简明天文学教程第二版第十一章答案 余明主编
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第一章绪论1.简述天文学的研究对象,研究方法和特点?答:天文学的研究对象是天体,其研究的基本方法是对天体的观测,包括目视观测和仪器观测。
它的研究特点是:(1)大部分情况下人类不能主动去实验,只能被动观测。
(2)强调对天体进行全局、整体图景的综合研究。
表现观测上是全波段、全天候。
在理论上依赖模型和假设。
(3)需用计算机把观测所获得的大量原始资料进行整理。
使天文学研究发生重大变化的另一个技术进步是快速互联网技术,这使得异地天文数据的交换和处理成为可能,使得观测数据具有巨大的科学产出的潜在意义。
目前,虚拟天文台的提出和建设对天文研究意义深远。
(4)具有大科学的特征,需要大量投资。
(5)以哲学为指导。
2.研究天文学的意义有哪些?答:天文学与人类关系密切,天文学对于人类生存和社会进步具有积极重要的意义,突出表现在以下几个方面:(1)时间服务:准确的时间不单是人类日常生活不可缺少的,而且对许多生产和科研部门更为重要。
最早的天文学就是农业和牧业民族为了确定较准确的季节而诞生和发展起来的。
现代的一些生产和科研工作更离不开精确的时间。
例如,某些生产、科学研究、国防建设和宇航部门,对时间精度要求精确到千分之一秒,甚至百万分之一秒,否则就会失之毫厘,差之千里。
而准确的时间是靠对天体的观测获得并验证的。
(2)导航服务:对地球形状大小的认识是靠天文学知识取得的。
确定地球上的位置离不开地理坐标,测定地理经度和纬度,无论是经典方法还是现代技术,都属于天文学的工作内容。
(3)人造天体的成功发射及应用:目前,人类已向宇宙发射了数以千计的人造天体,其中包括人造地球卫星、人造行星、星际探测器和太空实验站等。
它们已经广泛应用于国民经济、文化教育、科学研究和国防军事。
仅就人造地球卫星而言,有通讯卫星、气象卫星、测地卫星、资源卫星、导航卫星等,根据不同需要又有地球同步卫星、太阳同步卫星等。
所有人造天体都需要精确地设计和确定它们的轨道、轨道对赤道面的倾角、偏心率等。
《自然地理学》主要参考文献目录1、《地理调查研究方法(第二版)》,过宝兴编,高等教育出版社,2001。
2、自然地理学(第二版)》,潘裕生等编著,高等教育出版社,1996。
3、《自然地理学(第三版)》,伍光和等编著,高等教育出版社,2000。
4、《地球概论(第三版)》,金祖孟、陈自悟编著,高等教育出版社,1997。
5、《综合自然地理学》,刘南威等主编,科学出版社,1998。
6、《地球科学》,沈克琦主编,陈传康、黎勇奇编,高等教育出版社,1992(第2版),1997(第6次印刷)。
7、《地球概论实习指导》,应振华主编,王多文、彭清玲编著,高等教育出版社,1991。
8、《综合自然地理学(第二版)》,刘南威等主编,科学出版社,2004。
9、《现代自然地理》,黄秉维、郑度、赵名茶等著,科学出版社,1999。
10、《华南海岸风沙地貌研究》,吴正等著,科学出版社,1995。
11、《地貌学导论》,吴正主编,广东高等教育出版社,1999。
12、《地貌学与第四纪地质学》,王飞燕主编,高教出版社,1991。
13、《海岸地貌学》,王颖,高教出版社,1994。
14、《自然地理基础》,丁登山等,高教出版社,1992。
15、《地貌学》,严钦尚,高教出版社,1996。
16、《自然地理基础》,武吉华等,北京师范大学出版社,1996。
17、《普通水文学》,邓缓林,高等教育出版社,1985。
19、《水文与地貌》,周泽松,华东师大出版社,1992。
20、《水文测验学》,李世镇,水利水电出版社,1993,21、《地貌学与第四纪地质》,王飞燕,高教出版社,1991。
22、《气象学与气候学》,周淑贞主编高等教育出版社,1997。
23、《城市气候学导论》,周淑贞、张超编著,华东师范大学出版社,1985。
24、《气象学基础》,丁登山,高等教育出版社。
25、《现代天气学原理》,伍荣生,高等教育出版社。
26、《气候学》,罗汉民,气象出版社。
27、《东亚季风的若干问题》,高由禧等,科学出版社,1976。
第二章天球与天球坐标1.解释下列名词。
天体天体系统天球地心天球日心天球地轴天轴黄轴银轴赤道天赤道黄道银道地极天极黄极银极地平圈天顶天底东点西点南点北点上点下点春分点秋分点夏至点冬至点子午圈卯酉圈春分圈时圈六时圈经度方位时角赤经黄经银经纬度高度赤纬黄纬银纬天体:宇宙间名种星体的总称或宇宙中所有物质的总称。
包括恒星、行星、卫星、彗星体、陨星、小行星、星团、星系、星际物质、暗物质等。
(天体可为自然天体和人造天体,天体也分为可视天体和不可视天体(暗物质)) 。
天体系统:在引力作用下,邻近的天体会集结在一起,组成互有联系的系统,就是天体系统。
天球:以任意长为半径的一个假想的球体,若以观测者为中心,称为观测者天球。
它是天文学用作表示天体视位置和视运动的辅助工具。
地心天球:以地心为中心的天球。
日心天球:以日心为中心的天球。
地轴:地球在自转过程中,若不考虑公转因素,从地表到地内假设就有一连串不动的点,连接这些不动的点所构成的线就是地轴。
地球就是绕着假想的地轴自转的。
天轴:地轴任意或无限延伸就成天轴。
黄轴:与黄道垂直,连接北黄极与南黄极的连线就是黄轴。
银轴:与银道垂直,连接北银极与南银极的连线就是银轴。
赤道:既垂直于地轴,又通过球心的平面与地表相割面成的圆,称为赤道,它是地球上最大的圆。
天赤道:与北天极和南天极距离相等,且垂直于天轴的大圆,称为天赤道。
或指地球赤道平面任意扩展与天球相割而成的圆,称天赤道。
黄道:黄道面与天球相交的大圆称为黄道。
或:地球公转的轨道无限扩大与天球相交而成的圆。
银道:指银河系平面无限扩大与天球相交而成的圆。
天文界规定银道面与天赤道交角为63度26分。
为银道坐标系的基圈。
地极:地轴与地表相交的点就是地极。
有南、北两极天极:天轴与天球相交的点就是天极。
有南天、北天两极。
黄极:通过天球中心作一垂直于黄道面的直线,使该线与天球相交于两点。
其中靠近北天极P的称为北黄极K,靠近南天极P′的另一点称为南黄极K′。
第十一章习题解答1. 一艘停下来有200m 长的飞船,以0.97c 的速度飞临地球。
地球上的人看到飞船的长度是多少?已知:飞船静止长度l 0 = 200m ,速度0.97c 。
求:地球观察者看其长度。
解:根据尺缩效应,地球观察者看运动物体的长度要变短,其比例为221c v-因此地球观察者看其长度 l = l 0 ·221c v- = 200×297.01-m = 48.6m2. 静止的中子在观察者看来寿命是900s 。
如果有人观察到中子寿命是2065s ,那么中子相对于他的速度是多大?已知:静止中子的寿命是τ0 = 900s ,运动中子的寿命τ = 2065s 。
求:中子运动速度v 。
解:根据钟慢效应,运动的时钟运行起来更慢。
把中子看成是时钟,在它自己的坐标系看来运行了900s ,则在观察者参考系看来是2065s 。
时间变长的比例为2211cv-,即τ/τ0 =2211cv-所以21ττ20v -=c =c c 90.020*******2=-3. 设想一艘以0.75c 朝地球飞行的飞船上射出一颗子弹,相对于飞船的出射速度是0.5c 。
(1)如果子弹朝地球方向射出,其相对于地球的速度有多大?(2)如果子弹背离地球射出,其相对于地球的速度又有多大?已知:飞船速度v = 0.75c ,子弹相对于飞船速度大小为u ’= 0.5c 。
求:(1)如果子弹朝地球方向射出,其相对于地球的速度u ;(2)如果子弹背离地球射出,其相对于地球的速度u 。
解:如果子弹朝地球方向射出,那么子弹与飞船速度同向,所以根据速度的叠加原理,c cc u u u 90907505017505012.....''=⋅++=++=c v v速度方向朝向地球,如果子弹与飞船速度反向,根据速度的叠加原理,c cc u u u 4.075.05.0175.05.0'1'=⋅-+-=-+-=2cv v 方向与飞船速度方向相反,即背离地球。
第九章地球及其运动1地球的宇宙环境如何?答:(1)从天文角度来看:地球是太阳系的一颗普通的行星,按离太阳由近及远的次序为第三颗行星,它有一个天然卫星。
现代地球上空还有许多各种用途的人造卫星和探测器。
地球在已知宇宙中是渺小,不过是沧海一粟。
对于我们而言,地球是人类赖以生存,发展的家园,是人类谋求进一步向宇宙进军的大本营。
(2)受近地天体的影响:尤其是太阳,月球对地球的作用,产生如日月引潮力,引起海水周期性的涨落,潮汐摩擦影响地球自转速度的变化,日月地三天体系统产生月相,日、月食天文现象等。
地球还常受到太阳活动的影响,宇宙小天体,尤其近地小行星对地球有潜在威胁。
(3)从地球演化进程来看:地球的演化受太阳恒星演化的影响。
(4)从太阳系在银河系中的运动角度来考虑:太阳系位于银河系的一个旋臂中,是在不停地运动着。
我们知道天体吸引、天体碰撞在宇宙中是时常发生的。
而我们的太阳系在银河系中的环境对地球的作用有长期的效应。
(5)从保护现在地球的环境来看,地球是太阳系中唯一适合生命演化和人类发展的星球,人类应该保护地球。
2.简述地球的内部结构和外部结构,地球的大气圈是如何分层?答:(1)地球结构的一个重要特点,就是地球物质分布,形成同心圈层,这是地球长期运动和物质分异的结果。
根据对地震波的研究,人们把地球内部分成三个圈层:地壳,地幔和地核,其中地核又可分为内地核和外地核。
地球外部结构主要有岩石圈,水圈,大气圈,生物圈和磁场层。
(2)地球大气分层:按大气运动状况以及温度随高度分布,可分为对流层,平流层,中间层,热层和外大气层。
按大气的组成状况,可分为均质层和非均质层。
按大气电离程度可以分为两层,地表~50千米以下是中性层,50~100千米叫电离层。
3.地球的自转有哪些特点?答:(1)自转方向:自西向东。
从北极上空看,地球自转是逆时针方向;从南极上空看,是顺时针方向。
(2)自转周期:笼统地说是"一日"或"一天"。
第十二章宇宙学1. 什么是宇宙?天文学的宇宙与哲学的宇宙有何区别?⑴对于宇宙的理解有天文学和哲学的概念。
天文学宇宙指的是科学宇宙,定义迄今为止观测所及的星系及星系总体。
时间上有起源,空间上有边界。
哲学宇宙指的是普通的、永恒的物质世界。
在时间上是无始无终的,在空间上是无边无际的。
⑵区别:①天文学上宇宙是人们观测所及的宇宙部分。
②哲学上的宇宙是无所不包的,所以天文学上的宇宙是无限宇宙的一部分。
2. 西方宇宙论的研究经历了哪些时期?20世纪以前的西方宇宙论可分四个发展时期。
第一个时期是启蒙时期,主要是远古时代关于宇宙的神话传说。
第二个时期是从公元前六世纪到公元一世纪,以至直到中世纪(15世纪)为止,古希腊,罗马在宇宙的本源和结构上曾出现过唯物论,唯心论两派的激烈斗争,此后西方进入中世纪,宇宙学沦入经院哲学的神学深渊,地心学主宰宇宙学。
第三时期是从十六世纪到十七世纪,十六世纪哥白尼倡导日心说,开始把宇宙学从神学中解放出来,到十七世纪,牛顿开辟了以力学方法研究宇宙学的新生途径,形成了经典宇宙学。
第四学期,十八世纪到十九世纪,自康德拉普拉斯的星云说问世以后,确立了天体演化学科,赫歇尔父子对恒星进行了大量的观测,把以前只局限于太阳系的研究扩大到银河系和河外星系,在此期间,已经有分光方法应用于天文学,这一时期的发展给现代宇宙的发展奠定了基础。
哈勃膨胀、微波背景辐射、轻元素的合成以及宇宙年龄的测量被认为是现代宇宙学的四大基石。
现代宇宙学包括密切联系的两个方面,即观测宇宙学和物理宇宙学。
前者侧重于发现大尺度的观测特征,后者侧重于研究宇宙的运动、动力学和物理学以及建立宇宙模型。
从地心说、日心学到无心学是人类认识宇宙的三个里程碑。
但宇宙的命运究竟如何?人类还没有把握。
宇宙的起源和演化是当代宇宙学的前沿课题。
3. 我国的宇宙论研究的发展过程怎样?中国是世界上古老文明的发源地之一,在天文学方面有着灿烂的历史,在天象记载、天文仪器制作和宇宙理论方面都留下了珍贵的记录。
2020—2021学年沪科版物理八下第11章小粒子与大宇宙含答案沪科版第11章小粒子与大宇宙1、下列物体按尺度由小到大顺序排列完全正确的一项是()A.生物体、分子、地球、太阳系、银河系B.分子、生物体、地球、太阳系、银河系C.分子、生物体、地球银河系、太阳系D.银河系、太阳系、地球生物体、分子2、将红墨水滴入水中,一会儿整杯水变红了,这一现象中()A.只有水分子运动,进入墨水分子间隙B.只有墨水分子运动,进入水分子间隙C.水分子和墨水分子都在运动,彼此进入对方的分子间隙D.水分子和墨水分子都在运动,只是墨水分子进入水分子间隙3、关于“地心说”和“日心说”,下列说法正确的是()A.“地心说”的参照物是地球B.“日心说”的参照物是地球C.“地心说”和“日心说”只是参照物不同,两者具有等同的价值D.“日心说”是由开普勒提出来的4、下列说法中正确的是()A.分子是组成物质的最小微粒B.我们看到的极小的水珠就是一个水分子C.把一块铜块锉成极细的铜屑,铜屑就是铜分子D.分子非常小,人们无法直接用肉眼进行观察5、当盛油的厚壁钢瓶内压强很大,相当于大气压的1万到2万倍时,虽然瓶壁无裂痕,瓶内的油依然能从里面渗出,这是因为()A.金属原子间有空隙B.油分子被压小了C.油分子间有空隙D.油分子的体积比较小6、在太阳系中,地球属于()A.行星B.恒星C.卫星D.彗星7、下列关于构成物质的微粒的叙述错误的是()A.保持水的化学性质的最小微粒是水分子B.汤姆孙发现电子,说明原子是可分的C.原子可以分为质子和中子D.电子的尺度小于原子的尺度8、从微观角度分析,训练有素的缉毒犬可以嗅出毒品藏匿处的最主要原因是()A.分子的质量很小B.分子间是有间隙的C.分子的体积很小D.分子不停地运动着9、将星系按从大到小顺序排列,正确的是()A.总星系、银河系、太阳系、地月系B.太阳系、银河系、总星系、地月系C.银河系、太阳系、总星系、地月系D.太阳系、银河系、地月系、总星系10、物理学中一个基本的观念是“世界是由物质组成的”。
第五章天文观测工具和手段1.获得宇宙信息的渠道有哪些?主要探测器有哪些?答:主要渠道有:(1)电磁波(2)宇宙线(3)中微子(4)引力子(5)其它(如陨石、宇航取样等)主要探测器:各种粒子探测器空间探测器等2.人类探索宇宙的基本方法和工具主要从哪几个方面进行?答:方法:从目视观测到仪器(望远镜、分光镜、CCD、干涉仪等)观测;从光学波段到射电波段、红外波段、紫外波段、以致全波段;从地面观测站到太空实验室。
主要工具:(1)望远镜包括光学观测,射电观测,空间观测等;(2)光谱分析仪;(3)干涉仪;等等。
3.简述人造卫星--航天器的分类,组成和轨道特征答:航天器种类繁多,按是否载人,可分为无人航天器和载人航天器两大类。
若按照所执行的任务和飞行方式可作进一步划分。
载人航天器可分为载人飞船、航天飞船、太空实验室和空间站等几种。
航天器的组成见图。
航天器的轨道特征:航天器轨道是指航天器在太空中飞行时质心的运动轨迹。
按航天器任务,一般可有人造卫星运行轨道,行星探测器轨道等几类;按飞行范围,又可分为绕地球质心运行段,绕月球质心运行段,绕太阳质心运行段和绕行星(地球除外)质心运行段等不同的阶段。
航天器的轨道一般由开普勒轨道和轨道摄动两部分组成。
(1)人造卫星轨道:人造卫星轨道是在地球引力作用下,环绕地球运动时其质心的运动轨迹。
一般卫星飞行高度500-600KM之间,多数运行方向和地球自转相同。
(2)月球探测器轨道:月球探测器受地月引力共同作用,轨道按顺序首先分为环绕地球的停泊轨道和地月之间的饿转移轨道,若要软着陆还要设计着陆轨道,若要返回地球的探测器,还要返回轨道。
行星探测器轨道;行星探测器轨道按运动过程中受到的主要天体的引力,可分为绕地心运动阶段,绕日心运动阶段和绕行星质心的运动阶段。
这3个运动阶段分别与地球引力作用,太阳引力作用,行星引力作用相对应。
4.何谓虚拟天文台?原理如何?建设虚拟天文台有何意义?答:虚拟天文台是利用最先进的计算机和网络技术将各种天文研究资源(观测数据、天文文献、计算资源等)甚至天文观测设备,以标准的服务模式无缝地汇集在同一系统中。
简明天文学教程第二版第三章答案余明主编第三章时间与历法1.何谓时间?答:时间有时刻和时段两重含义。
时刻是指无限流逝时间中的某一瞬间;时段是指任意两时刻之间的间隔。
2.何谓测时?常用的计时系统有哪些?答:测时,是时间计量工作的一项内容。
古时候是靠立竿见影,测定太阳影子定时间或测定某些恒星的位置来确定时间的。
现代则是应用中星仪或等高仪等测时仪器观测选定的某恒星(如太阳)通过的瞬间,再经过归算获得准确的时刻。
常见的计时系统有恒星时、太阳时(有视太阳时和平太阳时)、太阴时、历书时、原子时和协调时等。
3.已知某地毕宿五(a=4h35m)正好上中天,当日太阳的赤经为21h51m44s,时差为-14m13s,求当时该地的平时。
答:由平时=视时-时差=(恒星时-太阳赤经+12h)-时差=4h35m-21h51m44s+12h+14m13s+24h=18h57m29s4.在成都某地(赤经=104°05′E=6h56m20s E)5月6日用日冕测得视太阳时10h02m,求相应的地方平时及北京时间。
(时差为3h24m)平时=视时-时差=10h02m-3h24m=9h58m36s北京时间=9h58m36s+(120°-104°05′) ×4m=11h02m6s5.已知东八区的区时为2000年1月13日8h,求西九区的区时?答:西九区区时=东八区区时-(8+9)小时=1月12日15时6.为什么要设立国际日期变更线?答:我们换算各地的地方时或区时,会产生时间丢失的情况,为此国际上人为设定一条国际日期变更线以求解决这个问题。
理论国际日期变更线是180°经线,实际国际日期变更线是一根折线。
从西十二区越过日界线到东十二区加一天,反之相反。
7.简述我国及世界时间服务状况?答:时间服务是指把测得的时间用各种手段播报出去的工作,也称为授时或播时。
在古代则采用鸣锣击鼓声音报时等简易的方式,近代的时间服务有无线播报时,电视系统授时。
第十一章星系1.银河和银河系有何区别?答:银河是银河系在天球上的投影。
而银河系是一个星系,是由众多恒星组成的庞大天体系统,是构成可观测宇宙的基本成员。
2. 太阳在银河系中的位置是如何确定的?答:通过测定位于银河两侧,绝对星等相同的两颗恒星的视星等。
然后计算出这两颗恒星的距离,再算出银核的位置。
然后通过接收银核的射电来确定太阳距离银核的距离。
据最新研究资料银盘直径约8.5万光年,银盘中间厚,外边薄,中间的核球直径约1万光年,银盘靠近核球的地方厚约3~6千光年,边缘只1千光年,太阳在银盘中位于距银心大约2.4万光年的地方,它到银盘边缘的距离为1.6~6.4万光年不等,太阳附近的银盘厚度约为3千光年。
3. 银河系的结构如何?它是怎样旋转的?答:银河系的结构包括四个部分:银盘,银晕,银核和旋臂。
银河系中心部分接近于刚体转动,外围部分接近于开普勒转动,中间部分比较复杂。
像银河系这样的转动称为较差自转。
4.银河系的核心是如何活动的?旋臂是怎样运动的?答:研究银核,现在主要的手段是通过射电、红外、X射线和γ射线波段观测。
近年来,由射电和空间探测,在距离银河系中心约1~2 ly的范围内,发现有两个射电辐射很强的射电源(人马座A和人马座B)。
此外,红外天文卫星(IRAS)也发现了一个红外源(IRS16),它与上述的两个射电源位置完全重合,因此,现在很多天文学家认为银河系中心可能有黑洞。
由γ射线天文卫星探测发现银河系的高银纬处存在着弥散的γ射线辐射,专家分析认为可能来自中子星,也可能与发物质有关。
因为暗物质与正常物质相遇发生湮没,可同时产生γ射线。
最近,爱因斯坦天文台卫星观测还发现距离银心小于几光年范围内有一个低能X射电源和高能X射电源,有强磁场和喷流现象。
银河系属于旋涡星系,有旋臂。
但是旋开还是旋闭目前有争议。
银河的旋臂是怎样产生的?又是怎样长期得以维持的?这些问题,近年来有不少人进行研究,提出了一些看法,例如美籍华裔科学家林家翘和徐遐生于1964年提出了一个密度波理论用以说明星系旋臂存在。
他们认为,星系的旋臂是作较差自转的很扁的盘状星系里引力的相互作用所产生的密度型。
在理论上可以证明密度较大的角速度转动着,而且角速度的数值同离星系中心的距离有关。
这样,波型和星系物质就有了相对速度,波型经过处,物质密度增大5%左右,使得气体集聚,形成新的恒星,或者凝聚为固体质点。
这就说明了为什么在星系的旋臂里观测到很多年轻的恒星、星协、星团和较多的气体、尘埃。
这个理论引起了人们的重视,但也有许多问题尚待解决,这个理论只证明了密度波的可能存在,不会被较差自转所破坏,因而能说明旋臂形态的持久性,但它没有回答密度波是怎样产生的,也未能说明与旋臂有关的许多观测事实。
5. 星云,河外星系如何分类?答:银河系内云雾状天体称为星云。
按形状分有弥漫星云和行星状星云;按发光性质分有发射、反射和暗星云。
银河系以外的星系统称河外星系。
按照形态(或称哈勃分类法)可把星系分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系、不规则星系五大类。
按活动强度可分为正常星系和活动星系。
6.河外星系是如何运动的?答:河外星系的运动有自转,还有星系彼此间也有相对运动。
7.何谓总星系?它与宇宙有何区别和联系?答:"总星系"这个名词是20世纪30年代出现的,虽然这个词至今仍在有,但它的含义并不十分明确。
可以理解为:总星系是观测所及的星系和星系际物质的总称。
宇宙是有其具体的(物质,运动,时间和空间等)而不是抽象的含义。
区别:总星系是观测所及的,是科学宇宙。
而哲学宇宙从时间来说是无始无终,从空间来看无边无际。
8.银河系是怎样起源和演化的?答:根据迄今为止有关银河系的观测资料,从弥漫说出发:在100多亿年前,有一个很大的星系际云,在自引力作用下收缩,在收缩中分成几个云,其中一个大云,形成银河系,二个小云分别形成大小麦哲伦星云。
大云收缩中成为球状,开始时内部密度比较均匀,由于湍流和其它原因。
逐渐出现了一些密度较高的区域,这些区域就形成球状星团。
收缩中,云的中心密度增加最快,逐渐形成一个中心密集区,受到这中心密集区的吸引,球状星团向它降落,围绕着中心密集部分,也就是围绕着银心,在偏心率很大而且对银道面倾角也很大的椭圆轨道上转动起来,球状星团原来形成的地方就是它椭圆轨道上离银心最远的一点。
随着大云的收缩,内部运动渐趋一致,有一个转动方向占了上风,而且由于角动量守恒,转动加快,尚未形成恒星的小云互相碰撞,损失能量,扁化为银盘,盘内逐渐形成了大量的恒星,它们都在大致圆形的轨道上绕着银心转动。
在此之前,球状星团中那些较大质量的成员星已经演化到了晚期,它们通过爆发曾把自己内部的重元素抛到星际空间,这样,新形成的恒星是由加进了不少重元素的星际物质形成的,所以它们都含有较多的重元素。
有一部分球状星团会瓦解。
它们的成员星就成为单独存在的一类恒星,我们今天观测到的球状星团的成员星也都是这类恒星,支持了这种看法。
这类恒星的质量都比较小,和太阳质量相差不多,这是因为,那些质量较大的恒星由于演化较快,抛射出大量物质后已经变成了中子星或黑洞,剩下的就只有质量小的恒星了。
随着银河系中心部分物质密集程度的增强,对这类恒星的吸引增强,使之轨道变小,今天观测到的这类恒星的运动轨道比原来的轨道小了不少,在银河系的核心部分,恒星高度密度,恒星之间常常会彼此碰撞,甚至会有两个恒星合成一个的,这就加快了演化的速度。
所以,在银河系的核心,常常会出现超新星爆发,形成大大小小的黑洞,而且小的黑洞还会合成大的黑洞。
随着演化的进行,银河系的核心部分还形成了一个大小约20×30光年的银核,它发出很强的射电辐射。
在这个区域内部,恒星更加密集,而且其中心有一个大小约两光年的核心,这可能是一团磁场很强,转动很快,密度比较大的等离子体。
银核发出很强的辐射。
银核已发生过不只一次活动,在银核周围观测到许多射电源,就是银核活动时抛出的电离气体云,它们不断发出热辐射。
今天观测到的高银纬星云,则可能是在一千三百万年前一次较为厉害的活动中抛射出来的;形成旋臂的物质,也很可能至少有一部分是从银核抛射出来的。
最近宇宙学家提出一种"碰撞星暴"的恒星形成假说。
即认为两个星系之间碰撞时,气体云朝着较大星系的中心集聚凝结,与此同时,低密度的气体云凝聚块以非常高的速度凝结,并发生爆炸。
形成恒星。
这种理论还有待于新的观测研究来证实。
总之,银河系从形成起,在运动中演化,不断地成长和发展。
9.河外星系是怎样起源和演化的?答:河外星系的起源演化是个较复杂的问题,目前流派较多,但没有一种理论能被多数人所接受。
关于星系的起源较流行的看法是:在宇宙热大爆炸后的膨胀过和中,分布不均匀的星系前物质收缩形成源星系,再演化成星系。
关于星系前物质,有人认为是弥漫物质,也有人主张是超密物质。
关于原星系的诞生,有两派见解,一派是引力不稳定假说,另一派是宇宙湍流假说。
对星系的演化有几种不同的见解,早在20世纪30年代,人们曾把哈勃序列看成演化序列。
但是星系演化途径究竟是从椭圆星系到旋涡星系再到不规则星系,还是相反,即从不规则星系到旋涡星系再到椭圆星系,这个问题有争论十几年之久。
归纳起来有以下几种:一种看法认为星系形成之初是形态最简单的球状气团,由于自转逐渐变扁,同时发生收缩,密度增大,气体凝聚为恒星,扁平部分形成旋涡,旋涡逐渐松卷以至消失。
也就是强调星系是从椭圆星系,经过旋涡星系,最后演化成不规则星系的。
有人根据这个把椭圆星系称为"早型"星系,把旋涡和不规则星系称为"晚型"星系。
另一种看法也认为:形态序列就是演化序列,但方向相反:从不规则星系,经过旋涡星系到椭圆星系。
即从不规则开始,因自转而获得轴对称,最后演化成球状星系。
现在知道,椭圆星系和旋涡星系中都有老年星,而且年龄相差不多。
此外,质量、扁度等这些量上的差别也表明,星系的形成序列不是演化序列,各种类型星系彼此不能相互转化。
第三种见解认为,演化取决于星系的质量和角动量。
第四种观点认为,星系的形态结构的不同,取决于形成时的初始条件(密集、速度弥散度,角动量分布,温度,湍流,磁场等)及其差别。
目前对星系演化过程比较流行的看法认为:原始星系云在收缩过程中,出现第一代恒星,在原星系的中心区,收缩快,密度高,恒星形成率也高,形成旋涡星系的星系核或形成椭圆星系整体。
星系的自转离心力阻止赤道面上的进一步收缩,并造成不同扁率,气体的随机运动和恒星辐射加热等因素,使得部分气体未聚合成星胚,并因碰撞作用而沉向赤道面,形成旋涡星系和不规则星系,结果使星系从形成之初就已经定形并保持下来,不再显著变化。
在几亿年期间,由原星系形成的为年轻星系,在此之后的百亿年中,一般而言,星系的演变十分缓慢,除因邻近的伴星系的潮汐作用等因素造成质"桥"、"尾"、或"剥却"星系外围物质外,星系的一般结构无大变化。
对椭圆星系来说,可能由于初始密度,初始速度,弥散度都较大,恒星形成率一开始就非常高,气体几乎全部用来形成恒星,星系中恒星是无碰撞的,所以椭圆星系形成后形态基本不变,旋涡星系的第一代恒星诞生率低,所以有部分气体保存下来,计算表明,不同的初始密度和初始速度弥散度,可以形成核球和星系盘之间大小比例不同的星系,这就可以用来大致解释旋涡星系的Sa、Sb、Sc三种次型,不规则星系的恒星诞生率更低,至今尚有较多气体遗留下来,在规则星系团中,物质密度和速度弥散度都大,成员中椭圆星系最多,在不规则星系团中,密度较小,椭圆星系较少。
在富星系团中,旋涡星系少,而在富星系团的中心区域,则完全观测不到旋涡星系。
旋涡星系主要是场星系或疏散星系群的成员,正好反映出那里的密度和速度弥散度都低。
旋涡星系和棒旋星系的旋臂以及棒旋星系里的棒是如何形成的,如何演化的,这是星系起源演化研究至今还未解决的问题之一,有人认为,旋臂是星系核抛射物质的产物,而较差自转是旋涡结构的成因,旋臂的演化趋向是旋开还是旋闭至今尚无定论。
除了由动力学原因造成星系形态的变化外,星系中恒星的形成和演化过程是决定星系化学成分、星气比例、光度、颜色等物理量随时间演化的主要因素。
一般来说,大质量恒星比小质量恒星演化快得多。
大质量恒星在演化过程中合成碳、氧、铁这类重元素,通过爆炸形式把它们送回星际介质。
小质量恒星则合成较轻的氦等轻元素,以较平稳的形式返回小量物质,因此,不同质量恒星的比例是控制星系化学演化的最重要因素之一。
另外,处在不同距离的星系也将反映出宇宙中星系的演化史,而哈勃空间望远镜为人类了解遥远的星系提供了手段。
近期,还有人提出暗物质与星系形成有关。