高中地理知識點(diǎn):恒星的一生

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中地理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


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)它們在天上的位置變化,因此古代人把它們認(rèn)為是固定不動(dòng)的星體。我們所處的太陽系的主星太陽就是一顆恒星。


恒星一生的歷程:

以太陽為例:
原恒星 → 主序星 → 紅巨星 → 白矮星 → 黑矮星。


質(zhì)量小于0.08倍太陽質(zhì)量:
原恒星 → 褐矮星


大于1.44倍太陽質(zhì)量:
原恒星 → 主序星 → 紅巨星 → (超)新星 → 中子星(行星狀星云)→ 黑矮星


大于8倍太陽質(zhì)量:
原恒星 → 主序星 → 紅巨星 → 紅超巨星 → 脈動(dòng)變星 → 超新星 → 黑洞/中子星 → 黑洞蒸發(fā)/黑矮星


大于120倍太陽質(zhì)量:
核聚變過于劇烈,極不穩(wěn)定,易解體



恒星的特征:


恒星的一切幾乎都取決于它最初的質(zhì)量,包括本質(zhì)特征,例如光度和大小,還有演變、壽命和最終的命運(yùn)。


年齡:


多數(shù)恒星的年齡在10億至100億歲之間,有些恒星甚至接近觀測到的宇宙年齡—137億歲。目前發(fā)現(xiàn)最老的恒星估計(jì)的年齡是136億歲。
質(zhì)量越大的恒星,壽命通常越短暫,主要是因?yàn)橘|(zhì)量越大的恒星核心的壓力也越高,造成燃燒氫的速度也越快。許多大質(zhì)量的恒星平均只有一百萬年的壽命,但質(zhì)量最輕的恒星(紅矮星)以很慢的速率燃燒它們的燃料,壽命至少有一兆年。


直徑:


由于和地球的距離遙遠(yuǎn),除了太陽之外的所有恒星在肉眼看來都只是夜空中的一個(gè)光點(diǎn),并且它們進(jìn)入到地球的光受到大氣層的擾動(dòng),在人眼中看到就是恒星在“閃爍”。太陽也是恒星,但因?yàn)楹芸拷厍蛩圆粌H看起來呈現(xiàn)圓盤狀,還提供了白天的光線。除了太陽之外,看起來最大的恒星是劍魚座R,它的是直徑是0.057角秒。
我們對恒星的了解大多數(shù)來自理論的模型和模擬,而這些理論只是建立在恒星光譜和直徑的測量上。除了太陽之外,首顆被測量出直徑的恒星是參宿四,是由亞伯特·亞伯拉罕·米歇爾森在1921年使用威爾遜山天文臺100?的胡克望遠(yuǎn)鏡完成(約450個(gè)太陽直徑)。
對地基的望遠(yuǎn)鏡而言,絕大多數(shù)的恒星盤面都太小而無法察覺其角直徑,因此要使用干涉儀望遠(yuǎn)鏡才能獲得這些恒星的影像。另一種測量恒星角直徑的技術(shù)是掩星:這種技術(shù)精確的測量被月球掩蔽時(shí)光度減弱的過程(或再出現(xiàn)時(shí)光度回升的過程),依此可以計(jì)算出恒星的視直徑。
恒星的尺寸,從小到只有20公里到40公里的中子星,到像獵戶座參宿四的超巨星,直徑是太陽的650倍,大約9億公里,但是密度比太陽低很多。目前觀測到的體積最大恒星是大犬座VY星,體積約為太陽的10億倍。


距離:


離地球最近的恒星是太陽。其次是處于半人馬座的比鄰星,它發(fā)出的光到達(dá)地球需要4.22年。
恒星的星等相差很大,這里面固然有恒星本身發(fā)光強(qiáng)弱的原因,但是離開我們距離的遠(yuǎn)近也起著顯著的作用。測定恒星距離最基本的方法是三角視差法,此法主要用于測量較近的恒星距離,過程如下,先測得地球軌道半長徑在恒星處的張角(叫作周年視差),再經(jīng)過簡單的運(yùn)算,即可求出恒星的距離。這是測定距離最直接的方法。在十六世紀(jì)哥白尼公布了他的日心說以后,許多天文學(xué)家試圖測定恒星的距離,但都由于它們的數(shù)值很小以及當(dāng)時(shí)的觀測精度不高而沒有成功。直到十九世紀(jì)三十年代后半期,才取得成功。
然而對大多數(shù)恒星說來,這個(gè)張角太小,無法測準(zhǔn)。所以測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。自二十世紀(jì)二十年代以后,許多天文學(xué)家開展這方面的工作,到二十世紀(jì)九十年代初,已有8000多顆恒星的距離被用照相方法測定。在二十世紀(jì)九十年代中期,依靠“依巴谷”衛(wèi)星進(jìn)行的空間天體測量獲得成功,在大約三年的時(shí)間里,以非常高的準(zhǔn)確度測定了10萬顆恒星的距離。
恒星的距離,若用千米表示,數(shù)字實(shí)在太大,為使用方便,通常采用光年作為單位。1光年是光在一年中通過的距離。真空中的光速是每秒30萬千米,乘一年的秒數(shù),得到1光年約等于9.46萬億公里。



恒星不永恒:



新恒星的誕生:


當(dāng)超新星爆炸時(shí),會(huì)把大部分物質(zhì)散落到太空中去,這些物質(zhì)不僅會(huì)有原先在恒星外層的氫和氦,還有碳、氧、硅、鐵等重元素,在這些物質(zhì)特別密集的區(qū)域就會(huì)分別成群地凝聚出新一代恒星,它們類似太陽或比太陽含重元素更多。我們的太陽是這些恒星中的一顆,它們被叫做第二代星。星云是構(gòu)成恒星的原料,而恒星向空間拋射的物質(zhì)也成為星云的一部分原料


恒星的生命歷程:

1、恒星也有自己的生命史:
它們從誕生、成長到衰老,最終走向死亡。它們大小不同,色彩各異,演化的歷程也不盡相同。恒星與生命的聯(lián)系不僅表現(xiàn)在它提供了光和熱。實(shí)際上構(gòu)成行星和生命物質(zhì)的重原子就是在某些恒星生命結(jié)束時(shí)發(fā)生的爆發(fā)過程中創(chuàng)造出來的。


2、恒星的壽命:
決定恒星壽命的因素只有一個(gè)——質(zhì)量!
質(zhì)量愈大,壽命愈短!

太陽可活一百億年,而天狼星的壽命卻只有幾百萬年。按比例來看,如果太陽可活七十歲,天狼星只能活三天!


3恒星的死亡:
①小質(zhì)量恒星 :紅巨星的外殼慢慢消散→中心的核壓縮成為→白矮星白矮星冷涼了,就成了黑矮星→小一點(diǎn)的恒星,默默的死去。
②大質(zhì)量恒星:一系列核反應(yīng)后,他們呈現(xiàn)洋蔥結(jié)構(gòu)→沒有了能量抵抗引力,超新星爆發(fā)→外層被炸飛,剩下的核被壓縮<中子星(10億噸/cm3)/黑洞 >→大一點(diǎn)的恒星,光輝的尾聲。



天文觀測發(fā)現(xiàn)的各種恒星:



恒星的一生:




恒星的命名:


東方:


每一顆恒星都要給它取一個(gè)名字,才能夠便于研究和識別。中國在戰(zhàn)國時(shí)代起已命名肉眼能辨別到的恒星或是以它所在星官命名,如天關(guān)星、北河二等;或是根椐傳說命名,例如織女星(織女一)、牛郎星(河鼓二)、老人星等;或根據(jù)二十八宿排列順序命名,例如心宿二等,構(gòu)成一個(gè)不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)莫?dú)立體系。

中國:


每一顆恒星都要給它取一個(gè)獨(dú)特的名字,才能夠便于研究和識別。中國在戰(zhàn)國時(shí)代起已命名肉眼能辨別到的恒星或是以它所在星官(包括三垣以及二十八宿)命名,如天關(guān)星、北河二、心宿二等;或是根據(jù)傳說命名,例如織女星(織女一)、牛郎星(河鼓二)、老人星等,構(gòu)成一個(gè)不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)莫?dú)立體系。

西方


星座的概念在巴比倫時(shí)期就已經(jīng)存在,古代的觀星人將哪些比較顯著的恒星和自然或神話等特定的景物結(jié)合,想像成不同的形狀。位于黃道帶上的12個(gè)星座就成了占星學(xué)的依據(jù),許多明顯的單獨(dú)恒星也被賦予專屬的名字,特別是以阿拉伯文和拉丁文標(biāo)示的名稱。
而且有些星座和太陽還有它們自己整體的神話 ,它們被認(rèn)為是亡者或神的靈魂,例如大陵五就代表著蛇發(fā)女怪梅杜莎。
到了古希臘,已經(jīng)知道有些星星是行星(意思是“漫游者”),代表著各式各樣重要的神?,這些行星的名字是水星、金星、火星、木星、和土星(天王星和海王星雖然也是希臘和羅馬神話中的神?,但是它們的光度暗淡,因此古代人并未發(fā)現(xiàn),它們的名字是后來才由天文學(xué)家命名的。)。
大約在1600年代,星座的名稱、范圍以及恒星的名字還是由各個(gè)地區(qū)自己命名的。1603年,德國天文學(xué)家約翰·拜耳創(chuàng)造了以希臘字母序列與星座結(jié)合的拜耳命名法,為星座內(nèi)的每一顆恒星命名。然后英國天文學(xué)家約翰·佛蘭斯蒂德發(fā)明出了數(shù)字系統(tǒng)的命名法,這就是佛蘭斯蒂德命名法。從此以后許多其他的系統(tǒng)的星表都被創(chuàng)造出來。
西方方面,1603年德國業(yè)余天文學(xué)家拜耳建議將每個(gè)星座中的恒星按照從亮到暗的順序,以該星座的名稱加上一個(gè)希臘字母順序表示。例如獵戶座α(參宿四)、獵戶座β(參宿七)(但事實(shí)上獵戶座β比獵戶座α還要亮)。如果某個(gè)星座的恒星數(shù)目超過24個(gè)希臘字母,則接續(xù)采用小寫的拉丁字母(a,b,c...),仍不足再使用大寫拉丁字母(A,B,C...)。
英國首任的天文臺長佛蘭斯蒂德創(chuàng)立了數(shù)字命名法,將星座內(nèi)肉眼可見的恒星由西向東、由北向南依序編號。

其他:


科學(xué)界唯一認(rèn)可能夠?yàn)楹阈腔蛱祗w命名的機(jī)構(gòu)是國際天文聯(lián)合會(huì)。很多的私人公司(例如:“International Star Registry”)以販?zhǔn)酆阈堑拿譃橹,但是除了購買者以外,這些名字既不會(huì)被科學(xué)界認(rèn)可,也沒有人會(huì)使用這個(gè)名字,并且有許多組織假稱為天文機(jī)構(gòu)進(jìn)行詐欺,騙取無知的民眾購買星星的名字




相關(guān)高中地理知識點(diǎn):宇宙的演化

宇宙的演化:


一般認(rèn)為,我們現(xiàn)在所知的宇宙從整體上看是泡沫狀的。宇宙是沒有中心的,其間的物質(zhì)分布也大致均勻。
1、宇宙的起源:
大爆炸理論主要觀點(diǎn)大約150億年前,我們所處的宇宙全部以粒子的形式、極高的溫度、極大的密度,被擠壓在一個(gè)“原始火球”中。大爆炸使物質(zhì)四散出擊,宇宙空間不斷膨脹,溫度也相應(yīng)下降,后來相繼出現(xiàn)在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命;艚穑菏返俜?霍金,廣泛尊崇為繼愛因斯坦之后最杰出的科學(xué)家。黑洞理論和“大爆炸”理論的創(chuàng)立人,著名的《時(shí)間簡史》的作者。17歲的霍金患病后只能永遠(yuǎn)坐在輪椅上并且失去了語言能力,這位全身只有三個(gè)手指能動(dòng)的殘疾人,卻依靠驚人的毅力完成了一系列驚人的關(guān)于大爆炸和黑洞的理論。
2、宇宙的變化發(fā)展:
所有的星系都在遠(yuǎn)離我們而去。星系間的距離在不斷地?cái)U(kuò)大。星系離我們越遠(yuǎn),運(yùn)動(dòng)的速度越快。
3、宇宙的將來:
永遠(yuǎn)膨脹下去,不斷地?cái)U(kuò)大,我們將看到所有星系的星球老化、死亡,剩下我們孤零零的,在一片黑暗當(dāng)中;蛘邥(huì)塌縮而在大擠壓處終結(jié)。



宇宙演化三階段:


根據(jù)大爆炸宇宙學(xué)模型的觀點(diǎn),宇宙150億年的演化過程分為三個(gè)階段。大爆炸的整個(gè)過程大致是這樣的:大約150億年前,宇宙內(nèi)的所存物質(zhì)和能量都聚集到了一起,并濃縮成很小的體積,溫度極高,密度極大。突然,這個(gè)體積無限小的點(diǎn)在四大皆空的“無”中爆炸了,時(shí)空從這一刻開始,物質(zhì)和能量也由此產(chǎn)生,這就是宇宙創(chuàng)生的大爆炸。人們將大爆炸的瞬間定作宇宙年齡“零”時(shí)。


1、第一個(gè)階段是宇宙的極早期。
宇宙處在這個(gè)階段的時(shí)間特別短,短到以秒來計(jì),稱為“太初第一秒”。剛剛誕生的宇宙是極其熾熱、致密的,隨著宇宙迅速膨脹,溫度急速下降。宇宙年齡為百分之一秒時(shí),溫度降到1000億攝氏度;宇宙年齡為1秒時(shí),溫度繼續(xù)下降,但仍高達(dá)100億攝氏度以上,宇宙處于一種極高溫、高密的狀態(tài),當(dāng)時(shí)除氫核——質(zhì)子外,沒有任何別的化學(xué)元素,只有由質(zhì)子、中子、電子、光子等基本粒子混合而成,成為熱平衡狀態(tài)下的“宇宙湯”。


2、第二個(gè)階段是化學(xué)元素形成階段。
大約經(jīng)歷了數(shù)千年。在“宇宙湯”中,原先只有中子和質(zhì)子等基本粒子,在3分鐘時(shí)中子和質(zhì)子之比為1:6。隨著整個(gè)宇宙體系不斷膨脹,溫度很快下降。當(dāng)溫度降到10億度左右時(shí),中子開始失去自由存在的條件,化學(xué)元素從這一時(shí)期開始形成。中子和質(zhì)子開始核聚變過程,所有的中子迅速合成到由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成的氦核中,余下的質(zhì)子就成了氫原子核。這一時(shí)期還合成了其它輕元素,如氘、氚、鋰、鈹、硼等,數(shù)量較少。各種輕元素的豐度——即與氫的比例在宇宙各處都是一定的。當(dāng)溫度進(jìn)一步下降到100萬攝氏度時(shí),早期形成化學(xué)元素的過程就結(jié)束了。此時(shí)宇宙間的物質(zhì)主要是這些比較輕的原子核和質(zhì)子、電子、光子等,光輻射很強(qiáng),但是沒有星體存在。


3、第三個(gè)階段是宇宙形成的主體階段。
這個(gè)階段的時(shí)間最長,至今我們?nèi)?a href='http://www.yy-art.cn/rensheng/shenghuo/' target='_blank'>生活在這一階段中。這一階段起始于溫度降到幾千攝氏度時(shí),此時(shí)上述各種原子核開始與電子結(jié)合為中性原子,這一過程稱為復(fù)合。由于溫度的降低,輻射也逐步減弱,宇宙間主要是氣態(tài)物質(zhì),這些物質(zhì)的微粒相互吸引、融合,形成越來越大的團(tuán)塊。又過了幾十億年,中性原子在引力作用下逐漸聚集,先后形成了各級天體。氣體逐漸凝聚成星云,并逐漸演化成星系、恒星和行星,再進(jìn)一步形成各種各樣的恒星體系,成為我們今天所看到的五彩繽紛的星空世界。在個(gè)別天體上還出現(xiàn)了生命現(xiàn)象,人類也終于在地球上誕生了。



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