《天文知识入门》PPT课件.ppt

天文知识入门,思考,什么是“光年”？,其意思是指光在真空中沿直线传播一年的距离约为94605亿千米光年是计量天体间距离的单位，一般被用于衡量天体间的距离。,宇宙,宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体。是一切空间和时间的总和。,天体,简单天体行星质量体银河系外行星太阳系外行星亚恒星恒星变星致密星红外星复合天体行星系恒星系统聚星恒星群星群星族星系星系群星系云星系团超星系团星流天球坐标系统大尺度结构大尺度纤维状结构大范围天体宇宙可观测宇宙平行宇宙拱星物质深空天体原行星云恒星云星际物质星风星流星云星际云星系晕星系椭球体星系冕古尔德带本星系泡本星际云星系际介质宇宙微波背景辐射宇宙红外线背景辐射CDM模型暗能量暗物质重力奇异点裸奇异点,恒星,恒星是由炽热气体组成的，是能自己发光的球状或类球状天体。由于恒星离我们太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定不动的星体，我们所处的太阳系的主星太阳就是一颗恒星。,恒星是大质量、明亮的等离子体球。,恒星诞生于以氢为主，并且有氦和微量其他重元素的云气坍缩。一旦核心有足够的密度，有些氢就可以经由核聚变的过程稳定的转换成氦。恒星内部多余的能量经过辐射和对流组合的携带作用传输出来；恒星内部的压力则阻止了恒星在自身引力下的崩溃。,恒星是夜空中最亮的天体,宇宙中有多少恒星呢？,为认星方便，人们按空中恒星的自然分布划成的若干区域，大小不一，每个区域叫做一个星座。,宇宙中有1000亿2000亿个像银河系这样的星系。如果银河系的恒星数量以最低的2000亿颗计算，由此推算出的宇宙中的恒星数量,为2102241022颗，即20万亿亿40万亿亿颗！,恒星,仙女座唧筒座天燕座宝瓶座天鹰座天坛座白羊座御夫座牧夫座雕具座鹿豹座巨蟹座猎犬座大犬座小犬座摩羯座半人马座仙后座船底座仙王座鲸鱼座蝘蜓座圆规座天鸽座后发座南冕座北冕座南十字座巨爵座乌鸦座天鹅座海豚座剑鱼座天龙座小马座波江座天炉座双子座印第安座武仙座时钟座长蛇座水蛇座天鹤座蝎虎座狮子座小狮座天兔座豺狼座显微镜座天猫座天琴座山案座天秤座麒麟座苍蝇座矩尺座南极座蛇夫座猎户座南三角座飞马座英仙座凤凰座绘架座双鱼座南鱼座船尾座罗盘座网罟座天箭座六分仪座天蝎座玉夫座盾牌座巨蛇座人马座金牛座船帆座三角座孔雀座杜鹃座望远镜座小熊座大熊座室女座飞鱼座狐狸座,星座是指天上一群在天球上投影的位置相近的恒星的组合。现代星座大多由古希腊传统星座演化而来，由国际天文学联合会把全天精确划分为88星座。,天球,天球是研究天体的位置和运动而引进的一个半径为任意的假想圆球。,实际星星和我们的距离有远有近，我们看到的是它们在这个巨大的圆球球面上的投影，这个假想的圆球就称为天球，它的半径是无限大。而地球就悬挂在这个天球中央。,星座看起来随着天球运动是由于地球自身的运动引起的，其中对星空变化较为显著的乃地球的自转和公转。由于地球自转，星空背景每天绕天轴转动一圈；星空也随着季节的变化而缓慢变化，经过一年之后，星空与一年之前的星空几乎一致。,恒星的运动,星座,北天拱极星座（5个）：小熊座（最靠近北天极）、大熊座、仙后座、天龙座、仙王座。,北天星座（19个）：蝎虎座、仙女座、鹿豹座、御夫座、猎犬座、狐狸座、天鹅座、小狮座、英仙座、牧夫座、武仙座、后发座、北冕座、天猫座、天琴座、海豚座、飞马座、三角座（小星座）、天箭座（小星座）。,黄道十二星座（12个）：巨蟹座、白羊座、双子座、宝瓶座、室女座、狮子座、金牛座、双鱼座、摩羯座、天蝎座、天秤座、人马座。赤道带星座（10个）：小马座、小犬座、天鹰座、蛇夫座、巨蛇座、六分仪座、长蛇座、麒麟座、猎户座、鲸鱼座。,南天星座（共42个）：天坛座、绘架座、苍蝇座、山案座、印第安座、天燕座、飞鱼座、矩尺座、剑鱼座、时钟座、杜鹃座、南三角座、圆规座、蝘蜓座、望远镜座、水蛇座、南十字座（小星座）、凤凰座、孔雀座、南极座、网罟座，天鹤座、南冕座、豺狼座、大犬座、天鸽座、乌鸦座、南鱼座、天兔座，船底座、船尾座、罗盘座、船帆座、玉夫座、半人马座、波江座、盾牌座、天炉座、唧筒座、雕具座、显微镜座、巨爵座。,黄道十二星座,全天星座图,小熊座,小熊座距北天极最近的一个北天星座。小熊座标示着北天极的所在，星座中最亮星小熊座即是目前的北极星。,把小熊座中的七颗亮星连接起来，能构成与大熊座的北斗七星相类似的一个斗型，因此这七颗星也被称作小北斗。在斗柄开始处是小熊座，它是目前的北极星，指示着北天极。,通过大熊座北斗斗口的两颗星大熊座(天璇)和大熊座(天枢)朝斗口方向外引一条直线，并延长至这两颗星距离的五倍远，即可以找到北极星。,小熊座,仙女座,天琴座,天鹅座,恒星有哪些种类呢？,型超新星型超新星Ap星型星Be星BN天体B型星CH星型星G型星HZ星IRC源K效应型星M型星N型星OB型星Of星O星协O型星R型星S型星T星协WR星云X射线暴源射线脉冲星X射线食变星X射线双星X射线新星X射线星射线暴源射线脉冲星矮新星矮星暗伴星暗星云巴德窗白矮星半规则变星半接双星伴星爆发变星爆后新星爆前超新星爆前新星北冕R型星北银极支钡星奔赴点奔离点本地静止标准臂际星臂族扁平次系扁平子系变光星云变星薄盘不规则变星不接双星不稳定星测光解测光双星产星区长周期变星场星超巨星超新星尘埃星云磁星次星大陵型变星大陵型双星大熊SU型星大熊W型双星大质量星单谱分光双星独特变星盾牌型星发射线星发射星云反射星云反银心方向分光双星分子云复谱双星富氦星,富金属星团干涉双星高光度星高偏振星高速星共生双星共生新星共生星古德带光谱变星光学脉冲星毫秒脉冲星核球X射线源赫比格-阿罗天体黑矮星恒星恒星包层恒星云红矮星红巨星红外超天体红外源厚盘互作用双星彗形球状体彗状星云激变前双星激变双星激发星极向恒星几何变星简并星剑鱼S型星金牛RV型星金牛T型星金属度金属线星近相接双星近银心点经典造父变星鲸鱼UV型星鲸鱼ZZ型星巨分子云巨星聚星卡普坦选区快速振荡Ap星快新星蓝离散星类太阳恒星类新星变星亮巨星,恒星的分类,赫罗图,温度和光谱型（横轴）,绝对星等（纵轴）,亮,暗,超巨星,巨星,矮星,0,-1,1,-5,太阳,黄矮星（光谱为G2V）,太阳直径大约是1392000（1.392106）公里，相当于地球直径的109倍；体积大约是地球的130万倍；其质量大约是21030千克（地球的330000倍）。从化学组成来看，现在太阳质量的大约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。,天狼星,（A1V）蓝巨星,天狼星（sirius）属大犬座中的一颗一等星，是夜空中最亮的恒星。根据巴耶恒星命名法的名称为大犬座星。在中国属于二十八星宿的井宿。天狼星、南河三和参宿四对于居住在北半球的人来看，组成了冬季大三角的三个顶点。,绝对星等1.42温度9940K,天狼星位置,参宿四,读音shnxis,参宿四为参宿第四星，西名Betelgeuse，又名猎户座星（Orionis），是一颗处于猎户座的红超巨星（猎户座一等星）。它是夜空中除太阳外第十亮的恒星。在冬季夜空中，它与大犬座的天狼星、小犬座的南河三组成冬季大三角。,绝对星等6.05温度3500K,猎户座星宿图,冬季大三角,小犬座星（即南河三），与大犬座星（即天狼星）和猎户座星（即参宿四）共组成一个巨大的等边三角形，十分醒目地挂在冬季的夜空中。这个等边三角形称做“冬季大三角形”。,天津四,天鹅座主星，全天第19亮星，视星等1.21-1.29，绝对星等-8.38，距离2640光年。呈蓝白色，是颗A2Ia型白色超巨星。光度为太阳的18万倍，表面温度8500K，半径为太阳的187至220倍，质量为太阳的19.6-23.0倍。,天津四和太阳的体积对比,恒星的演化,（一）诞生,恒星的演化开始于巨分子云。一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量，直径为50到300光年。在巨分子云环绕星系旋转时，一些事件可能造成它的引力坍缩。巨分子云可能互相冲撞，或者穿越旋臂的稠密部分。邻近的超新星爆发抛出的高速物质也可能是触发因素之一。最后，星系碰撞造成的星云压缩和扰动也可能形成大量恒星。,恒星的演化,（二）中年期,中年期时形成主序星恒星有不同的颜色和大小。从高热的蓝色到冷却的红色，从0.5到20个太阳质量。恒星的亮度和颜色依赖于其表面温度，而表面温度则依赖于恒星的质量。大质量的恒星需要比较多的能量来抵抗对外壳的引力，燃烧氢的速度也快得多。恒星形成之后会落在赫罗图的主星序的特定点上。（1）小而冷的红矮星会缓慢地燃烧氢，可能在此序列上停留数千亿年。（2）而大而热的超巨星会在仅仅几百万年之后就离开主星序。（3）像太阳这样的中等恒星会在此序列上停留一百亿年。太阳也位于主星序上，被认为是处于中年期。在恒星燃烧完核心中的氢之后，就会离开主星序。,恒星的演化,（三）成熟期,在耗尽了核心的氢燃料之后，燃烧将会移至核心外围的氢气层。因为惰性的氦核本身没有能源，便因为重力而收缩并被加热，在上面的氢也会跟着一起收缩，因此融合的速度会增加，产生更多的能量，导致恒星变得更为明亮(比原来亮1,00010,000倍)并且使体积膨胀。体积膨胀的程度超过发光能力的增加，因此表面的有效温度下降。表面温度的下降使得恒星的颜色倾向红色，因此称为红巨星。,红巨星,大角星,毕宿五,红巨星,红巨星的表面温度相对很低，但极为明亮，因为它们的体积非常巨大。,恒星的演化,（四）衰退期,当红巨星的外部区域迅速膨胀时，氦核受反作用力却强烈向内收缩。经过几百万年，氦核燃烧殆尽，此时，外壳仍然是以氢为主的混合物，而在它下面有一个氦层，氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。与此同时，红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡：恒星半径时而变大，时而又缩小，稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球，火球内部的核反应也越来越趋于不稳定，忽而强烈，忽而微弱。此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右，我们可以说，此时，在红巨星内部，已经诞生了一颗白矮星。当恒星的不稳定状态达到极限后，红巨星会进行爆发，把核心以外的物质都抛离恒星本体，物质向外扩散成为星云，残留下来的内核就是我们能看到的白矮星。,白矮星,结局一：白矮星,白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星。也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。比如天狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积和地球相当，但质量却和太阳差不多，它的密度在1000万吨/立方米左右。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小，因此被命名为白矮星。,恒星的演化,（四）衰退期,结局二：中子星,中子星的前身一般是一颗质量比太阳大8倍的恒星。它在爆发坍缩过程中产生的巨大压力，使它的物质结构发生巨大的变化。在这种情况下，不仅原子的外壳被压破了，而且连原子核也被压破了。原子核中的质子和中子便被挤出来，质子和电子挤到一起又结合成中子。最后，所有的中子挤在一起，形成了中子星。显然，中子星的密度，即使是由原子核所组成的白矮星也无法和它相比。在中子星上，每立方厘米物质足足有一亿吨重甚至达到十亿吨。,当恒星收缩为中子星后，自转就会加快，能达到每秒几圈到几十圈。同时，收缩使中子星成为一块极强的“磁铁”，这块“磁铁”在它的某一部分向外发射出电波。当它快速自转时，就像灯塔上的探照灯那样，有规律地不断向地球扫射电波。当发射电波的那部分对着地球时，我们就收到电波；当这部分随着星体的转动而偏转时，我们就收不到电波。所以，我们收到的电波是间歇的。这种现象又称为“灯塔效应”。,恒星的演化,（四）衰退期,结局三：黑洞,黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后，发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大，而体积却十分微小，它产生的引力场极为强劲，以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界（临界点）内，便再无力逃脱，甚至目前已知的传播速度最快的光（电磁波）也逃逸不出。,走进太阳系,恒星：太阳行星：水星、金星、地球、火星、土星、木星、天王星、海王星卫星：月球（地球卫星）、木卫一(木星卫星)、木卫二(木星卫星)、木卫三(木星卫星)、木卫四(木星卫星)、土卫六(土星卫星)、天卫一(天王星卫星)、海卫一(海王星卫星)小行星带：谷神星、智神星、婚神星、灶神星等柯伊伯带：冥王星、卡戎、鸟神星、妊神星等彗星,太阳,光球对流层上面的太阳大气，称为太阳光球。光球是一层不透明的气体薄层，厚度约500千米。它确定了太阳非常清晰的边界，几乎所有的可见光都是从这一层发射出来的。,色球色球位于光球之上。厚度约2000千米。太阳的温度分布从核心向外直到光球层，都是逐渐下降的，但到了色球层，却又反常上升，到色球顶部时已达几万度。由于色球层发出的可见光总量不及光球的1%，因此人们平常看不到它。只有在发生日全食时，即食既之前几秒种或者生光以后几秒钟，当光球所发射的明亮光线被月影完全遮掩的短暂时间内，在日面边缘呈现出狭窄的玫瑰红色的发光圈层，这就是色球层。平时，科学家们要通过单色光色球望远镜才能观测到太阳色球层。,日冕日冕是太阳大气的最外层，由高温、低密度的等离子体所组成。亮度微弱，在白光中的总亮度比太阳圆面亮度的百分之一还低，约相当于满月的亮度，因此只有在日全食时才能展现其光彩，平时观测则要使用专门的日冕仪。日冕的温度高达百万度，其大小和形状与太阳活动有关，在太阳活动极大年时，日冕接近圆形；在太阳宁静年则呈椭圆形。自古以来，观测日冕的传统方法都是等待一次罕见的日全食在黑暗的天空背景上，月面把明亮的太阳光球面遮掩住，而在日面周围呈现出青白色的光区，就是人们期待观测的太阳最外层大气日冕。,日冕,太阳黑子,太阳耀斑,太阳风,水星,水星（英语：Mercury，拉丁语：Mercurius），中国称为辰星，是太阳系八大行星最内侧的一颗。它也是最小的，并且有着八大行星中最大的轨道偏心率。它的轨道每87.968地球日绕行太阳一周而每公转2.01圈时也自转了3圈。,当它最亮时，在技术上应该很容易就能从地球上看见，但因为在天空中太靠近太阳，实际上并不容易找到。因此，除非有日食，否则在阳光的照耀下通常是看不见水星的。,金星,夜空中亮度仅次于月球，排第二，金星要在日出稍前或者日落稍后才能达到亮度最大。它有时清晨出现在东方天空，被称为“启明”；傍晚处于天空的西侧。金星是一颗类地行星，因为其质量与地球类似，有时被人们叫做地球的“姐妹星”，也是太阳系中唯一一颗没有磁场的行星。在八大行星中金星的轨道最接近圆形，偏心率最小，仅为0.7%。,金星,美国加州大学洛杉矶分校地球物理学教授拉塞尔表示，闪电是云与云碰撞导致的，大约出现在金星上空56公里处。闪电爆发出大量的电能，这正是科学家一直从理论上推断的东西，这为在原始软泥中诞生生命提供了可能。然而，金星上不会出现生命。“如果非要谈金星上有生命，那也是很早以前的历史了，金星现在的状况不可能有生命，因为它的大气太残酷无情了，”华盛顿卡内基大学的肖恩所罗门说。,科学家认为，数十亿年前，金星的情况和现在的地球差不多，是一个适宜居住的地方。但由于二氧化碳的温室效应，再加上太阳辐射，金星大气被严重破坏了，旋转速度也慢了，从而走上一条不同的发展道路。现在的金星没有水，表面温度足可以融化铅，上面时常有刚刚和雷雨侵袭。总之，其气候出现了灾难性的改变。科学家由此担心金星现在的境遇将会是地球的未来。,地球,地球是太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远的次序排为第三颗。它有一个天然卫星月球，二者组成一个天体系统地月系统。地球作为一个行星，远在46亿年以前起源于原始太阳星云。地球会与外层空间的其他天体相互作用，包括太阳和月球。地球是上百万生物的家园，包括人类，地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一天体。地球赤道半径6,378.137KM，平均赤道半径约6371KM，极半径6，356.752KM，赤道周长40075.7KM，地球上71%为海洋，29%为陆地，所以太空上看地球呈蓝色。地球是目前发现的星球中人类生存的唯一星球。,火星,是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星，直径约为地球的53%，自转轴倾角、自转周期均与地球相近，公转一周约为地球公转时间的两倍。火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布没有稳定的液态水体。二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。与地球相比，地质活动较不活跃，地表地貌大部份于远古较活跃的时期形成，有密布的陨石坑、火山与峡谷，包括太阳系最高的山：奥林帕斯山和最大的峡谷：水手号峡谷。另一个独特的地形特征是南北半球的明显差别：南方是古老、充满陨石坑的高地，北方则是较年轻的平原。,火星的地貌,木星,太阳系中体积最大、自转最快的行星。它的质量为太阳的千分之一，但为太阳系中其它七大行星质量总和的2.5倍。2012年02月23日科学家称发现木星2颗新卫星，累计卫星达68颗。木星是一个气体行星。液态行星没有实体表面，它们的气态物质密度随深度的变大而不断加大（我们从它们表面相当于1个大气压处开始算它们的半径和直径）。我们所看到的通常是大气中云层的顶端，压强比1个大气压略高。,木星大红斑,大红斑是位于赤道南侧、长达2万多公里、宽约1.1万公里的一个红色卵形区域。大红斑宛如一个以逆时针方向旋转的巨大漩涡，其浩瀚宽阔足以容纳好几个地球。从照片上还可以分辨出一些环状结构。仔细研究后，科学家们认为，在木星的表面覆盖着厚厚的云层大红斑是耸立于高空、嵌在云层中的强大旋风，或是一团激烈上升的气流所形成的。,在1995年、2009年以及2014拍摄的木星大红斑，我们可以明显看出其大小正在变小,土星,土星主要由氢组成，还有少量的氦与微痕元素，内部的核心包括岩石和冰，外围由数层金属氢和气体包覆著。最外层的大气层在外观上通常情况下都是平淡的，虽然有时会有长时间存在的特征出现。土星的风速高达1,800公里/时，明显的比木星上的风速快。土星的行星磁场强度介于地球和更强的木星之间。土星有一个显著的环系统，主要的成分是冰的微粒和较少数的岩石残骸以及尘土。已经确认的土星的卫星有62颗。其中，土卫六是土星系统中最大和太阳系中第二大的卫星（半径2575KM）,土星环,B环宽又亮，它的内侧是C环，外侧是A环。A、B两环之间为宽约4800公里的卡西尼缝，,土星环是太阳系行星的行星环中最突出与明显的一个，环中有不计其数的小颗粒，其大小从微米到米都有，轨道成丛集的绕着土星运转。环中的颗粒主要成分都是水冰，还有一些尘埃和其它的化学物质。,