科普天文学（完美版）课件两篇

通识课天文学概论教师：马素丽1.1.5太阳系的物质分布太阳系物质分布的六重界限天文单位是指地球到太阳的平均距离。天文单位（英文：AstronomicalUnit，简写AU）,一天文单位约等于1.496亿千米。VI奥尔特彗星云（2万－20万AU)V日球（100AU）IV柯伊伯带（30－50AU）III类木行星（5.2－30AU）II小行星带(2.17－3.64AU)I类地行星（0.39－1.52AU）I类地行星水、金、地、火4颗行星，空间范围0.39～1.52AU，

体积和质量都比较小，密度较大，温度较高，有坚硬的岩石外壳，没有光环，一共只有3颗卫星，地球一颗，火星两颗。

小行星带（Asteroidbelt）是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域。分布着几千万个以岩石为主要成分的小行星。小行星带内最大的三颗小行星分别是智神星、婚神星和灶神星，平均直径都超过400公里；在主带中仅有一颗矮行星—谷神星II小行星（Asteroid）带关于小行星的来源：

一种观点认为，火星和木星之间存在过一颗大行星，后来爆炸成小块，形成了小行星群。

另一种观点认为，小行星起源于原始星云，原始星云在逐渐形成太阳和太阳系的行星的时候，有一部分星云演化不健全，形成小行星群。

最新的发现表明，小行星也可有卫星，如直径243千米的大力神星就有一颗直径为45.6千米的卫星，两者相距977千米。小行星逐渐接近地球(示意图)

矮行星或称“侏儒行星”，体积介于行星和小行星之间，围绕太阳运转，质量足以克服固体应力以达到流体静力平衡（近于圆球）形状，没有清空所在轨道上的其他天体，同时不是卫星。矮行星谷神星（Ceres）是太阳系中最小的、也是唯一一颗位于小行星带的矮行星。由意大利天文学家皮亚齐发现，并于1801年1月1日公布。谷神星的直径约950千米，是小行星带之中已知最大最重的天体，约占小行星带总质量的三分之一。提丢斯-波得定则

1764年德国的一位中学教师提丢斯发现行星的排列有一个规律：如果令土星到太阳的距离为100个单位，那么：水星离太阳4+0=4个单位金星离太阳4+3=7个单位地球离太阳4+6=10个单位火星离太阳4+12=16个单位?离太阳4+24=28个单位木星离太阳4+48=52个单位土星离太阳4+96=100个单位

当时在离太阳28个单位处并未发现有行星。柏林天文台台长彼得把提丢斯的想法总结成为

提丢斯－彼得定则，可写成如下的数学公式：Rn=0.4+0.3×2n-2III类木行星木、土、天、海4颗行星，空间范围5.2～30AU，体积和质量都很大，密度较小，温度较低，没有坚硬的岩石外壳，大区层下面是液态氢组成的海洋。都有光环和许许多多的卫星。IV柯伊伯带柯伊伯带是一种理论推测认为短周期彗星是来自离太阳30—50天文单位的一个环带。早在上世纪50年代，柯伊伯和埃吉沃斯（Edgeworth）就预言：在海王星轨道以外的太阳系边缘地带，充满了微小冰封的物体，它们是原始太阳星云的残留物，也是短周期彗星的来源地。位于太阳系的尽头，其名称源于荷兰裔美籍天文学家柯伊伯（Kuiper）。柯伊伯带1950年，荷兰天文学家奥尔特（J.H.Oort)作了彗星轨道的统计研究，发现轨道半径为3万至10万天文单位的彗星数目很多，他推算那里有个大致球层状的彗星储库，有上千亿颗彗星。1988年邓肯（M.Duncan）证明，柯伊伯带是短周期彗星的主要源。日球

日球，是太阳风粒子能到达的区域，最远到100AU，

完全笼罩着所有大行星和柯伊伯带，成球状分布，太阳在位于。在最初的一百亿英里的半径内，太阳风以每小时百万公里的速度移动。当他开始与星际物质碰撞时至停止之前，其速度已经降至亚音速，形成终端激波；与星际物质达到平衡之处称为太阳层顶（heliopause）。日球与太阳的距离在80到100天文单位。奥特云距离太阳大约2万—20万天文单位。奥特云是太阳系外围的一圈巨大冰天体形成的球形云，这里环绕着无数彗星。公元1950年由荷兰天文学家简·奥特首次发现。奥特云也被称为原彗星云区，简·奥特教授估计该区域至少有两百万颗以上的原始彗星，但其总质量比地球质量还要小，绕太阳一周需几百万年。奥尔特彗星云彗星（Comets）Mostlyobjectsinhighlyellipticalorbits,occasionallycomingclosetothesun.Icynucleus,whichevaporatesandgetsblownintospacebysolarwindpressure.

彗星是太阳系里一种比较特殊的天体，当它远离太阳时呈现为一个云状小斑点，接近太阳时它会长出尾巴，越靠近太阳，尾巴越大、越长。

彗星中最著名的是哈雷慧星，因为它是被预言回归的周期彗星。

彗星质量主要集中在彗核内，彗核的大小约为数千米，彗核的密度约为1克/厘米³，而彗尾物质极为稀薄，约为地面空气密度的十亿分之一。哈雷(Halley)彗星的核流星和陨星

夜晚，人们有时会看到一道亮光划破夜空，这就是常见的流星现象

在太阳系空间存在无数尘粒和小固体块，总称为流星体。它们都绕太阳公转，地球绕太阳公转时常会和流星体相遇，它们闯入地球大气层后，摩擦生热、燃烧、发光。流星

质量在5千克以上的流星体在停止发光时还会有残余的未气化部分，假如它落到地面上就称为陨星。

除了单个、零星的流星外，还有一类周期性流星，在每年大致相同的日子里，可以看到较多流星从天空某一点向外辐射状射出，这种现象又叫做流星雨。狮子座流星雨1.2恒星世界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。恒星都是气体星球。晴朗无月的夜晚，且无光污染的地区，一般人用肉眼大约可以看到6000多颗恒星，借助于望远镜，则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有1500-2000亿颗。1.2.1恒星的星等星等（magnitude）是恒星亮度等级。用数字表示，记为m。星越亮，星等数越小。星等首先由古希腊天文学家喜帕恰斯（Hipparchus）提出。天文学上规定，星的明暗一律用星等来表示，星等数越小，说明星越亮，星等数每相差1，星的亮度大约相差2.5倍。天空中有一等星21颗，二等星有46颗，三等星134颗，四等星共458颗，五等星有1476颗，六等星共4840颗，共计6974颗。（目视星等）喜帕恰斯（依巴谷）（Hipparchus）

公元前2世纪，古希腊有一位天文学家叫喜帕恰斯Hipparchus)，他在爱琴海的罗得岛上建起了观星台，他对恒星天空十分熟悉。一次，他在天蝎座中发现一颗陌生的星。他决定绘制一份详细的恒星天空星图。

公元前129年，一份标有1000多颗恒星精确位置和亮度的恒星星图终于在他手中诞生了。为了清楚地反应出恒星的亮度，喜帕恰斯将恒星亮暗分成等级。他把看起来最亮的20颗恒星作为一等星，把眼睛看到最暗弱的恒星作为六等星。在这中间又分为二等星、三等星、四等星和五等星。喜帕恰斯在2100多年前奠定的“星等”概念基础，一直沿用到今天。

依巴谷利用自制的观测工具，并创立三角学和球面三角学，测量出地球绕太阳一圈所花的时间约365.25-1/300天，与正确值只相差六分钟；他更算出一个朔望月周期为29.53058天，与现今算出的29.53059天十分接近。恒星的命名有多种方法，最通用的是划分星座的命名法。星座名称大多沿用古希腊的教法，以神话中的人物多动物命名。1.2.2恒星的命名巴耶恒星名一般有两种写法。第一种是全写，如AlphaCanisMajoris（天狼星）及BetaPersei（大陵五）；另一种是简写，即小阶希腊字母加星座的三字母标准简写，如αCMa及βPer。巴耶恒星命名法（Bayerdesignation）是由约翰·巴耶（JohannBayer）在其《测天图》（Uranometria，1603年）中所提出的恒星系统命名法。根据这命名法，一颗恒星的名字由两部份所组成：前半部为一希腊字母，后半部则是恒星所处星座的属格。原则上一个星座之中最光的那一颗星就会被称为α，第二光的就会是β，接着就是γ、δ……如此类推。希腊字母只有廿四个，要命名同一星座中更多的星时，巴耶就利用小阶拉丁字母，然后就是大阶拉丁字母。希腊字母

希腊字母是希腊语所使用的字母，也广泛使用于数学、物理、生物、天文等学科。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天鹰座赤道6522270AraAraeAra天坛座南天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猎犬座北天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半人马座南天106009150CepheusCepheiCep仙王座北天5882760CetusCetiCet鲸鱼座赤道123104100八十八星座之一这个雕像涉及了天鹰座和水瓶座两个故事。传说伽倪墨得斯是特洛伊的王子，有一天，他替父亲看羊时，宙斯在天空经过，一见伽倪墨得斯即对他迷恋，宙斯变身成一只鹰掳走伽倪墨得斯到奥林匹斯山，此鹰就是天鹰座，而伽倪墨得斯从此成为宙斯身旁的倒酒僮。由于天后赫拉的妒忌，使计陷害，让宙斯以为伽倪墨得斯要和侍女私奔，气得要处死他。然而，就在射手奇伦射出那致命一箭的刹那，侍女海伦挡在了伽倪墨得斯的胸前!眼看奸计没能得逞，赫拉恼羞成怒之下，将伽倪墨得斯变成了一只透明的水瓶，要他永生永世为宙斯倒水。然而，水瓶中倒出来的却是眼泪!众神无不为之动容，于是宙斯便将伽倪墨得斯封在了天上，成为了水瓶座（一个忧伤的故事，赫拉一如既往的嫉妒，希腊同性恋的起源话）。ChamaeleonChamaeleonisCha蝘蜓座南天1327920CircinusCirciniCir圆规座南天938520ColumbaColumbaeCol天鸽座南天2705440ComaBerenicesComaeBerenicesCom后发座赤道3864253CoronaAustrilisCoronaeAustrilisCrA南冕座南天1288025CoronaBorealisCoronaeBorealisCrB北冕座赤道1797320CorvusCorviCrv乌鸦座赤道1847015CraterCraterisCrt巨爵座赤道2825320CruxCrucisCru南十字座南天688830CygnusCygniCyg天鹅座北天80416150DelphinusDelphiniDel海豚座赤道1896930DoradoDoradusDor箭鱼座南天1797220DracoDraconisDra天龙座北天10830880EquuleusEquuleiEqu小马座赤道728710EridanusEridaniEri波江座赤道113806100FornaxFornacisFor天炉座赤道3984135GeminiGeminorumGem双子座赤道5143070GrusGruisGru天鹤座南天3664530HerculesHerculisHer武仙座赤道122505140HorologiumHorologiiHor时钟座南天2495820HydraHydraeHya长蛇座赤道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狮子座赤道9471270LeoMinorLeonisMinorisLMi小狮座赤道2326420LepusLeporisLep天兔座赤道2905140LibraLibraeLib天秤座赤道5382950LupusLupiLup豺狼座南天3344670LynxLyncisLyn天猫座北天5452860LyraLyraeLyr天琴座北天2865245MensaMensaeMen山案座南天1537515MicroseopiumMicroacopiiMic显微镜座南天2106620MonocerosMonocerotisMon麒麟座南天4833585MuscaMuscaeMus苍蝇座南天1387730NormaNormaeNor矩尺座南天1657420OctansOctantisOct南极座南天2915035OphiuchusOphiuchiOph蛇夫座赤道94811100OrionOrionisOri猎户座赤道59426120PavoPavonisPav孔雀座南天3784445PegasusPegasiPeg飞马座赤道112107100PerseusPerseiPer英仙座北天6152490PhoenixPhoenicisPhe凤凰座南天4693740PictorPictorisPic绘架座南天2475930PiscesPisciumPsc双鱼座赤道8891475PiscisAustrinusPiscisAustriniPsA南鱼座赤道2456025八十八星座之三猎户座（Orion）是一个非常显著的星座，也许是夜空中最出名的一个。全世界的人都能看到它那些分布在天赤道上耀眼的星，也是各地人都认得的星座。形如猎人俄里翁站在波江座的河岸，身旁有他的两头猎犬大犬座和小犬座，与他一起追逐著金牛座。一些其他的猎物如天兔座都在他的附近。奥赖温PuppisPuppisPup船尾座赤道67320140PyxisPyxidisPyx罗盘座赤道2216525ReticulumReticuliRet网罟座南天1148215SagittaSagittaeSge天箭座赤道808620SagittariusSagittariiSgr人马座赤道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六分仪座赤道3144725TaurusTauriTau金牛座赤道79717125TelescopiumTelescopiiTel望远镜座南天2525730TriangulumTrianguliTri三角座赤道1327815TriangulumAustraleTrianguliAustralisTrA南三角座南天1108320TucanaTucanaeTuc杜鹃座南天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飞鱼座南天1417620VulpeculaVulpeculaeVul狐狸座赤道2685545八十八星座之四宙斯与欧罗巴相恋的故事。被宙斯的妻子赫拉知道了，这让赫拉非常的生气！宙斯就赶紧去找欧罗巴，带着欧罗芭飞越爱琴海，来到克里特岛。而宙斯为纪念那表白的地方，就以公主的名字欧罗芭做为那块土地的名字。那土地正是今天的欧洲大陆。而且当初宙斯化身的金牛，也列入天上的群星之中，成为了金牛座。专门编制的星表编号命名BD德国波恩天图星表;例：SD+36°2147赤纬+36°GC总星表NGC星云星团新总星表M法国梅西叶星表……

恒星的命名（2）中国古代取得了大量天体测量成果，为后人留下了很多珍贵的星图、星表。星表是把测量出的恒星的坐标加以汇编而成的。大约在公元前四世纪的战国时代，魏人石申编写了《天文》一书共8卷，后人称之为《石氏星经》。虽然它到宋代以后失传了…我国古代把星空分为若干区域，称为星官或星宿，类似于现在的星座。隋代，我国对于星空的区域划分已经基本上固定下来，并且一直沿用到近代。这就是著名的三垣四象二十八宿。三垣是将北极周围的天空星象分为紫微垣，太微垣和天市垣三个区域。四象是指东方苍龙、西方白虎、南方朱雀和北方玄武。其中玄武是龟的意思。在四象的基础上，把每一象分为七段，第一段叫做"宿"，一共二十八宿，环天一周。二十八宿的位置正好是月球运行经过的地方，月球绕地公转的周期是27天多，一天约经过一宿。所以二十八宿就不仅仅是星空区划了，它还成为制订历法的根据。1.2.3恒星的运动距离恒星叶同行星一样有自转和公转的运动。银河系恒星的公转是绕银河系核心的运动。太阳系带着它的家庭成员绕银河系核心公转，速度纬250千米／秒，比地球绕太阳公转运动的速度快8倍。恒星之间也有很大的相当运动，但比起遥远的距离来说是微不足道的。恒星的距离恒星的距离用光年计算——光一年走过的路程。恒星距离的测定：

恒星视差最常使用周年视差来测量，定义是从地球和太阳看见的恒星位置在角度上的差异，也就是一颗恒星在地球绕太阳轨道平均半径对角上的差别。1秒差距(3.26光年)的定义是周年视差为1角秒的距离。周年视差一般是观察在一年的不同时间里，通过地球在轨道上移动测量的恒星位置。周年视差的测量是第一个可靠的测量最接近的恒星距离的方法。第一次成功测量出的恒星视差是白塞耳在1838年使用量日仪测出的天鹅座61。视差法：视差通常是由地球在轨道上不同的位置，导致观察到近距离的恒星相对于遥远的天体移动到不同位置获得的。经由观察视差，测量角度和利用三角学，可以测量不同物体在空间中的距离，通常是恒星，但在太空中的其它天体也可以。1.2.3恒星的体积和质量体积测量恒星圆面所张的角度（角直径），再根据距离计算真实的直径。常用方法有：干涉法月掩星法光度法恒星直径差别极为悬殊，超巨星比太阳大1000倍，白矮星直径只有太阳百分之几。质量方法：是了解恒星的光谱。是测量恒星的光度。研究食分光双星（能精确测定恒星的质量）恒星的质量差别较小。目前已知质量最大的恒星是人马座LBV1806－20，为太阳质量的150倍，质量最小的是鲸鱼座UV星为太阳质量的8％。1.3银河星系和河外星系银河（MilkyWay）：银河在中国古代又称天河、银汉、星河、星汉、云汉，是横跨星空的一条乳白色亮带，由一千亿颗以上的恒星组成。是横跨星空的一条淡淡发光的带，银河在天鹰座与天赤道相交，在北半天球。银河在天球上勾画出一条宽窄不一的带，称为银道带，它的最宽处达30°，最窄处只有4°～5°，平均约20°，这只是银河系中的一部分。银河不是银河系，而是银河系的一部分。投影在天上时，地球上所能看到的亮带。

银河是由密集的恒星组成的。为什么只有这一“带形”天区的恒星最密集呢？依据希腊神话，银河是赫拉在发现宙斯以欺骗的手法诱使他去喂食年幼的赫尔克里斯因而溅洒在天空中的奶汁。另一种说法则是赫耳墨斯偷偷的将赫尔克里斯带去奥林匹斯山，趁著赫拉沉睡时偷吸他的奶汁，而有一些奶汁被射入天空，于是形成了银河。银河系原来是由1000多亿颗恒星组成一个透镜形的庞大的恒星体系，我们太阳系就在这个体系之中。

银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘，叫做银盘，银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域恒星高度密集，其中心有一个很小的致密区，称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统，其中物质密度比银盘中低得多，叫作银晕。银晕外面还有银冕，它的物质分布大致也呈球形。银河系之外是和银河系同样级别的天体集团，称为星系（galaxy）河外星系大麦哲伦星系(LargeMagellanicCloud,LMC)是著名的河外星系之一，是不规则矮星系，它是银河系众多卫星星系中质量最大的一个。仙女座星系AndromedaGalaxy第四章

恒星

恒星的位置看来固定不变，因而古人称之为“恒”星，即固定不动的星。一般来说，恒星都是气体球，没有固态表面，通过自身引力聚集而成。它区别于行星的一个重要性质是它自己能够强烈发光。太阳是一颗恒星。恒星是指由内部能源产生辐射而发光的大质量球状天体。参数变化范围质量M10-1M⊙≤M≤102M⊙

半径R10-3R⊙≤R≤103R⊙

表面温度T103K≤T≤105K光度L10-4L⊙≤L≤106L⊙

M⊙是太阳的质量，R⊙是太阳的半径，L⊙为太阳的光度。对恒星的研究表明：恒星主要是由氢组成的气体球。氢聚变成氦而放出能量，然后氦又可聚变成更重的元素放出能量，因此恒星的化学组成同她得年龄有关。恒星的信息源

恒星具有极高的温度，有大量的激烈运动着的电离的电子，发出强大的电磁波辐射（电磁波是原子中的电荷作变速运动时产生的）。波长范围从最长的无线电波到最短的γ射线。电磁波：可见光其他信息源：宇宙线、中微子、引力波、射电波、X射线、γ射线、红外线来自恒星以及其他天体的辐射穿过地球大气层是，很多波段都被大气分子吸收掉了。屏蔽紫外线的主要是大气中得臭氧层和氧原子、氧分子、氮分子；屏蔽一部分红外线的主要是大气中得水分子和二氧化碳分子。有两处透明窗口：光学窗口和无线电窗口，为人类天文学的发展提供了必要地信息通道。

光学窗口：0.35~22微米可见光和一部分红外线（17~22微米半透）。

无线电窗口：1毫米~30米的无线电波段。不同波长的电磁波，其光子多具有的能量是不同的。光子的能量E与波长的关系λ的关系为式中c是传播速度，焦耳

秒称为普朗克常数。波长愈短，能量愈高。电磁波在本质上是相同的，仅在波长频率和光子能量方面有所差别。（c是传播速度）波长不同的电磁波在真空中得传播速度都一样。波长λ和频率ν之间满足公式波长愈短，频率愈高。不同波长的电磁波也可以用频率来表示，换算公式频率波长赫兹微米波长和光子能量之间有固定的关系，电磁波谱有事也用光子能量来描述。光子能量的单位常用电子伏特（eV）来表示。电子伏特是一个电子通过1伏特电位差时获得的能量，1电子伏=1.6022x10-19焦耳。电子伏在无线电波段常用频率；在光学波段常用波长；在X射线和γ射线波段用光子能量来描述.4.1恒星参数的测定

4.1.1.恒星的距离

恒星离我们非常遥远，除太阳外，离我们最近的恒星是半人马座比邻星，距离约为4×1013千米，4.22光年。天文学上常用的距离单位：①天文单位，即日地平均距离，为1AU=149597870千米=1.49597870×1011米②光年，光在一年中走过的距离，1l.y.=0.946053×1016米③秒差距，周年视差为1″对应的距离，1pc=3.08568×1016米1光年=0.307秒差距1秒差距=206265AU周年视差π=1''的恒星与地球的距离r为206265AU，这个距离定义为1秒差距（1pc）。秒差距（Parsec,缩写pc）测定恒星距离最基本的方法是三角视差法，此法主要用于测量较近的恒星距离。然而对大多数恒星说来，这个张角太小，无法测准。所以测定恒星距离常使用一些间接的方法，如分光视差法、星团视差法、统计视差法以及由造父变星的周光关系确定视差，等等。这些间接的方法都是以三角视差法为基础的。恒星距离的测定恒星的距离是借助于测定周年视差而获得的

r=a/π太阳到恒星的距离为r,单位为光年或秒差距日地平均距离为a，单位为天文单位恒星的周年视差为π，单位为弧秒三角视差法测距离三个著名恒星距离名称视差距离比邻星0.76

″4.3光年织女星

0.12″27光年天狼星0.37″8.8光年光速：c=3.0x108m/s最快飞机速速：v=1.0x108m/h=3.0x104m/s

光度为恒星的能量发射率，即整个星面每秒释放的能量，用L表示。他在国际单位的典型表示法式是瓦特(Watt)，在c.g.s.制是尔格/秒，或是以太阳光度来表示，也就是以太阳辐射的能量为一个单位来表示。太阳的光度是3.827×1026瓦特。

一颗恒星的光度决定于恒星的表面温度和表面积——较大的恒星比同温度的较小恒星辐射更多的能量，所以，表面温度相同(因而颜色相同)的两颗恒星可能有极不相同的光度，而光度相同的两颗恒星可能有完全不同的表面温度(和颜色)。

光度是与距离无关的真实常数，亮度则明显的与距离有关，而且是与距离的平方成反比，亮度通常会以视星等来量度，那是一种对数的关系。4.1.2恒星的光度、照度和和星等光度（luminosity）

恒星看起来的明暗程度称为视亮度，简称亮度，就是指照度，用E表示。

照度是每单位面积所接收到的光通量。SI制单位是勒克斯(lx=lux)，1(勒克斯)=1(流明/平方米)。对于接受天体辐射的人眼或仪器来说，单位时间入射到其单位面积的能量。表示某处感应器感应到的恒星的能量。照度（Illuminance）

在天文学上，星的亮度用星等表示。古人按照星的明暗程度把星星分为6个亮度等级，天球上约20颗最亮的星称为一等星，肉眼刚刚能看到的星称为六等星。通常以拉丁字母m表示星等。这个星等系统原则上保留到现在，并给予标准化后推广到特别亮的天体以及肉眼看不见但用望远镜能看见的暗星上去。

星等是衡量天体光度的量。在不明确说明的情况下，星等一般指目视星等。为了比较天体的发光强度，采用绝对星等。绝对星等M的定义是，把天体假想置于距离10秒差距处所得到的视星等。若已知天体的视差π（以角秒计）和经星际消光改正的视星等m，可按下列公式计算绝对星等：M=m+5+5lgπ。对应不同系统的视星等有不同的绝对星等。天体光度测量直接得到的星等同天体的距离有关，称为视星等，它反映天体的视亮度。一颗很亮的星可以由于距离远而显得很暗（星等数值大）；而一颗实际上很暗的星可能由于距离近而显得很亮（星等数值小）。对于点光源,则代表天体在地球上的照度。星等常用m表示。对应不同探测器有各种星等系统。星等（magnitude）星等系统：目视星等、照相星等、光电星等视星等绝对星等4.1.3恒星的大小、质量和密度

恒星的真直径可以根据恒星的视直径（角直径）和距离计算出来。常用的干涉仪或月掩星方法可以测出小到0.01的恒星的角直径，更小的恒星不容易测准，加上测量距离的误差，所以恒星的真直径可靠的不多。根据食双星兼分光双星的轨道资料，也可得出某些恒星直径。对有些恒星，也可根据绝对星等和有效温度来推算其真直径。星名视差(弧秒)角直径（弧秒）线直径（太阳直径为1）猎户座α0.005″0.047″1000鲸鱼座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太阳1.00天狼B0.375″0.000077″0.044范玛伦星0.235″0.000019″0.009观测结果：恒星的直径相差很大，大的有太阳直径的几百倍甚至一两千倍，小的只有不到太阳直径的十分之一。

恒星的质量是很重要的一个参量，但是除太阳外，目前只能对某些双星进行直接测定，其他恒星的质量都是间接得到的，如通过质光关系来测定的。4.1.4恒星的质量 1、测定双星质量的基本原理是依据开普勒第三定律——双星系统的总质量与轨道半长径的立方成正比，与轨道周期的平方成反比结合天体测量法测出两子星相对质心的距离

和,则可知两子星的质量比从而可求出每个子星的质量２、质光关系：

对于质量大于0.2M⊙的主序星，恒星的质量和光度之间有很好的统计关系，称之为“质光关系”。恒星的质量越大，其对应的光度越强。一般符合如下关系

1924年爱丁顿从理论上导出绝对光度为L的恒星与其质量M有L=kM3.5的简单关系,其中k为常数。 lg(L/L⊙)=3.8lg(M/M⊙)+0.084.2恒星光谱及其相关性质

太阳的光谱是红、橙、黄、绿、青、靛、紫七色，原因是什么呢？

4.2.1光谱概念的物理基础

量子力学创立于20世纪初，是研究电子、质子、中子以及原子和分子内其他亚原子粒子运动的一门科学。相对于量子力学，牛顿力学称为经典力学。利用牛顿力学，人们认识了太阳系。同样，人们想象一个原子就是一个小太阳系：核在中心，电子在固定的轨道绕核“公转”。但按照量子力学的说法，原子中没有电子运动的轨道，只能说电子可能出现在什么地方。天文学包括天体力学、天体物理学等数十个分支和量子力学的建立，使人们能正确地认识微观世界，爱因斯坦狭义相对论和广义相对论的建立改变了人们对时间和空间本质的认识，同时也给了天文学家更深入认识恒星和天体的一个理论工具。4.2.2恒星光谱与氢原子谱线光谱有连续光谱，线光谱和带光谱。太阳光谱其实并不是一条连续的光带，而是带有许多暗线条

氢原子光谱（巴尔默系，背景彩色是为了表示三条光谱线的位置而加进去的）。

4.2.3

光谱在恒星研究中的应用 1、确定恒星的化学组成 2、确定恒星的温度 3、确定恒星的视向速度和自转光谱型颜色表面温度（开）典型星O蓝40000~25000参宿一B蓝白25000~12000参宿五A白11500~7700织女星F黄白7600~6100小犬座αG黄6000~5000太阳K橙4900~3700牧夫座αM红3600~2600心宿二恒星光谱的分类

4.2.4恒星的光谱、颜色和表面温度之间的关系Oh!BeAFairGirlKissMe.4.2.5恒星的赫罗图丹麦科学家赫茨普龙(E.Hertzsprung)于1911年，天文学家罗素（H.N.Russell）于1913年，分别的绘制了恒星的光谱—光度图。Innerradiative,outerconvectivezoneInnerconvective,outerradiativezoneCNOcycledominantPPchaindominant4.3变星和新星变星：亮度在较短时期内有显著变化的星为变星。新星:有少数星的亮度可在几天内猛增几万倍，较原有星等减少10-14等，把这些突然爆发的星称为新星。超新星:超新星的爆发规模比新星还要大，它发亮时亮度的增幅为新星的数百至数千倍，抛出的气壳速度可超过104km/s。是所有变星中最壮观的一类，是恒星的灾变性爆发。辐射能估计为1042~1043J,抛出的物质质量达1~10m⊙,动能达1043~1044J。4.3.1造父变星造父变星又称长周期造父变星或经典造父变星，是脉动变星的一种，这类变星的亮度变化是周期性的，一般周期在1.5～80天之间。周光关系：周期和绝对星等之间的关系。造父变星的平均绝对星等M与其周期的对数lgP近似成