天体物理03_光谱能够告诉我们什么精讲.pptVIP

第三讲 一、光谱能够告诉我们什么？ 二、距离的测量 一、光谱能够告诉我们什么？ 可以近似用黑体辐射来确定恒星表面温度。 黑体辐射另一重要定律：斯忒潘—玻耳兹曼定律 其中，E是单位时间单位面积的辐射能量。 例如： 一颗表面温度为30，000度的蓝星上单位面积的辐射功率是太阳的54倍，即625倍。 （1）光谱与温度 温度对谱线强度有重要影响： 温度决定了大量原子中有多大比例在激发态上，有多大比例在电离状态。因而，通过一些特征谱线进行比较，可以找到该光谱相应的温度。 光谱型 对温度和光谱关系的认识，使人们能够按照温度的高低将各种光谱整理分类。 各光谱型的颜色和主要光谱特征﹕  通过分析光谱型得到的恒星表面温度比用黑体辐射得到的更准确些。 原因: 谱线与恒星的化学成分 不同元素的原子具有不同的结构，因而有不同的特征谱线。 通过比较太阳光谱和实验室中各种元素的谱线，可以确定太阳大气的化学成分。 太阳大气： 按质量计， 约70%H, 28% He和2%重元素。 按数目计， 90.8%H, 9.1%He和0.1%重元素。 多普勒效应 （观测波长－真正波长）/真正波长＝速度/光速 小 结 黑体辐射 表面温度，单位面积辐射功率 光谱型 表面温度 吸收线强度 表面大气的化学组成 吸收线的分裂 磁场 吸收线的宽度 自转速度 二、恒星距离的测量 三角视差法 造父变星法 红移方法 德国 贝塞尔 1838年 天鹅座61星， 0.314 今测值0.294 三角视差法的局限性 A、由于受到地球大气扰动的影响，周年视差的精确测量受到限制。 B、地面望远镜的角分辨本领一般不超过0.01″。 C、Hipparcos卫星 （1989年8月发射） 角分辨率达到0.002″， 测量了距离500pc以内 约100万颗恒星的距离。 二、恒星距离的测量 三角视差法 造父变星法 红移方法 光度 L 对于温度为T的黑体辐射： 其中，L是单位时间辐射的能量，σ是斯忒藩-玻耳兹曼常数，R是恒星的半径。 （3）红移方法 恒星表面都可近似认为是黑体辐射。 视星等 视星等：公元前2世纪古希腊希帕恰斯首先用肉眼估计了星的亮度，按明暗程度分成等级（6级）。 1850年，普森注意到，星等和亮度有一定的关系，1等星比6等星大约亮100倍，相邻2个星等亮度差2.512倍。取零星等亮度E为单位1，有普森公式：m -2.5×lgE。 m为视星等 恒星得到观测者的强度与距离的平方成反比。 （离恒星距离为d1和d2的地方单位面积接受到 的功率分别是L/4πd12 和L/4πd2 2） 恒星离我们越远越暗。 例： 天狼星视星等是-1.45等，距离为2.7秒差距，绝对星等＋1.5等。 太阳视星等达到-26.7等，绝对星等才只有＋4.83等。 绝对星等 视星等不是恒星真实发光能力。 把恒星移到10秒差距处再比较它们的亮度（视星等）, 其视星等叫做绝对星等（M）。 M＝ m＋ 5－ 5lgp’’ （2）造父变星法 恒星的相对位置几乎保持不变，明亮程度也似乎不发生变化因而称它们为恒星。 造父变星： 1784年，发现仙王座δ星是变星，我国叫做“ 造父一”。造父一最亮时是3.6等，最暗时是4.3等，周期性变化（5.37天）。后来发现的造父变星越来越多， 成为一种类型－造父型变星。 事实上，恒星有很高的运动速度，有的可超过每秒一千公里；亮度也在发生变化，有各类变星，造父变星是特殊的一类。 造父变星的光变曲线： 变化周期几天至几月 * 太阳光经过棱镜后被分为七色光 波长从400nm---700nm 纳米） 依据：维恩位移定律 最大的辐射所对应的波长与辐射源的温度成反比。 如果以开尔文温标量度温度，以纳米为波长单位， 有： 维恩位移定律 太阳的 观测曲 线和 5800K 的黑体 辐射谱 的比较 太阳光谱 在太阳连续光谱的上面有许许多多的粗细不等、分布不均的暗黑线，共有2万多条。 怎样解释？？？ 连续光谱和吸收线 基尔霍夫光谱三定律 （1870年，德国物理学家基尔霍夫发现） ① 炽热的固体、液体或高压气体发出连续光谱； ② 低压稀薄炽热气体发出某些单独的明亮谱线，即发射线； ③ 较冷的气体在连续光源前面产生吸收谱线。 连续谱 发射线 吸收线 黑体 星云气体 1、太阳会产生连续光谱，它一定是非常致密（相对与稀薄气体而言）的天体，是固体、液体或者是密度极高的气体。（太阳平均密度1.409g/cm3） 2、太阳光谱上有吸收线，可以推断太阳是被一层由稀薄气体构成的大气包围着。 恒星光谱的形成： 连续光谱来自相对较热、致密的恒星内部。 吸收线来自较冷、稀薄的恒星大气。 以656.3nm的氢谱线为例。这是氢从第三能级到第二能级的跃迁谱线。所以，只