第 3 章. 星星
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1. 命名法和恒星目录
2. 星座
3. 类型
4. 亮度和幅度
5. 距离
6. 温度
7. 尺寸、质量、密度
8. 动作
9. 寿命
1.命名法和恒星目录
⑴ 专有名称法
⑵ 按字母顺序排列
⑶ 赤经法
⑷ 恒星目录法
2.星座
⑴ 星座
①定义：根据神话中的人物、动物、物体，通过星辰的连接来命名。
② 国际标准星座：88个星座。
③ 星座内恒星之间的距离不相等。
⑵ 北极星附近的星座
① 概述
○ 北极星（Polaris）：位于地球北极轴方向。
○ 无论季节如何，北极星附近的星座始终可见。
② 主要星座
○ 大熊座（北斗七星）：包括北斗七星。
○ 小熊座（小北斗七星）：包括北极星。
○ 仙后座：形状像W。
○仙王座：形状像五边形。
③ 北极星导航图
图1. 北极星导航图
图2. 【北极星导航图】(https://jb243.github.io/pages/315)
○ 使用北斗七星：将最后两颗星星连接成勺子形状，将距离延长 5 倍。
○ 使用 Cassiopeia：将延长线 1 和 2 的交点与延长线 4 和 5 相连接，在点 3 处相交，将距离延长 5 倍。
④ 其他
○ 北斗七星本质上是由8颗星组成的。
图3. 北斗七星的组成
⑶ 季节和天体位置
① 星星的运动
○ 昼夜运动：地球自转。
○ 年度运动：地球公转。
○ 季节星座：由于地球公转。
② 春天星座
○ 牧夫座、处女座、狮子座等
○ 春季大三角：大角星（牧夫座）、五郎星（狮子座）、角宿一（处女座）。
○ 弹簧曲线：北斗七星、大角星、角宿的手柄末端。
③ 夏季星座
○ 天鹅座、天琴座、天鹰座、大力神等
○ 夏季大三角：天津四（天鹅座）、织女星（天琴座）、牛郎星（天鹰座）。
○（注）农历7月7日是牵牛星和织女星相遇的日子，称为七夕。
④ 秋季星座
○ 飞马座、仙女座、双鱼座、白羊座等
○ 秋季四分相：四颗星形成飞马座。
⑤ 冬季星座
○ 猎户座、大犬座、小犬座、双子座、御夫座、金牛座等
○ 冬季大三角：南河三（小犬座）、参宿四（猎户座）、天狼星（大犬座）。
○ 冬季六边形：天狼星（大犬座）、南河三（小犬座）、北河三（双子座）、五车二（御夫座）、毕宿五（金牛座）、参宿七（猎户座）。
⑥ 主要明星
○ 北极星（Polaris）：视星等2.0，绝对星等-3.7。
○ 参宿四：视星等0.8，绝对星等-5.5。
○ 二车二：御夫座，视星等0.0，绝对星等-0.7。
○ 天狼星：大犬座，视星等-1.5，绝对星等1.4。
○ 天津四：视星等1.3，绝对星等-6.9。
## 3.类型
⑴变星分为内变星和外变星。
图 4. 变星的类型
(a)：外部变量，(b)：内部变量
⑵ 类型1. 内在变量
① 双星：一对相互绕轨道运行的恒星。
图5. 双星
② 本征变星：双星因互食而导致亮度有规律变化的变星。
⑶ 类型2. 造父变星（本征变星）
① 概述
○ 这些变量首先是在仙王座的仙王座δ恒星中发现的。
○ 该机制最早由女科学家 Henrietta Leavitt 在 1912 年的一篇论文中报道。
② 光曲线：表示亮度变化的图表。
图 6. I 型和 II 型造父变星的周期与绝对星等之间的关系
○ 较大的周期对应于较大的恒星和较小的绝对星等。
○ I型：较重的元素，年轻的恒星。
○ II 型：较轻的元素，较老的恒星。
○ 周期-光度关系源自已知距离的造父变星。
③ 按时期分类
○ 短期变量：周期少于 100 天。
○ 长周期变量：周期超过 100 天。
④ 按类型分类
○ 脉动变星：亮度像心跳一样脉动，通常出现在年长的恒星中。
○ 膨胀状态→收缩开始→核心外氢聚变反应→膨胀开始，变得更亮→（重复）
○ 变量爆炸
⑷ 天体
⑸ MACHO（巨型天文致密光环天体）：不发光的天体。
4。亮度和幅度
⑴ 光度（L）：亮度
⑵ 幅度：以对数刻度表示亮度的刻度。
① 绝对星等 (M)：假设恒星距离 10 秒差距时确定的星等。
○ 定义为一等星比六等星亮 100 倍。
○ 六等星：肉眼可见的最暗的恒星。
② 表观星等（m）：由地球上的观察者确定的所有亮度的星等。
⑶ 重要关系
① 光度与绝对星等的关系
○ 源于一等星比六等星亮 100 倍这一事实。
○ 用于比较不同的星星。
②视震级（m）与绝对震级（M）的关系（距离公式）
○ 源自光度与距离的平方反比定律。
○ 用于比较同一颗星星。
5.距离
⑴ 邻近恒星的距离：视差法
图7. 视差法
① 1838年由德国天文学家贝塞尔发现。
② 1 秒差距 (pc)：视差为 1 弧秒 (“) 时的距离。
③ 距离 (pc) = 1 / 视差 (“)。
④ 附加
○ 如果角度很小，则 θ ≒ tan θ ∝ 1 / 距离。
○ θ = 1 AU ÷ 1 pc = 1/3600 × π/180（其中 1 AU = 1.5 × 10^8 km）» ○ 1 件 = 3.09 × 10^16 m = 3.26 光年
⑵ 遥远恒星的距离
① 使用 Cepheid 变量，一种内在变量。
② 步骤1： 测量周期。
③ 步骤2：通过周期-光度关系测量亮度。
④ 步骤3： 通过假设在10 pc 处，绝对星等等于视星等，确定绝对星等和视星等。
○ 假设1： 在10 pc 距离处，绝对星等等于视星等。
○ 假设 2： 亮度增加 100 倍会导致亮度降低 5 个数量级。
○ 假设 3： 距离增加 x 倍会导致亮度减少 2 倍。
○ 结论：距离增加10倍，亮度减少100倍，视星等增加5倍。
○ 主要结论：波格森公式
观测星等 (m) - 绝对星等 (M) = 5 log(距离) - 5
○ 助记提示： 距离公式
⑤ 利用这一点，哈勃确定了仙女座星系的距离，解决了关于河外性质的沙普利-柯蒂斯争论（1920）。
⑶ 数量及分布
① 视差法
6.温度
⑴ 有效温度：从地球上看到的恒星表面温度。
① 光谱类型：根据表面温度分为7种类型（O - B - A - F - G - K - M）。
○ 也称为光谱分类或颜色指数。
○ 太阳的光谱类型为G2V（V表示光度）。
② 随着显色指数增加，表面温度降低。 O型星的显色指数最小。
○ 颜色指数：摄影强度 - 视觉强度，或 UBV 滤镜中的 B - V。
○ U（紫外线）、B（蓝色）、V（目视）
③ 助记提示： Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me
⑵ H-R 图：主序星的绝对星等与光谱类型之间有意义的相关性。
图 8. H-R 图（a：超巨星，b：巨星，c：主序星，d：白矮星）
① I：原星
② II：T金牛星
③ III：主序星
④ IV：亚巨星
⑤ V：巨星
⑶ 恒星能源的来源
①收缩理论
② 传质理论
③聚变反应理论
7.尺寸、质量、密度
⑴ 恒星的大小
① 引力：作用于恒星中心
② 内部压力：由氢聚变反应产生，向外作用
③ 重力和内部压力之间的平衡维持了恒星的大小
⑵ 恒星质量
① 主星序、巨星、超巨星
② 质量与光度关系
⑶ 恒星密度
8.运动
⑴ 径向速度：可通过观察星光的光谱变化来测量
①公式：用光速c来表示，
② 利用视向速度证明银河系自转
⑵ 切向速度：根据距离和角距离计算
① 切向速度 = 4.74 μr
○ μ：自行（单位：“/年）
○ r：距离（单位：pc）
② 自行：恒星一年移动的角距离
⑶ 空速：利用毕达哥拉斯定理计算
① 空间速度² = 径向速度² + 切向速度²
9.恒星生命周期
⑴ 核聚变反应
① 质子-质子反应（p-p反应）：就太阳而言，大多数氢聚变是通过质子-质子反应发生的
② CNO循环：发生在类似太阳的恒星中，涉及碳、氮、氧循环反应⑵ 恒星诞生：星际物质和高压低温尘埃引起的诞生
图 9. 恒星生命周期
① 第一第一。气体云的形成：由氢和氦组成的星际物质形成气体云
② 第二第二。星云形成：气体云由于重力而收缩，形成星云
○ 重力收缩能：星际物质或原恒星收缩时，重力势能减少，产生热量
③ 第三第。原恒星形成：原恒星在星云内的高密度区域形成
○ 一个星云内可以形成多个原恒星
○ 原恒星由于重力而收缩，导致更高的温度和压力
④ 第 4。恒星诞生：当原恒星内部温度超过1000万K时，会发生氢聚变反应，发光
○ 原恒星依靠引力收缩作为能源，而不是氢聚变
⑶ 质量比太阳小的恒星的演化：直接演化为白矮星，而不过渡为红巨星或超巨星
⑷ 质量与太阳相似的恒星：核心主要是 p-p 反应，无 CNO 循环
① 第 5位 - 第 1位。主序列：氢聚变反应阶段
○ 主序：恒星通过氢聚变反应释放能量
○ 特征1：稳定状态：核爆炸产生的向外压力与向内引力之间的平衡保持恒星尺寸恒定
○ 特征2： 恒星一生的大部分时间都是作为主序星度过的（因为氢是恒星中最丰富的元素）
② 第 5第 - 第 2第。红巨星：氦聚变反应阶段
○ 第 5th - 第 2nd - 第 1st。主序带后地核中的氢耗尽
○ 第 5第 - 第 2第 - 第 2第。核心收缩：密度、温度增加。氦聚变反应产生碳和氧
○ 第 5 - 第 2 - 第 3。氢外层由于核心收缩而发热
○ 第 5th - 第 2nd - 第 4th。外壳内的氢聚变反应导致内部压力增加，导致恒星膨胀
○ 第 5th - 第 2nd - 第 5th。恒星膨胀，表面温度下降，变成红巨星
○ 特点：产生较重的原子核、高光度、低外层密度
○ 产生元素：氦、碳、氧、比铁轻的元素
○ 恒星结构：从外层到内层：氢、氦、氧、碳
○ 停止碳聚变的原因：质量与太阳相似的恒星只能达到碳聚变所需的温度
③ 第 5 - 第 3。行星状星云，白矮星：没有正在进行的聚变反应的阶段
○ 第 5 - 第 3 - 第 1。核心中的氦耗尽会停止氦聚变反应
○ 第 5 - 第 3 - 第 2。外层膨胀，形成行星状星云
○ 第 5 - 第 3 - 第 3。核心合约，形成白矮星
○ 失去外壳形成行星状星云
○ 由碳和氧等较重物质组成的核心：收缩状态
○ 示例：天狼星 B
⑸ 质量约为太阳10倍的恒星
① 第 6位 - 第 1位。主序带：类似恒星，质量约为太阳的10倍
② 第 6第 - 第 2第。超巨星：铁之前元素的聚变反应，如氦、氧、硅» ○ 第 6th - 第 2nd - 第 1st。主序带之后显着扩张成为超巨星
○ 第 6第 - 第 2第 - 第 2第。核心温度升高，导致氦、碳、氧、硅发生聚变反应，产生铁
○ 产生元素：氦、碳、氧、比铁轻的元素、铁
○ 铁熔化停止的原因：铁核非常稳定
图 10. 质量数和核结合能图
③ 第 6 - 第 3。超新星：巨大的能量释放
○ 第 6th - 第 3rd - 第 1st。核心形成铁，聚变反应停止
○ 第 6 - 第 3 - 第 2。快速收缩，温度显着升高
○ 第 6 - 第 3 - 第 3。由于温度突然升高而爆炸性释放能量
○ 第 6th - 第 3rd - 第 4th。超新星产生比铁重的元素
○ 特点
○ 超新星发出的光堪比整个星系
○ 所有 1a 型超新星都具有相同的绝对亮度
○ 生产元素：金、铀、比铁重的元素
○ 超新星与生命
○ 50光年超新星：导致所有生命形式大规模灭绝
○ 100光年超新星：大幅增加大气中的辐射水平
○ 120光年超新星：导致海洋生物大规模灭绝
⑹ 质量约为太阳10倍的恒星
① 第 7位 - 第 1位。主序带：类似于质量约为太阳10倍的恒星
② 第 7 - 第 2。超巨星：类似于恒星，质量约为太阳的10倍
③ 第 7 - 第 3。超新星：类似于恒星，质量约为太阳的10倍
④ 第 7th - 第 4th。黑洞
○ 比中子星重的天体：吸收所有能量和质量
○ 之所以命名为黑洞，是因为它们甚至不让光逸出
○ 发射垂直于吸积盘的 X 射线
○ 2019 年首次观测到
图 11. 第一个观测到的黑洞的图像
⑺ Ⅰ型、Ⅱ型
⑻ 确定恒星演化阶段的方法
图 12. 确定恒星演化阶段的方法
输入：2019.04.07 10:17