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主题：【分享】天文学基础讲座

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德厚志远

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2010/2/5 8:55:04 31楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

3.7探索第十大行星

当哥白尼提出日心说的时候，土星是太阳系的边界，后来，随着天王星、海王星和冥王星的发现，太阳系行星的边界一次次向外延伸。那么，冥王星之外是否还可能存在太阳系的第十颗大行星？为此，天文学家做了十分艰苦的搜寻和计算工作。

冥王星的发现者天文学家汤博，曾经花费了14年的时间，用发现冥王星的方法寻找冥外行星。但是仍然一无所获。1950年，有人在计算一颗遥远彗星的轨道时，认为在冥王星之外应当存在一颗大行星，并计算了该行星与太阳的距离是77天文单位。然而，天文学家用望远镜搜索了好几年，也没有找到这颗预想中的大行星的踪影。

另外，人们也曾怀疑在水星轨道以内存在绕太阳运行的所谓"水内行星"。但是，"水内行星"即使存在，也会由于离太阳太近而很难观测，迄今为止也没有任何发现。

太阳系家族中究竟有没有第十颗大行星，目前还是一个待解之谜。

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2010/2/5 8:57:42 32楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

4.1恒星

肉眼看到的天上的星星，全天有6000多颗，除了太阳系内的五大行星和流星、彗星之外，都是恒星。它们之所以被称为“恒星”，是由于它们相互之间的相对位置，在很长的时间内，用肉眼看不到有什么改变。其实，它们也都在运动，只是由于离开我们非常非常遥远，用肉眼觉察不到就是了。除了哪些已经死亡的恒星，恒星都是气体球，没有固态的表面，气体依靠自身的引力，聚集成球体。恒星区别于行星的一个最重要的性质是它们像太阳一样自己依靠核反应产生能量，而在相当长的时间内稳定地发光。太阳也是一颗恒星。其他的恒星，也是因为离开我们非常非常遥远，看上去才只是一个闪烁的亮点。除了太阳以外，离开我们最近的恒星，与太阳相比，距离也要远27万倍。

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Last edit by dezhi

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2010/2/5 9:00:29 33楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

A 星等
恒星的亮度差别很大。事实上，绝大多数恒星，由于太暗，我们的肉眼看不到。仅仅在我们的银河系中，就有多达以千亿计的恒星。为了表示恒星的亮度，在公元前2世纪，希腊天文学家依巴谷就把肉眼能见的星星分成6个等级，最亮的星为1等，最暗的星为6等。这种星等划分，在十九世纪，在数学上被严格化，即确定1等星比6等星亮100倍。同时，利用这一数学关系，把比1等星更亮的天体定为0等、-1等、……，而把比六等星更暗的天体定为7等、8等、……。例如，太阳的星等为 -27等，满月时的月球为 -13等。现在，天文学家用集光能力最大的天文望远镜观测到的最暗的天体，已经暗于25等，它们比一支离开观测者63千米的蜡烛光还暗。

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2010/2/5 9:01:26 34楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

B 恒星的距离
恒星的星等相差很大，这里面固然有恒星本身发光强弱的原因，但是离开我们距离的远近也起着显著的作用。较近恒星离开我们的距离可以用三角方法来测量，在十六世纪哥白尼公布了他的日心说以后，许多天文学家试图测定恒星的距离，但都由于它们的数值很小以及当时的观测精度不高而没有成功。直到十九世纪三十年代后半期，才取得成功。照相术在天文学中的应用使恒星距离的观测方法变得简便，而且精度大大提高。自二十世纪二十年代以后，许多天文学家开展这方面的工作，到二十世纪九十年代初，已有8000多颗恒星的距离被用照相方法测定。在二十世纪九十年代中期，依靠“依巴谷”卫星进行的空间天体测量获得成功，在大约三年的时间里，以非常高的准确度测定了10万颗恒星的距离。

恒星的距离，若用千米表示，数字实在太大，为使用方便，通常采用光年作为单位。1光年是光在一年中通过的距离。真空中的光速是每秒30万千米，乘一年的秒数，得到1光年约等于10万亿公里。离开我们最近的恒星是半人马星座的南门二星，距离为4.3光年。

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2010/2/5 9:02:07 35楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

C 恒星的物理特征
恒星的大小相差较大。以直径相比，由太阳的几百甚至一、二千倍直到不及太阳的十分之一。一些死亡的恒星更小，只有地球般大小，甚至几十千米直径。相对来说，恒星的质量差距要小得多，由太阳质量的120倍或更大一些，直到约0.1倍太阳质量。由此可知，大直径的恒星与小直径的恒星物质平均密度相差很大。

恒星的颜色，对于一些较亮的恒星，很容易分辨，有的偏红，有的偏蓝。较暗的恒星颜色差别一样存在，只是我们的眼睛不易分辨。恒星不同的颜色，表明了不同的表面温度。蓝色的恒星，表面温度高，可达3、4万摄氏度，而红色的恒星，表面温度要相对低很多，只有2、3千度。

恒星的发光强度，称为光度，也有很大差别。与太阳相比，光度最大的恒星，可达太阳光度的1百万倍；而光度最小的恒星，约只有太阳光度的1百万分之一。在天文学中，把光度大的恒星，称为巨星；光度小的恒星，称为矮星。光度比通常的巨星还要大的恒星，则称为超巨星。

这里我们以有名的织女星作为例子。它的星等为0，距离26光年，颜色为淡蓝白色，表面温度约1万摄氏度，质量是太阳的3倍多，半径是太阳的2.6倍，平均密度只有太阳的0.19倍，光度是太阳的40倍。

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2010/2/5 9:03:20 36楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

D 恒星的运动
世间万物无不都在运动，恒星也一样。由于不同恒星运动的速度和方向不一样，它们在天空中相互之间的相对位置就会发生变化，这种变化称为恒星的自行。全天恒星之中，包括那些肉眼看不见的很暗的恒星在内，自行最快的是巴纳德星，达到每年10.31角秒（1角秒是圆周上1度的3600分之一）。一般的恒星，自行要小得多，绝大多数小于1角秒。

恒星自行的大小并不能反映恒星真是运动速度的大小。同样的运动速度，距离远就看上去很慢，而距离近则看上去很快。因为巴纳德星离开我们很近，不到6光年，所以真实的运动速度不过每秒88千米。

恒星的自行只反映了恒星在垂直于我们视线方向的运动，称为切向速度。恒星在沿我们视线方向也在运动，这一运动速度称为视向速度。巴纳德星的视向速度是每秒 - 108千米。其中，负的视向速度表示向我们接近，而正的视向速度表示离我们而去。恒星在空间的有的速度，应是切向速度和视向速度的合成速度，对于巴纳德星，等于每秒139千米。

上述恒星的空间运动，由三个部分组成。第一是恒星绕银河系中心的圆周运动，这是银河系自转的反映。第二是太阳参与银河系自转运动的反映。在扣除这两种运动的反映之后，才真正是恒星本身的运动，称为恒星的本动。

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2010/2/5 9:05:05 37楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

E 死亡的恒星
1844年，德国天文学家贝塞耳在对全天最亮的恒星天狼星进行测量时，发现它的移动路径是波浪型的。他推断天狼星必定有一颗伴星。1862年，美国人克拉克用他自制的当时最大的天文望远镜看到了这颗伴星。于是，把原来的天狼星称为天狼A，而把这颗伴星称为天狼B。

天狼B的光度只有天狼A的万分之一，但是表面温度却达到26000摄氏度。观测计算表明，它的质量跟太阳差不多，体积却只有地球的一半。因此，它的平均物质密度，达每立方厘米3.8吨！后来，就把这种由超密物质组成的恒星叫做白矮星。

白矮星内部的核反应已经停止，所以实际上是死亡的恒星。它们在银河系内并不罕见。由于失去了核反应的巨大能量产生的辐射压力，其中的物质在内部引力作用下进一步收缩，依靠引力能转化为热能而继续发光。在白矮星内部的物质，原子外层的电子被剥离为自由电子，原子核之间的距离大为缩小，所以可以达到极高的密度。

质量比太阳更大的恒星，在死亡后，物质之间的引力更大，其致密的程度，可使原子中外层的电子和核内的质子发生反应，变成中子。因为中子不带电荷，相互之间距离更加缩小，成为中子星。中子星的大小只有几十千米，其中物质的密度可达每立方厘米1亿吨！

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2010/2/5 9:06:42 38楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

4.2 双星

我们如果用望远镜观测星空，常常可以看到一些恒星两两成双靠在一起。当然，这其中很多只是透视的结果，实际上两颗星相距很远，只是都在一个视线方向上罢了。可是，天文学家发现，其中占不少比例，两颗星之间有力学上的联系，相互环绕转动。这样的两颗恒星，就称为双星。

组成双星的两颗恒星都称为双星的子星。其中较亮的一颗，称为主星；较暗的一颗，称为伴星。主星和伴星亮度有的相差不大，有的相差很大。

有许多双星，相互之间距离很近，即使用现代最大的望远镜，也不能把它们的两颗子星区分开。但是，天文学家用分光方法得到的光谱，可以发现它们是两颗恒星组成的。这样的双星，称为分光双星。于是，上面说的可以用望远镜把两颗子星分辨开来的双星，相应地就称为目视双星。

有的双星在相互绕转时，会发生类似日食的现象，从而使这类双星的亮度周期性地变化。这样的双星称为食双星或食变星。食双星一般都是分光双星。还有的双星，不但相互之间距离很近，而且有物质从一颗子星流向另一颗子星，这样的双星称为密近双星。有的密近双星，物质流动时会发出X射线，称为X射线双星。

在银河系中，双星的数量非常多，估计不少于单星。研究双星，不但对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义，而且对于了解银河系的形成和演化，也是一个不可缺少的方面。

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2010/2/5 9:07:09 39楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

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2010/2/5 9:09:52 40楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

4.3 聚星
三颗到六、七颗恒星在引力作用下聚集在一起，这样组成的恒星系统称为聚星。由三颗恒星组成的系统又可称为三合星，四颗恒星组成的系统称为四合星，如此类推。
大熊星座中的开阳星，是一颗有名的聚星。首先，它是一颗肉眼可以分辨开的目视双星。主星大熊星座 z 星是2等星；伴星大熊星座80号星中名辅星，是4等星，离开大熊星座 z 星11角分（1角分是圆周上1度的60分之一）。多年观测表明了这两颗恒星之间有力学联系。用望远镜观测大熊星座 z 星，可以发现它本身就是一颗目视双星，两子星相距14角秒（1角秒是1角分的60分之一），主星大熊星座 z 1 星2.4等，伴星大熊星座 z 2 星4.0等。大熊星座 z 1 星又是最早被发现的分光双星。大熊星座 z 1 星的伴星绕主星转动的周期是20.5天，离开主星的距离只有地球到太阳距离的三分之一左右。后来，又发现大熊星座 z 2 星和大熊星座80号星也都是是分光双星。所以，这颗聚星是六合星。

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