第175章 恒星下
另一个我说道在地球上确定恒星的位置,只需要确定其在天球上的坐标和距地球距离即可。
确定恒星在天球上的坐标,通常需要规定天球坐标系。
一般有地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系和银道坐标系等。
所有天球坐标系都规定了基本轴、基本点和度量方向范围。
现在有了大规模巡天数据,获得恒星的天球坐标很容易。
难点在于测量恒星距离。
测量恒星距离有几种方法:三角视差法、分光视差法、造父视差法、标准烛光法等。
三角视差法指比较不同时间(一般是半年)拍摄的同一天区的照片进行比对,测出因为地球公转导致的恒星周年位置变化,再用解三角形的方法算出距离。
由于测角精度受到0‘’01的限制,三角视差法只适用于距离小于100秒差距的恒星。近些年一些高精度天文观测卫星的发射,可以把精度进一步提高。
已测出三角视差的恒星约有10,000颗。分光视差是用分光技术,得出恒星的光谱,再用光谱中的某些特征推知恒星的绝对星等,最后用距离模数公式算出距离。
恒星光谱中的氢巴尔末线的宽度、一些金属元素例如锂、钙、钾、镁的谱线强度都和绝对星等有关。
对于较远的恒星,分光视差法的精度还是不错的。
已测的分光视差数据的恒星约有60,000颗。
造父视差法是利用造父变星距离测定恒星所在星团或星系的距离。
造父变星是一类存在严格周光关系的变星。
造父变星的距离根据光度和周期就可以算出。
在测定河外星系距离时,只要找到了其中一颗造父变星,就能很方便地估计该星系的距离。
标准烛光法是利用ia型超新星测量遥远星系的距离。
ia型超新星的光度是恒定的,因此只要在河外星系中找到ia型超新星,这个星系的距离就能很方便地测出。
对于更远的星系(15g秒差距开外)则只有利用哈勃关系测距比较准确。
如果还有更遥远的星系,那么天文学家目前也无力测出其距离。
恒星在三维空间中的运动,需要三个参量来描述。
沿视线方向的运动称作视向速度;在与视线垂直平面(天球)上的运动称作自行。
由于距离遥远,恒星的自行可以考虑为匀速直线运动,单位取角秒/年。
自行值的大小显然与恒星的远近有关。
目前已知自行最快的是巴纳德星,为103角秒/年,而它距地球59光年。
精确测定恒星的自行非常困难,天文学家所用的方法也是拍摄同一天区不同时间的图片,时间间隔几年到几十年不等。
恒星的视向运动有趋近和远离两种可能。
天文学家采用多普勒效应,利用恒星光谱某些特定的谱线的位移来判定其蓝移或红移的大小。
在可见光范围内,不同波长的光给人眼视觉感受不同。
各种频率的光混合在一起,给人眼的感受就是白光。
如果某种频率的光波占比较大,混合光就偏显某种颜色。
太阳光是偏黄的白光,天空的蓝色是由于地球大气层偏重于散射蓝光造成的。
恒星颜色的不同也是其辐射波长的比例各不相同。
辐射通过介质时会发生折射,频率不同,折射率就不同。
当一束平行的太阳光射入空中一小水滴时,波长最短的红光,在水珠中的折射率最小,使得其出射光线与入射光线构成最大夹角,而波长最短的紫光,在水珠中的折射率最大,这就形成了彩虹。
同理,利用棱镜可以得到太阳的七色光,这就是光谱。
最早的光谱就是把棱镜放到望远镜前得到的。
我说道所谓稳定就是指恒星处于流体静力学平衡和热力学平衡状态,这种状态下,恒星内部每部分受到的引力和压力相平衡,表面辐射损失的能量和内部传递到表面的能量相平衡,因此恒星的光谱、温度、光度、体积和质量保持相对不变。
另一个我说道主序星是恒星一生中处于稳定阶段的恒星。恒星在这个阶段停留的时间占整个寿命的90以上,相当于人类的青壮年阶段。主序星内部的化学成分基本相同,能源机制也基本类似。
在恒星演化早期,恒星的能源机制还没有成熟,因此它们处于主星序的右边。
当恒星演化到晚期,内部的化学成分和能源机制都发生了较大的变化,恒星因此与主星序分道扬镳。
主序星的光度大约和质量的35-4次方成正比,这一规律被称为质光关系。
质量是恒星最重要的物理量,它经常决定了恒星的未来。
恒星在主星序停留的时间取决于质量:质量大的停留时间短,质量小的停留时间长。太阳停留在主星序的时间大约是100亿年,而现在已经过去了50亿年。
05倍太阳质量的恒星会停留2000亿年。
恒星的质量有一定的范围,最大不超过150倍太阳质量,最小不低于008倍太阳质量。
质量越大,恒星越不稳定,强大的辐射压力会把恒星的外层大气吹跑;质量太小又很难引起恒星内部的热核反应。
恒星内部的氢作为能源是维持主星序的标准,一旦氢消耗殆尽,恒星就离开了主星序,进入晚年。