天文学概论3

恒星光谱—揭示宇宙奥秘摘要：天文学这一门古老的学科在近代科学中焕发着勃勃生机，它是研究宇宙及宇宙活动的一门重要学科，包括天体的起源、运动、分布以及演化等。

恒星的概念想必我们也不会陌生，恒星实在是太遥远，最先进的天文望远镜也不能分辨出恒星的视面。

恒星的光实在太微弱，即使看起来全天最亮的天狼星的光，也仅仅是太阳光的100万万分之一。

因此对恒星的研究非常困难。

后来，科学家将恒星光通过天文望远镜和分光镜，分解成连续光谱，再把这光谱拍照下来进行分析研究。

每颗恒星光谱的谱线数目、分布和强度等情况均不一样。

这些特征包含着恒星的许多化学信息。

天文学家们终于开创了研究恒星物理化学的新纪元，从此诞生了天体物理学。

这是现代天文学新的生长点。

恒星光谱的研究，推动了对恒星世界的奥秘的探索。

Abstract: astronomy, the oldest subjects glow vitality in modern science, it is an important subject to study the universe and activities, including celestial origin, movement, distribution and evolution. Star concept surely we will not unfamiliar,The stars are too far away, the most advanced astronomical telescope can not distinguish a visual stars. Star light is too weak, even the brightest star Sirius light, also is only one of the 100 millions of points of sunlight. So the study of the stars is very difficult. Later, scientists will starlight through the telescope and a spectroscope, into the continuous spectrum, the spectrum taken analysis. Each star of spectral line number, distribution and strength are not the same. These features include a lot of chemical information of stars. Astronomers finally ushered in a new era in the study of stellar physics chemistry, since the birth of astrophysics. This is the new growth point of modern astronomy.Study on the spectra of stars, the stars of the exploration of the mysteries of the world.关键词：恒星光谱、光谱分类、光谱分析1 恒星光谱的基本介绍恒星光谱，无论是连续谱还是线谱，差异极大。

恒星光谱主要取决于恒星的物理性质和化学组成。

因此，恒星光谱类型的差异反映了恒星性质的差异。

采用不同的分类标准，将得到不同的分类系统。

最常用的恒星光谱分类系统是美国哈佛大学天文台于19世纪末提出的，称为哈佛系统。

按照这个系统，恒星光谱分为O、B、A、F、G、K、M、R、S、N等类型，组成如下序列：各型之间光谱特征是连续过渡的。

每个光谱型又分为10个次型，用数字0～9表示，如B0，B1，…B9。

哈佛系统是一元分类系统。

上述系列从左到右实际上是恒星表面温度逐渐降低的序列。

O型星温度最高，约40000K；M型星最低，约3000K。

R型与K型相当；N和S型与M型相当。

在天文学，恒星分类是将恒星依照光球温度分门别类，伴随著的是光谱特性、以及随后衍生的各种性质。

根据维恩定律可以用温度来测量物体表面的温度，但对距离遥远的恒星是非常困难的。

恒星光谱学提供了解决的方法，可以根据光谱的吸收谱线来分类：因为在一定的温度范围内，只有特定的谱线会被吸收，所以检视光谱中被吸收的谱线，就可以确定恒星的温度。

早期(19世纪末)恒星的光谱由A至P分为16种，是目前使用的光谱的起源。

典型的恒星光谱—太阳光谱2 恒星光谱的种类2.1哈佛光谱分类恒星光谱，无论是连续谱还是线谱，差异极大。

恒星光谱主要是取决于恒星的物理性质和化学性质。

因此，恒星光谱类型的差异反映了恒星性质的差异。

采用不同的分类标准，将得到不同的分类系统。

最常用的恒星光谱分类系统是美国哈佛大学天文台于19世纪末提出的，成为哈佛系统。

按照这个系统，恒星光谱分为O、B、A、F、G、K、M、R、S、N等类型。

赫罗图的横座标是光谱[1]的型态，依照温度的顺序由左向右依序为O、B、A、F、G、K、M等类型，是由哈佛大学天文台发展出来的，所以称为哈佛分类法。

1894年，哈佛大学天文台开始对恒星光谱作有系统的分类，在安妮·砍农的主持下，经历了40年时间，到1934年共分析了数十万颗恒星的光谱，编纂成10册的亨利·德雷佰星表及其扩充星表，并发展出现在使用的摩根-肯那光谱分类法。

光谱作有系统(质量越大，恒星数量越少。

质量越大，恒星数量越大。

宇宙中普遍的是小质量恒星发出的的微弱光线）2.2摩根-肯那光谱分类法这是目前最通用的恒星分类法，依据恒星的温度由高至低排序(质量、半径和亮度皆与太阳比较)，但其光谱标示仍沿用哈佛光谱中的分类，将恒星的光谱分成七大类，每类再细分为十小类。

但目前最热的星为O5，最暗的星为M5，即O型只有五小类，M型只有六小类，总计为61小类。

各类型的特性如下：O：温度高于25,000K，有游离的氦光谱，氢的谱线不明显，在紫外线区的连续光谱强烈。

多数的原子都呈现高游离状态，如氮失去两个电子，硅失去三个电子。

B：温度在11,000至25,000K之间，氦原子谱线呈现中性，硅则失去1或2个电子，氧和镁原子失去1个电子。

如B0就已经没有氦的游离谱线，氢谱线则已很明显。

A：温度在7,500至11,000K之间，光谱以氢原子的谱线最强烈，硅、镁、铁、钙、钛等都为游离的谱线，但金属的谱线很微弱。

如A0已经没有氦的谱线，有微弱的镁与硅的离子谱线，也有钙离子的谱线。

F：温度在6,000至7,500K之间，有离子化的金属谱线，氢的谱线转趋微弱但仍很明显，铁、铬等自然态的金属谱线开始出现。

如F0的钙离子线强烈，氢的谱线虽已减弱，但中性氢原子谱线与一阶金属离子线都很明显。

G：温度在5,000至6,000K之间，有游离的金属、钙谱线及部份的金属谱线，氢原子的谱线更为微弱，分子谱线(CH)已经出现。

如G0谱线以中性金属线为主，钙的离子线达到最强，氢氧根(G带)的吸收线很强。

K：温度在3,500至5,000K之间，主要为金属谱线。

如K0在蓝色的连续区强度微弱，氢线很微弱，有中性金属谱线，分子谱线(CH、CN)依然存在。

M：温度低于3,500K，有金属、分子及氧化物的谱线，氧化钛的谱线成为最主要的谱线。

如M0已有很强的分子带，尤其是氧化锑、钙原子的谱线强烈，红色区呈现连续光谱；M5钙原子的谱线很强，氧化锑的强度超过钙。

较罕见的：有一些罕用的光谱分类，只适用在少数的恒星上：W：25000～50000K –沃夫-瑞叶星。

L：1,500 - 2,000 K –恒星的质量不足以让氢的核聚变持续进行的棕矮星。

L代表锂，在恒星内会很快的蜕变。

T：500k~1,000 K 比棕矮星温度更低的恒星，在光谱中有的甲烷谱线。

Y：-500k 棕矮星温度最低的一种，例如WISE 1541_2250，它只有木星的12倍质量，表面温度更是只有400K。

C：碳星。

R：以前是光谱中有碳星谱线的K型恒星。

N：以前是光谱中有碳星谱线的M型恒星。

S：原本是M型的恒星，但正常的氧化锑谱线被氧化锌谱线取代。

D：白矮星，例如，天狼 B3 恒星光谱的分析恒星光经过色散系统（光栅或棱镜）分解后形成的红橙黄绿青蓝紫七色光带。

恒星光谱的形态决定于恒星的物理性质、化学成分和运动状态。

光谱中包含着关于恒星的各种特征的最丰富的信息，到现在为止，关于恒星的本质的知识，几乎都是从恒星光谱的研究中得到的。

绝大多数恒星光谱与太阳光谱很相似，都是在连续光谱上面有许多暗黑的谱线的吸收光谱，说明恒星是被较冷的恒星大气包围的炽热的气体球。

恒星间谱线数目和分布差异较大，其中大部分是地球上已存在的化学元素的谱线。

通过恒星光谱的研究，可以测定恒星的化学组成，恒星大气的温度、压力和恒星运动的视向速度等。

20 世纪初，美国哈佛大学天文台已经对50 万颗恒星进行了光谱研究。

并对恒星光谱根据它们中谱线出现情况进行了分类。

结果发现它们与颜色也有关系，即蓝色的“O”型、蓝白色的“B”型、白色的“A”型、黄白色的“F”型、黄色的“G”型、橙色的“K”型、红色的“M”型等主要类型。

实际上这是一个恒星表面温度序列，从数万度的O 型到2-3 千度的M 型。

丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家罗素，根据恒星光谱型和光度的关系，建起著名的“光谱-光度图”，也称“赫-罗”图。

大部分恒星分布在从图的左上到右下的对角线上，叫主星序，都是矮星。

其它还有超巨星、亮巨星、巨星、亚巨星、亚矮星和白矮星等类型，而这一不同类型表示了它们有不同的光度。

赫--罗图是研究恒星的重要手段之一。

它不仅显示了各类恒星的特点，同时也反映恒星的演化过程。

在恒星的光谱分类中，O、B、A 型称为“早型星”；F 和G 型称“中间光谱型”；K 和M 型称为“晚型星”。

4 学习天文学概论的收获天文学永远是人类认识自然的最前沿的科学。

哥白尼的名言：“人类的天职是勇于探索”宇宙是人类科学探秘的永恒主题，一学期的学习让我对天文学初步了解的同时，也让我了解了天文学的主要概念，科学的研究和系统的思维方法；了解了天文学的三大分支——天体物理学、天体力学、天体测量学；了解了从地心说、日心说到近代天文学的产生；了解了第谷、伽利略、牛顿‘、开普勒等人对天文学的贡献······天文学的发展带动了物理学、化学、数学等学科以及各种高新技术的发展，是一门集人类智慧之大成的综合系统。

当然宇宙的奥妙不仅在此，宇宙之浩瀚、宇宙之神奇期待着我们一代一代的伟大的科学家去探索。