第1章天文学选讲-§3恒星集团

星团又分为疏散星团和 球状星团两大类。两类星 团的空间分布和运动特性 相差很大，反映恒星成份 的“视星等－色指数”图 以及所包含的变星成员也 相差很大。不同星团的研 究对探索银河系的结构和 检验恒星起源和演化理论 都具有重要的意义。
老年疏散星团M67
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一. 分类
疏散星团有几种分类方法。 一种根据中心聚度、成员星亮 度范围和数目分类。聚度最大 的以罗马数字 I 表示，最小为 IV，视星等范围最大的表以3， 最小的表以1。成员数小于50 的以p表示，在50和100之间的 为m，超过100以r表示。如昴 星团为II3r型。特南普勒发现 年轻疏散星团 NGC3293 星团线直径与这种分类法有着 密切的关系。
图3-4 太阳附近疏散星团 的年龄－数密度关系
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老年团大多位于离银心和银道面较远的地方正好说明 这一点, 因为那儿这种交会的可能性比较小。统计研究 发现，49%老年团(t 0.8 Gyr)属富度级“r” ，而仅有 18%的年轻团 ( 0.8 Gyr) 属“r”级; 又91%的老年团有 最高中心聚度 (I、II型) ，而年轻团只有 62%。显然， 星数少而又松散的团更容易因与分子云交会而瓦解。
疏散星团HR图的另一个特征是主序底部变得很宽, 这种现象的原因在于团的年龄很轻, 其中小质量恒星 还没有足够时间演化到达主序（小质量恒星演化到 达主序的时间比团年龄长）。
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年轻疏散星团NGC6530的赫罗图
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五．星团年龄
疏散星团的年龄谱很宽，范围100万年～100亿年。 目前已知最老疏散星团是Berkeley17(以及NGC6791), 从主序折向点判得的年龄为12 2 Gyr。除了从折向点 估计星团年龄外，对于一些非常年轻的星团还可以利 用小质量恒星尚未到达主序这一点来估算年龄, 但其

形态，内部结构，物理状态，化学组成，相互关系 起源，演化和死亡 ▲ 实测天体物理 天体的观测方法，观测结果
天体的位置及其变化 太阳系天体的运动规律 天体物理本质研究
▲ 理论天体物理 观测现象的解释
天体物理学: 天体物理本质研究
1. 太阳物理：太阳的本质，能源问题 2. 太阳系物理学(行星物理)：
宇宙大尺度结构 致密天体，如中子星，白矮星，黑洞等 引力波，引力透镜
9. 宇宙学：宇宙的整体研究；观测和理论
大爆炸理论 宇宙大尺度结构的形成和演化
10. 天体演化学：太阳系，恒星，星系，宇宙
动力学演化，化学演化 化学元素的起源，宇宙中的分布，变化规律
天体物理学: 天体物理本质研究
从观测方法上分：
光学天文学 红外天文学 射电天文学 空间天文学 : 地面，空间 ：地面，空间 ：地面，空间 ：空间探测器
厄尔尼诺现象与地球自转有关
亚洲 东太平洋
西太平洋
南美洲
天文与气象
地球绕太阳公转 黄道与赤道 存在23°交角 气候的四季变化
天文与气象
月球对地球 的引力作用 海水每天的 潮起潮落
问题二: 天文学有什么用 ?
天文学是一门古老的学科,是一门观测的科学, 在历史上它与人类的生产活动和日常生活密切 相关, 例如: 季节的变化, 潮水涨落, 野外方向的确定等等
3。天文学对哲学的意义 人类如何认识宇宙
地心说 日心说 大爆炸理论 太阳系的起源到宇宙的起源
4。天文学对工农业生产的作用
计量时间
星表,年历的编制 精密定轨, 测距
时间标准,用于尖端科学
农业生产,航海,航空,航天 卫星轨道
天文高灵敏度探测器
遥感, 军事

两边取对数，且有lg2.512=0.4，则： 2lgd-2=0.4(m-M ) m-M =5lgd-5
M=m+5-5lgd
只要测定恒星的绝对星等，便可求知该星的 距离。
d＝10 M＝m d＞10 M＜m d＜10 M＞m
绝大多数恒星实际距离大于10秒差距，即绝对星等
大于视星等；太阳绝对星等为4.75等，视星等为-26.74。
• 两者质量相似，体积悬殊，所以密度差异极大。
恒星大小的比较
中子星、脉冲星
• 中子星，是由中子组成的恒星。 • 是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆炸之后， 可能成为的少数终点之一。 是除黑洞外密度最大的星体。 （中子星的质量极大，一个中子化的火柴盒大小的物质，需要96000个火车头 才能拉动！ ） • 中子星并不是恒星的最终状态，它还要进一步演化。由于 它温度很高，能量消耗也很快，因此，它的寿命只有几亿 年。当它的能量消耗完以后，中子星将变成不发光的黑矮 星。
一、恒星---概念
• 恒星：由炽热气体组成的，能够自身发光的球 形或类似球形的天体。 • 物质构成：氢和氦
• • • 质量大，所以发光； 质量大，所以在自引力的作用下形成球形或类似球形； 质量大，具有强大的吸引力，能吸引较小质量的天体围绕它运动。
• “恒”星相对于“行”星？
因此它们在天空中的相对位置几乎不动，被称为“恒星”． 恒星的运动速度很快，只是由于它们距离地球很远，不易为人们觉察，
三、 多普勒效应
• 波的频率要因观测者的相对运动而变化。 红移：远离太阳系，波的频率降低，波长变长
紫移：接近太阳系，波的频率升高，波长变短。
四、 恒星亮度和光度
恒星的亮度：地球上的受光强度 ，即恒星的 明暗程度。亮度等级称为视星等，m。 恒星的光度：恒星本身的发光强度（本领）， 光度等级为绝对星等，M。

V切
V视 自行 地球
恒星自行没有统一的方向和速率。
图2-2 北斗七星的自行及 形状变化
恒星的距离
距离的测定 ——周年视差法
1A.U=1.496×108KM 1L.Y=9.5 ×1012KM
=63240AU
1P.C=3.26LY=206265AU
• 天文学上的距离单位
天文单位(A.U)： 日地平均距离。 光在真空中一年所走的距离。 光年(L.Y)：
天狼星是一个双星系统，当中的两颗白色恒星互相围绕公转， 相距约20天文单位(1天文单位=1.49亿千米)。较亮的一颗星， 或称天狼星A，是一颗A1V型主序星，估计表面温度为9,940K ，其伴星天狼星B，已经度过了主序星的过程，是一颗白矮星 。
金牛座中的双星
（两星彼此相距45天文单位）
疏散星团
恒 星 的 光 谱 型
恒星的亮度和光度
亮度指恒星看上去的明亮程度， 光度是恒星本身的发光强度。

亮度和视星等,m
影响亮度的因素：
恒星的光度 恒星的距离
• 光度和绝对星等,M
影响光度的因素：
恒星的温度 恒星的体积
E1／E2 ＝ d2 2 ／ d1 2
绝对星等(标准距离)：恒星 距离为10秒差距时的视星等。
秒差距(P.C)：
周年视差为1角秒的恒星距离。 恒星距离（p.c）=1／周年视差（" ）
• 恒星的距离
视 差
基线
周年视差：地球 轨道半径对于恒 星的最大张角。
周 年 视 差 示 意 图
1"
1p.c
☆ 恒星
☆ 3、恒星的视差测距 ☆ ☆ Dπ 恒星的周年视差与距离（ 168 ） （100PC内适用） ∵ D=206265A/π″ 1、恒星的周年视差：是指地球轨道半径（ A）对于 地 ⊙ A ★ 某恒星的最大张角（ π）叫该恒星的周年视差。 ∴D=1/π″（秒差距 ） 日 比邻星π=0.76″ 2、天文距离： 该恒星周年视差为:π=0.6″ π ①天文单位（ A）——日地平均距离 ≈1.496亿km=1(A) 该恒星的距离则为 : 。 。 。 ②光年—— 光一年通过的路程 ≈94605 亿km D=1 /π″=1/0.6=1.666 秒差距 1光年= 63240 天文单位 迭加后 半年前 现在 ③秒差距(PC)—— 周年视差（ ★ ★π）为一角秒的恒星与太阳的距 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ 离（D）定义为一秒差距。 + = 1.2″★★ 当π角很小时,π角所对的弧与弦近似相等。 于是有： π（弧度）=A/D ；将弧度化为角秒得： 因为：目前大型望远镜的分辨 π″=206265A/D；或：D=206265A/π″ 率百分之一个角秒。 当π为1角秒时有： D=206265A=1秒差距（PC）=3.2616光年