貴的星圖、星表。星表是把測(cè)量出的恒星的坐標(biāo)加以匯編而成的。大約在公元前四世紀(jì)的戰(zhàn)國時(shí)代，魏人石申編寫了《天文》一書共8卷，后人稱之為《石氏星經(jīng)》。雖然它到宋代以后失傳了…我國古代把星空分為若干區(qū)域，稱為星官或星宿，類似于現(xiàn)在的星座。隋代，我國對(duì)于星空的區(qū)域劃分已經(jīng)基本上固定下來，并且一直沿用到近代。這就是著名的三垣四象二十八宿。三垣是將北極周圍的天空星象分為紫微垣，太微垣和天市垣三個(gè)區(qū)域。四象是指東方蒼龍、西方白虎、南方朱雀和北方玄武。其中玄武是龜?shù)囊馑?。在四象的基礎(chǔ)上，把每一象分為七段，第一段叫做"宿"，一共二十八宿，環(huán)天一周。二十八宿的位置正好是月球運(yùn)行經(jīng)過的地方，月球繞地公轉(zhuǎn)的周期是27天多，一天約經(jīng)過一宿。所以二十八宿就不僅僅是星空區(qū)劃了，它還成為制訂歷法的根據(jù)。1.2.3恒星的運(yùn)動(dòng)距離恒星葉同行星一樣有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。銀河系恒星的公轉(zhuǎn)是繞銀河系核心的運(yùn)動(dòng)。太陽系帶著它的家庭成員繞銀河系核心公轉(zhuǎn)，速度緯250千米／秒，比地球繞太陽公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度快8倍。恒星之間也有很大的相當(dāng)運(yùn)動(dòng)，但比起遙遠(yuǎn)的距離來說是微不足道的。恒星的距離恒星的距離用光年計(jì)算——光一年走過的路程。恒星距離的測(cè)定：

恒星視差最常使用周年視差來測(cè)量，定義是從地球和太陽看見的恒星位置在角度上的差異，也就是一顆恒星在地球繞太陽軌道平均半徑對(duì)角上的差別。1秒差距(3.26光年)的定義是周年視差為1角秒的距離。周年視差一般是觀察在一年的不同時(shí)間里，通過地球在軌道上移動(dòng)測(cè)量的恒星位置。周年視差的測(cè)量是第一個(gè)可靠的測(cè)量最接近的恒星距離的方法。第一次成功測(cè)量出的恒星視差是白塞耳在1838年使用量日儀測(cè)出的天鵝座61。視差法：視差通常是由地球在軌道上不同的位置，導(dǎo)致觀察到近距離的恒星相對(duì)于遙遠(yuǎn)的天體移動(dòng)到不同位置獲得的。經(jīng)由觀察視差，測(cè)量角度和利用三角學(xué)，可以測(cè)量不同物體在空間中的距離，通常是恒星，但在太空中的其它天體也可以。1.2.3恒星的體積和質(zhì)量體積測(cè)量恒星圓面所張的角度（角直徑），再根據(jù)距離計(jì)算真實(shí)的直徑。常用方法有：干涉法月掩星法光度法恒星直徑差別極為懸殊，超巨星比太陽大1000倍，白矮星直徑只有太陽百分之幾。質(zhì)量方法：是了解恒星的光譜。是測(cè)量恒星的光度。研究食分光雙星（能精確測(cè)定恒星的質(zhì)量）恒星的質(zhì)量差別較小。目前已知質(zhì)量最大的恒星是人馬座LBV1806－20，為太陽質(zhì)量的150倍，質(zhì)量最小的是鯨魚座UV星為太陽質(zhì)量的8％。1.3銀河星系和河外星系銀河（MilkyWay）：銀河在中國古代又稱天河、銀漢、星河、星漢、云漢，是橫跨星空的一條乳白色亮帶，由一千億顆以上的恒星組成。是橫跨星空的一條淡淡發(fā)光的帶，銀河在天鷹座與天赤道相交，在北半天球。銀河在天球上勾畫出一條寬窄不一的帶，稱為銀道帶，它的最寬處達(dá)30°，最窄處只有4°～5°，平均約20°，這只是銀河系中的一部分。銀河不是銀河系，而是銀河系的一部分。投影在天上時(shí)，地球上所能看到的亮帶。

銀河是由密集的恒星組成的。為什么只有這一“帶形”天區(qū)的恒星最密集呢？依據(jù)希臘神話，銀河是赫拉在發(fā)現(xiàn)宙斯以欺騙的手法誘使他去喂食年幼的赫爾克里斯因而濺灑在天空中的奶汁。另一種說法則是赫耳墨斯偷偷的將赫爾克里斯帶去奧林匹斯山，趁著赫拉沉睡時(shí)偷吸他的奶汁，而有一些奶汁被射入天空，于是形成了銀河。銀河系原來是由1000多億顆恒星組成一個(gè)透鏡形的龐大的恒星體系，我們太陽系就在這個(gè)體系之中。

銀河系物質(zhì)的主要部分組成一個(gè)薄薄的圓盤，叫做銀盤，銀盤中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球區(qū)域恒星高度密集，其中心有一個(gè)很小的致密區(qū)，稱銀核。銀盤外面是一個(gè)范圍更大、近于球狀分布的系統(tǒng)，其中物質(zhì)密度比銀盤中低得多，叫作銀暈。銀暈外面還有銀冕，它的物質(zhì)分布大致也呈球形。銀河系之外是和銀河系同樣級(jí)別的天體集團(tuán)，稱為星系（galaxy）河外星系大麥哲倫星系(LargeMagellanicCloud,LMC)是著名的河外星系之一，是不規(guī)則矮星系，它是銀河系眾多衛(wèi)星星系中質(zhì)量最大的一個(gè)。仙女座星系A(chǔ)ndromedaGalaxy第四章

恒星

恒星的位置看來固定不變，因而古人稱之為“恒”星，即固定不動(dòng)的星。一般來說，恒星都是氣體球，沒有固態(tài)表面，通過自身引力聚集而成。它區(qū)別于行星的一個(gè)重要性質(zhì)是它自己能夠強(qiáng)烈發(fā)光。太陽是一顆恒星。恒星是指由內(nèi)部能源產(chǎn)生輻射而發(fā)光的大質(zhì)量球狀天體。參數(shù)變化范圍質(zhì)量M10-1M⊙≤M≤102M⊙

半徑R10-3R⊙≤R≤103R⊙

表面溫度T103K≤T≤105K光度L10-4L⊙≤L≤106L⊙

M⊙是太陽的質(zhì)量，R⊙是太陽的半徑，L⊙為太陽的光度。對(duì)恒星的研究表明：恒星主要是由氫組成的氣體球。氫聚變成氦而放出能量，然后氦又可聚變成更重的元素放出能量，因此恒星的化學(xué)組成同她得年齡有關(guān)。恒星的信息源

恒星具有極高的溫度，有大量的激烈運(yùn)動(dòng)著的電離的電子，發(fā)出強(qiáng)大的電磁波輻射（電磁波是原子中的電荷作變速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的）。波長范圍從最長的無線電波到最短的γ射線。電磁波：可見光其他信息源：宇宙線、中微子、引力波、射電波、X射線、γ射線、紅外線來自恒星以及其他天體的輻射穿過地球大氣層是，很多波段都被大氣分子吸收掉了。屏蔽紫外線的主要是大氣中得臭氧層和氧原子、氧分子、氮分子；屏蔽一部分紅外線的主要是大氣中得水分子和二氧化碳分子。有兩處透明窗口：光學(xué)窗口和無線電窗口，為人類天文學(xué)的發(fā)展提供了必要地信息通道。

光學(xué)窗口：0.35~22微米可見光和一部分紅外線（17~22微米半透）。

無線電窗口：1毫米~30米的無線電波段。不同波長的電磁波，其光子多具有的能量是不同的。光子的能量E與波長的關(guān)系λ的關(guān)系為式中c是傳播速度，焦耳

秒稱為普朗克常數(shù)。波長愈短，能量愈高。電磁波在本質(zhì)上是相同的，僅在波長頻率和光子能量方面有所差別。（c是傳播速度）波長不同的電磁波在真空中得傳播速度都一樣。波長λ和頻率ν之間滿足公式波長愈短，頻率愈高。不同波長的電磁波也可以用頻率來表示，換算公式頻率波長赫茲微米波長和光子能量之間有固定的關(guān)系，電磁波譜有事也用光子能量來描述。光子能量的單位常用電子伏特（eV）來表示。電子伏特是一個(gè)電子通過1伏特電位差時(shí)獲得的能量，1電子伏=1.6022x10-19焦耳。電子伏在無線電波段常用頻率；在光學(xué)波段常用波長；在X射線和γ射線波段用光子能量來描述.4.1恒星參數(shù)的測(cè)定

4.1.1.恒星的距離

恒星離我們非常遙遠(yuǎn)，除太陽外，離我們最近的恒星是半人馬座比鄰星，距離約為4×1013千米，4.22光年。天文學(xué)上常用的距離單位：①天文單位，即日地平均距離，為1AU=149597870千米=1.49597870×1011米②光年，光在一年中走過的距離，1l.y.=0.946053×1016米③秒差距，周年視差為1″對(duì)應(yīng)的距離，1pc=3.08568×1016米1光年=0.307秒差距1秒差距=206265AU周年視差π=1''的恒星與地球的距離r為206265AU，這個(gè)距離定義為1秒差距（1pc）。秒差距（Parsec,縮寫pc）測(cè)定恒星距離最基本的方法是三角視差法，此法主要用于測(cè)量較近的恒星距離。然而對(duì)大多數(shù)恒星說來，這個(gè)張角太小，無法測(cè)準(zhǔn)。所以測(cè)定恒星距離常使用一些間接的方法，如分光視差法、星團(tuán)視差法、統(tǒng)計(jì)視差法以及由造父變星的周光關(guān)系確定視差，等等。這些間接的方法都是以三角視差法為基礎(chǔ)的。恒星距離的測(cè)定恒星的距離是借助于測(cè)定周年視差而獲得的

r=a/π太陽到恒星的距離為r,單位為光年或秒差距日地平均距離為a，單位為天文單位恒星的周年視差為π，單位為弧秒三角視差法測(cè)距離三個(gè)著名恒星距離名稱視差距離比鄰星0.76

″4.3光年織女星

0.12″27光年天狼星0.37″8.8光年光速：c=3.0x108m/s最快飛機(jī)速速：v=1.0x108m/h=3.0x104m/s

光度為恒星的能量發(fā)射率，即整個(gè)星面每秒釋放的能量，用L表示。他在國際單位的典型表示法式是瓦特(Watt)，在c.g.s.制是爾格/秒，或是以太陽光度來表示，也就是以太陽輻射的能量為一個(gè)單位來表示。太陽的光度是3.827×1026瓦特。

一顆恒星的光度決定于恒星的表面溫度和表面積——較大的恒星比同溫度的較小恒星輻射更多的能量，所以，表面溫度相同(因而顏色相同)的兩顆恒星可能有極不相同的光度，而光度相同的兩顆恒星可能有完全不同的表面溫度(和顏色)。

光度是與距離無關(guān)的真實(shí)常數(shù)，亮度則明顯的與距離有關(guān)，而且是與距離的平方成反比，亮度通常會(huì)以視星等來量度，那是一種對(duì)數(shù)的關(guān)系。4.1.2恒星的光度、照度和和星等光度（luminosity）

恒星看起來的明暗程度稱為視亮度，簡稱亮度，就是指照度，用E表示。

照度是每單位面積所接收到的光通量。SI制單位是勒克斯(lx=lux)，1(勒克斯)=1(流明/平方米)。對(duì)于接受天體輻射的人眼或儀器來說，單位時(shí)間入射到其單位面積的能量。表示某處感應(yīng)器感應(yīng)到的恒星的能量。照度（Illuminance）

在天文學(xué)上，星的亮度用星等表示。古人按照星的明暗程度把星星分為6個(gè)亮度等級(jí)，天球上約20顆最亮的星稱為一等星，肉眼剛剛能看到的星稱為六等星。通常以拉丁字母m表示星等。這個(gè)星等系統(tǒng)原則上保留到現(xiàn)在，并給予標(biāo)準(zhǔn)化后推廣到特別亮的天體以及肉眼看不見但用望遠(yuǎn)鏡能看見的暗星上去。

星等是衡量天體光度的量。在不明確說明的情況下，星等一般指目視星等。為了比較天體的發(fā)光強(qiáng)度，采用絕對(duì)星等。絕對(duì)星等M的定義是，把天體假想置于距離10秒差距處所得到的視星等。若已知天體的視差π（以角秒計(jì)）和經(jīng)星際消光改正的視星等m，可按下列公式計(jì)算絕對(duì)星等：M=m+5+5lgπ。對(duì)應(yīng)不同系統(tǒng)的視星等有不同的絕對(duì)星等。天體光度測(cè)量直接得到的星等同天體的距離有關(guān)，稱為視星等，它反映天體的視亮度。一顆很亮的星可以由于距離遠(yuǎn)而顯得很暗（星等數(shù)值大）；而一顆實(shí)際上很暗的星可能由于距離近而顯得很亮（星等數(shù)值小）。對(duì)于點(diǎn)光源,則代表天體在地球上的照度。星等常用m表示。對(duì)應(yīng)不同探測(cè)器有各種星等系統(tǒng)。星等（magnitude）星等系統(tǒng)：目視星等、照相星等、光電星等視星等絕對(duì)星等4.1.3恒星的大小、質(zhì)量和密度

恒星的真直徑可以根據(jù)恒星的視直徑（角直徑）和距離計(jì)算出來。常用的干涉儀或月掩星方法可以測(cè)出小到0.01的恒星的角直徑，更小的恒星不容易測(cè)準(zhǔn)，加上測(cè)量距離的誤差，所以恒星的真直徑可靠的不多。根據(jù)食雙星兼分光雙星的軌道資料，也可得出某些恒星直徑。對(duì)有些恒星，也可根據(jù)絕對(duì)星等和有效溫度來推算其真直徑。星名視差(弧秒)角直徑（弧秒）線直徑（太陽直徑為1）獵戶座α0.005″0.047″1000鯨魚座α0.023″0.056″480金牛座α0.048″0.021″94御夫座α0.073″0.004″13天狼A0.375″0.006″1.85太陽1.00天狼B0.375″0.000077″0.044范瑪倫星0.235″0.000019″0.009觀測(cè)結(jié)果：恒星的直徑相差很大，大的有太陽直徑的幾百倍甚至一兩千倍，小的只有不到太陽直徑的十分之一。

恒星的質(zhì)量是很重要的一個(gè)參量，但是除太陽外，目前只能對(duì)某些雙星進(jìn)行直接測(cè)定，其他恒星的質(zhì)量都是間接得到的，如通過質(zhì)光關(guān)系來測(cè)定的。4.1.4恒星的質(zhì)量 1、測(cè)定雙星質(zhì)量的基本原理是依據(jù)開普勒第三定律——雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量與軌道半長徑的立方成正比，與軌道周期的平方成反比結(jié)合天體測(cè)量法測(cè)出兩子星相對(duì)質(zhì)心的距離

和,則可知兩子星的質(zhì)量比從而可求出每個(gè)子星的質(zhì)量２、質(zhì)光關(guān)系：

對(duì)于質(zhì)量大于0.2M⊙的主序星，恒星的質(zhì)量和光度之間有很好的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，稱之為“質(zhì)光關(guān)系”。恒星的質(zhì)量越大，其對(duì)應(yīng)的光度越強(qiáng)。一般符合如下關(guān)系

1924年愛丁頓從理論上導(dǎo)出絕對(duì)光度為L的恒星與其質(zhì)量M有L=kM3.5的簡單關(guān)系,其中k為常數(shù)。 lg(L/L⊙)=3.8lg(M/M⊙)+0.084.2恒星光譜及其相關(guān)性質(zhì)

太陽的光譜是紅、橙、黃、綠、青、靛、紫七色，原因是什么呢？

4.2.1光譜概念的物理基礎(chǔ)

量子力學(xué)創(chuàng)立于20世紀(jì)初，是研究電子、質(zhì)子、中子以及原子和分子內(nèi)其他亞原子粒子運(yùn)動(dòng)的一門科學(xué)。相對(duì)于量子力學(xué)，牛頓力學(xué)稱為經(jīng)典力學(xué)。利用牛頓力學(xué)，人們認(rèn)識(shí)了太陽系。同樣，人們想象一個(gè)原子就是一個(gè)小太陽系：核在中心，電子在固定的軌道繞核“公轉(zhuǎn)”。但按照量子力學(xué)的說法，原子中沒有電子運(yùn)動(dòng)的軌道，只能說電子可能出現(xiàn)在什么地方。天文學(xué)包括天體力學(xué)、天體物理學(xué)等數(shù)十個(gè)分支和量子力學(xué)的建立，使人們能正確地認(rèn)識(shí)微觀世界，愛因斯坦狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的建立改變了人們對(duì)時(shí)間和空間本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也給了天文學(xué)家更深入認(rèn)識(shí)恒星和天體的一個(gè)理論工具。4.2.2恒星光譜與氫原子譜線光譜有連續(xù)光譜，線光譜和帶光譜。太陽光譜其實(shí)并不是一條連續(xù)的光帶，而是帶有許多暗線條

氫原子光譜（巴爾默系，背景彩色是為了表示三條光譜線的位置而加進(jìn)去的）。

4.2.3

光譜在恒星研究中的應(yīng)用 1、確定恒星的化學(xué)組成 2、確定恒星的溫度 3、確定恒星的視向速度和自轉(zhuǎn)光譜型顏色表面溫度（開）典型星O藍(lán)40000~25000參宿一B藍(lán)白25000~12000參宿五A白11500~7700織女星F黃白7600~6100小犬座αG黃6000~5000太陽K橙4900~3700牧夫座αM紅3600~2600心宿二恒星光譜的分類

4.2.4恒星的光譜、顏色和表面溫度之間的關(guān)系Oh!BeAFairGirlKissMe.4.2.5恒星的赫羅圖丹麥科學(xué)家赫茨普龍(E.Hertzsprung)于1911年，天文學(xué)家羅素（H.N.Russell）于1913年，分別的繪制了恒星的光譜—光度圖。Innerradiative,outerconvectivezoneInnerconvective,outerradiativezoneCNOcycledominantPPchaindominant4.3變星和新星變星：亮度在較短時(shí)期內(nèi)有顯著變化的星為變星。新星:有少數(shù)星的亮度可在幾天內(nèi)猛增幾萬倍，較原有星等減少10-14等，把這些突然爆發(fā)的星稱為新星。超新星:超新星的爆發(fā)規(guī)模比新星還要大，它發(fā)亮?xí)r亮度的增幅為新星的數(shù)百至數(shù)千倍，拋出的氣殼速度可超過104km/s。是所有變星中最壯觀的一類，是恒星的災(zāi)變性爆發(fā)。輻射能估計(jì)為1042~1043J,拋出的物質(zhì)質(zhì)量達(dá)1~10m⊙,動(dòng)能達(dá)1043~1044J。4.3.1造父變星造父變星又稱長周期造父變星或經(jīng)典造父變星，是脈動(dòng)變星的一種，這類變星的亮度變化是周期性的，一般周期在1.5～80天之間。周光關(guān)系：周期和絕對(duì)星等之間的關(guān)系。造父變星的平均絕對(duì)星等M與其周期的對(duì)數(shù)lgP近似成