太阳的形成(恒星的演化过程 )
太阳的形成（恒星的演化过程）
【摘要】恒星的演化史可为四大阶段：引力收缩阶段，主星序阶段，红巨星阶段和晚期阶段，在恒星演化过程中还伴随着元素的形成和生命物质的产生。本文简单叙述了恒星的诞生、演化及衰亡过程,展示了恒星的存在历程,同时表明了恒星这类重要天体的起源及演化规律。描绘了恒星在星际气体尘埃中诞生,在主星序阶段稳定演化并伴随着各种重元素的形成,最后以白矮星,中子星或黑洞结束一生画面。
本文讨论了恒星的演化和元素的形成以及生命物质的产生的关系，认为元素演化、天体演化、生命的起源与演化三者密切相关。在恒星的演化过程中，引力塌缩和热核反应交替进行为演化提供能源，在这个过程伴随有微观粒子的反应过程，亦即元素形成过程。另外超新星爆发等恒星演化事件为比铁更重的重元素的形成提供了基本条件。而恒星随着自身的诞生、死亡，就在恒星和星云之间相互转换。
【关键词】赫罗图(HR图);红巨星;白矮星;中子星;黑洞；元素
I
The process of the fixed star
【Abstract】The fixed star evolution history may be four stages mark: The gravitation contracts a stage , betokens the order star stage , red giant star stage and later period stage. In the process of the fixed star evolution ,element formed and living matters came into being. The Fixed star coming into being the main body of a book has been narrated simply, evolves and becomes feeble and die ,creation of element and living matters came into being. have shown the law there existing course , origin and evolution having indicated fixed star this kind of the important celestial body at the same time in fixed star's. Have described out a fixed star coming into being in interstellar gas dust, before primary component order stage stabilize evolution, a lifetime coming to an end finally with the white dwarf , neutron star or black hole experiences an outline.
This article discusses the evolution of stars and the formation of elements, as well as the lives of the relationship between the emergence of material that the elements of evolution, the evolution of celestial bodies, the origin and evolution of life are closely related. In the course of stellar evolution, gravitational collapse and thermonuclear reaction to the evolution of alternate energy, in the process accompanied by the reaction of the process of micro-particles, that is, the process of element formation. In addition, such as supernova stellar evolution of the outbreak of the incident even heavier than iron the formation of heavy elements provide the basic conditions. And the birth of stars with their own, death stars and nebulae in the conversion between.
【Key Words】：hertzsprung russel diagram; red giant star;white dwarf;neutron star; collapsar;element.
目录
1 引言 (1)
2 恒星的亮度、表面温度及恒星的元素构成 (1)
2.1恒星的表面亮度 (1)
2.2恒星的温度 (1)
2.3赫罗图 (1)
2.4恒星的元素构成 (2)
3. 恒星的生命历程 (2)
3.1恒星的诞生 (2)
3.2 恒星的青年：主序星 (3)
3.3 恒星的中年： (3)
3.3.1 大质量恒星-超巨星-超新星爆发 (3)
3.3.2 较小质量（类太阳）恒星-红巨星 (4)
3.4归宿 (4)
3.4.1大质量恒星-黑洞和中子星 (4)
3.4.2较小质量（类太阳）恒星-白矮星 (4)
4 元素的演化 (4)
4.1比铁轻的元素----热核反应 (5)
4.2比铁重的元素----中子俘获 (7)
4.2.1快中子俘获，场所：超新星爆发 (7)
4.2.2 慢中子俘获，恒星 (7)
5 生命起源与演化 (7)
5.1生命的组成元素： (7)
5.2天体演化形成组成生命的基本元素 (8)
5.3生命起源推测 (8)
结论 (8)
参考文献 (8)
致谢 (9)
III
1 引言
恒星的形成是天体演化的重大问题之一，研究恒星形成不仅对于了解恒星演化很有意义，而且对于太阳系起源和生命起源问题也是至关重要的.近年来，恒星形成的研究甚为活跃.自十八世纪康德和拉普拉斯提出星云说以来，太阳系起源问题的研究长达二百年左右，但至今仍众说纷纭，未获完满解决，与此对照，尽管恒星物理和演化的研究主要是近几十年的事，但却取得了重大的突破.其原因在于，目前只直接观测到太阳系这样唯一的行星系样品，并且是已演化至今的现状，因此，研究太阳系的起源是极为困难的，相反，恒星却有千千万万，而且各处于不同演化阶段，有处于形成之中的，有年青的，也有在衰亡的，虽然我们不能观测某颗恒星的演化全过程，但是综合不同年龄恒星的大量资料，就可能总结出星际云收缩，形成下一代恒星.恒星形成至今仍在进行着，已观测到许多处于从分子云向恒星演化的过渡天体.恒星作为宇宙中重要的天体,它从何而来,去往何处，以及它形成过程中元素是如何产生的？还有这些元素对于我们现在生命是什么样的关系呢？下面我们就通过恒星的一生来解答这些问题。
2 恒星的亮度温度等，恒星的元素构成
2.1恒星的亮度
恒星的亮度用视星等和绝对星等来表示。星等：恒星越亮，星等越小。视星等：在地球上测出的星等。这个星等数并不反映恒星本身真正发出的光度大小，因为这里没有考虑恒星的距离（同样发光度的恒星，距离越远，我们看到的视亮度越小），所以我们把这个星等数叫做视星等。绝对星等：归算到离地球10秒差距处的星等。U(紫外)、B（蓝）、V（黄）三色系统。B和V分别接近照相星等和目视星等。二者之差就是常用的色指数。由色指数可以确定色温度。太阳的V=-26.74等，绝对目视星等M=+4.83等，色指数B-V=0.63，U-B=0.12。
2.2 恒星的表面温度
恒星表面的温度一般用有效温度来表示，它等于有相同直径、相同总辐射的绝对黑体的温度。恒星的光度级可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ，依次称为超巨星、亮巨星、巨星、亚巨星、主序星（或矮星）、亚矮星、白矮星。太阳的光谱型为G2V,颜色偏黄,有效温度约5,770K。A0V型星的色指数平均为零，温度10,000K。恒星的表面有效温度由早O型的几万度到晚M型的几千度，差别很大。
2.3 赫罗图
-1-
恒星表面温度是描述恒星性质的重要参量。由于不同的温度,恒星表现出不同的颜色。我们可以通过恒星颜色大致判断其温度,通过光谱分析准确测定其温度数值。由于距离的原因我们看到的恒星亮度并不
代表其实际温度,这样,我们利用表示恒星
总辐射功率的光度来描述恒星。当然高度可
以由目视亮度和距离借助一定关系式求出。
这样我们天文学家用恒星的表面温度和光
度作为坐标轴组成关系图,这就是赫罗图
(HR图)。恒星可用HR图中的一点表示出来。
这样就把所观测到的恒星依据表面温度和
光度这两个可以测量的量作为判据加以排
序。图1是邻近太阳的恒星在赫罗图中的分
布。不难发现除个别恒星的点落在左下方或
右上方的位置,多数恒星的表面温度和光度
在图中的点落在一条由左上方向右下方延
伸的狭长带内,称这个狭长带为主星序。多
数恒星处于主星序内,这说明恒星的表面温
度和光度都不是随机分布的,而是具有一定
的星序,恒星在主星序停留的时间最长。表面温度为T的恒星的辐射近似于同温下的黑体辐射,满足关系式L=4πR2·KT4,其中L为光度,K为斯—玻常数,R为恒星半径。所以当T相同时,光度L小则半径R也小,L大R也大。而且M∝R。因此说沿着主星序向下,恒星质量逐渐减小。光度与颜色都相同的恒星有相同的质量。由质—光关系
式L/L
0≈103(μ4/H)( m/M
)4。其中L为光度,L
、M
分别是太阳的光度和质量,μ、H
分别是恒星物质的平均分子量和不透明度。可以看出恒星的光度L与半径R无关,但与它的质量三次方成正比。这也表明恒星质量沿主星序向下而迅速减小。如图2恒星的表面温度、光度、半径、质量这些参数之间结成一定关系,这种关系决定了恒星在演化过程中在赫罗图中位置的移动。赫罗图为研究恒星演化问题提供了重要实测基础。
2.4 恒星的元素构成
光谱分析，正常恒星大气的化学组成与太阳大气差不多。按质量计算，氢最多,氦次之,其余按含量依次大致是氧、碳、氮、氖、硅、镁、铁、硫等。但也有一部分恒星大气的化学组成与太阳大气不同，例如沃尔夫－拉叶星，就有含碳丰富和含氮丰富之分。理论分析表明，在演化过程中，恒星内部的化学组成会随着热核反应过
图1赫罗图
-2-
程的改变而逐渐改变，重元素的含量会越来越多，然而恒星大气中的化学组成一般却是变化较小的。
3 恒星的生命历程
3.1 恒星的诞生
介质云在其本身的引力作用下开始收缩的时候，恒星的形成过程就开始了，当它收缩时，引力势能转换为热能，气云发热，当发热时，介质云压强升高并企图阻止坍缩，由于介质云温度高，所以光和电磁辐射就从它的外表面发射出去.此时，介质云不能保持所需要的压强，继续慢慢地坍缩，随着坍缩的进行就会更热，在这种缓慢的坍缩会进行几百万年以，而我们把这个过程中介质云的收缩体称为原恒星，之后气云中心变得足够的热和密，以致核反应开始发生，氢转变为氦，释放可观的能量(这就是发生在早期宇宙中的基本核聚变过程)，介质云被稳定于这一点，这时，表面辐射掉的能量与核反应所产生的能量相平衡，所以介质云不必进一步坍缩去得到热能，而达到一种力的平衡，这就形成了一个恒星.而要达到这种力的平衡在物理上必须要满足三个条件：一是引力坍缩。二是动量守恒，角动量守恒会造成星云开始产生自转之后形成原恒星。三是热核反应。
3.2 恒星的青年
恒星在登上零龄主序之后，内部已经达到了流体静力学平衡和热学平衡，这种状态能使恒星表面温度长时期的保持稳定。主序上的恒星是各序列中最多的，说明恒星在主序上的生命过程最长。但是质量越大的恒星在主序上停留的时间越短，1924年，爱丁顿发现：一个处在辐射平衡状态的理想气态球，其光度与质量的3.5次方成正比。恒星的寿命＝燃料储备/燃料消耗率，燃料储备∝质量，燃料消耗率∝光度。一般，质量为M的主序星，寿命为1010年×M-2.5。质量大于60M⊙的恒星，在主序的生存期短于1010年×60-2.5 ，即3.6×105年。
3.3 恒星的中年
恒星上氢的总量毕竟是有限的,当氢接近殆尽时,热核反应就开始减弱了,相应的向外辐射也减弱了,辐射和引力间的平衡被打破,作为失去平衡的直接结果,星核由于引力作用开始收缩,收缩的星核温度又迅速升高。高温的星核又加热了恒星外层的大气,使得恒星外层向外膨胀,恒星的体积变大了。这时恒星进入了新的演化活跃期。由热力学定律可知,恒星膨胀后它的大气的温度迅速降低到4000K左右,由于处在这样低温的恒星发出的光是偏红的,所以这时的恒星演化成了一颗红巨星。红巨星的外层大气虽然在膨胀和冷却,而它的星核却由于引力而在收缩形成镜像反应,核的密度和温度在不断升高。当星核温度超过1亿K时,星核中的氢元素被点燃,发生以氦为原料的核聚变。在一些质量较小的恒星上,氦的核聚变是突然发生的,即氦闪。恒星的质量大
-3-
于4倍太阳质量时,当氦燃烧殆尽后,还会相继发生碳核聚变,氧核聚变,最终星核中产生大量的Fe元素。当恒星进入红巨星阶段后,它将离开主星序,在较短的时间内沿右上分支方向快速移动。在图1的赫罗图中,可看到有几颗恒星在右上方的低表面温度——高光度区域,它们就是处于红巨星阶段的恒星。恒星在这一阶段与主星序阶段相比停留的时间较短,演化速度快,其光度也要高得多。
3.3.1 大质量恒星-红超巨星-超新星爆发
通常，当恒星质量大于4M⊙时，恒星可能会向红超巨星转化。在主星序末期，氢聚变的热核反应无法在中心区进行，星体塌缩，温度急剧上升。中心氦核温度可高达1亿度。此时恒星可发生两种核反应。其一是紧邻中心氦核的氢氦混合气体受热后重新引发氢聚变，氢燃烧层会逐渐向外扩展。其二是氦核处发生的三个氦原子聚变成一个碳原子的聚变反应。由于两种核聚变产生的巨大能量以及氢聚变向外扩展的趋势，恒星的半径将比红巨星又增大许多倍，表面温度也由几万度降至三四千度，成为红超巨星。较普通红巨星而言，红超巨星半径要大的多，其用于外层膨胀所消耗的能量要多得多，因此红超巨星的表面温度会更低些。此阶段过后，红巨星会发生爆炸，将其外壳物质抛散到宇宙空间中。大质量恒星会发生猛烈的大规模爆炸，当恒星爆炸时的绝对光度超过太阳的100倍（中心温度可达100亿度），即新星爆发时光度的10万倍时，这种爆发就被称为超新星爆发。
3.3.2 较小质量（类太阳）恒星-红巨星
质量小的恒星，中心温度将不足以点燃氦聚变，它会在红巨星阶段停留很长时间，但是总有一天它也会爆发。
3.4 归宿
3.4.1 大质量恒星-黑洞和中子星
1934年美籍天体物理学家巴得(W.Baade)和茨维基(F.Zwicky)指出,对于大质量的恒星在坍塌的过程中,由于质量过大,引力过强,电子简并力不足以抵抗引力的作用,使星核受到极大压缩(密度可达1014g/cm3),核中物质变成中子气(含有中微子),星核的压缩产生巨大的能量,以爆炸的形式将外层以碎片推散到太空。在这期间,由于星体的高温而发光,成为超新星。爆炸完毕,剩余的星核密度很高,引力很大,与星核中的中子简并力相平衡,从而形成中子星。著名前苏联理论物理家朗道,在对天体物理和量子场论的研究中得出:其形成的中子星质量不会超过2M⊙。银河系中著名的蟹状星云的中心星就是一颗中子星。它通过x射线发射的能量比它在光学波段的能量高出百倍之多。中子星表面积小，光度比普通恒星低几十亿倍，很难用光学仪器及热辐射接收器加以观测，通常科学家通过射电和x射线的记录来观测中子星。
-4-
如果恒星的晚期经过超新星爆炸后,质量仍大于2M⊙,其中子简并力不足以抵抗巨大的引力作用,星核还要继续坍塌,直到相对论效应的临界半径以下,星核中产生了一种量子引力,塌缩停止,形成黑洞——全黑的星体,即便在该星体表面发出光束,光粒子也会由它的引力拉回。
3.4.2 较小质量（类太阳）恒星-白矮星
对于质量小于1.4M⊙的中央星核,当坍缩到它的密度达到106-109g/cm3,星核原子完全电离,进入了电子简并态,电子简并的压力能阻止继续坍缩,星核大小不再变化,使得星核的密度不再增加,这时星核成为一颗白矮星。但它们仍然通过辐射失去能量,白矮星一直冷却下去,这种冷却并不影响间并压强,但当它们失掉热能时会变得越来越红、越来越暗,最终会成为一堆恒星余烬,变成一颗黑矮星。质量相当于太阳大小的恒星星核,永远达不到发生碳核聚变的高温。约10万年之后,它将演化成为一颗主要成分是碳的白矮星。
4 元素的演化
4.1 比铁轻的元素----热核反应
恒星的主要组成是氢,其次是氦,还有O、C、N及少量的金属元素。热核反应只在星核中发生,那里有足够高的温度维持热核反应的进行。在温度达到1000万K以上时,4个氢核聚变为1个氦核,同时损失一小部分能量。这时的热核反应形式称为质子—质子反应。它由三个反应组成:
1
H+1H→2D+e+＋γ (1)
2
D+1H→3He+γ (2)
3
He+3He→4He+21H (3)
反应(1)是两个称为质子的氢核(1H)相碰撞而聚变为一个称为氘(2D)的重核,并放出一个正电子(e+)和一个中微子(γ)。新形成的氘核再与邻近的氢核相聚合,如反应(2)所示,产生一个氦的同位素3He,并放出一个γ射线光子。而两个3He核所进行的第(3)个反应,则可聚合成为一个氦核(4He)并同时放出2个氢核。这三个反应可以综合为一个质子—质子反应的表达式:41H→4He+2γ+2e++2γ即整个反应相当于4个氢核聚变为1个氦核,并同时产生2个中微子,2个正电子和2个γ射线光子。其中的正电子e+极易同附近的电子e发生湮没作用而变为γ光子。
当恒星中心温度达到15000万开,另一种热核反应碳—氮—氧反应占据主导地位。此反应由以下6个反应组成:
12
C+1H→13N+γ(4)
-5-
13
N→13C+e++γ(5)
13
C+1H→14N+γ(6)
14
N+1H→15O+γ(7)
15
O→15N+e++γ(8)
15
N+1H→12C+4He (9)
这组反应中的碳核(12C)和氮核(14N)可循环使用,是热核反应的催化剂。14N、13C
和15
O则分别是反应中出现后即消失的氮、碳和氧的同位素。总的结果还是4个氢核
合成一个氦核,并另外给出3个光子,2个正电子和2个中微子。其中的正电子同样会和电子淹没而变为光子。质子—质子反应,碳—氮—氧反应都是4个氢核合成一个氦核,并以光子和中微子的形式产生大量能量△E。这部分能量会遵从质能相关原理ΔE=ΔmC2的规律辐射出来,其中:Δm是氢核发生聚变成为氦核时的质量亏损。ΔE=4×1.00728-4.0015=0.02762(原子质量单位)。即0.02762×1.6606×10-24g可算出1g
氢转化为氦时释放出能量大到1018
尔格,相当于15t煤燃烧时放出的热量(1)。氢是恒
星上最丰富的物质。太阳形成时,氢约占总质量的78%,燃烧氢所释放的能量足够太阳温度辐射上百亿年。所有恒星都是由氢的核聚变反应来提供能量的。不同的是,质量小于或等于太阳质量的恒星进行的是质子—质子反应,更大质量的恒星内部则进行的是碳—氮—氧反应。由于在恒星内部发生的氢核聚变反应提供了强大的能源,才得以长期维持它在主星序阶段的辐射大体稳定。通过赫罗图得到:随着恒星质量的增大,它的光度也急剧增大。这种理论计算结果,与观测得到的恒星的质光关系相符。质量越大的恒星在主星序阶段停留的时间愈短,因为它的光度大,储存核燃料消耗过快。太阳在主星序阶段停留上百亿年,而具有几十个太阳质量的恒星只能在主星序阶段停留约百万年。质量的大小决定了恒星演化进程的时间长短。
在一个质量大于25M
⊙，
的恒星中，C、O、N都可以继续“燃烧”形成更大更复杂的原子核：
4 2He + 12
6
C →16
8
O + γ
4 2He + 16
8
O →20
10
Ne + γ
4 2He + 20
10
Ne →24
12
Mg +γ
这类反应可一直持续，直至铁的形成：4
2
He + 2412Mg →2814Si +γ
-6-
4
2
He + 2814Si →3216S + γ…
4
2
He + 5224Cr →5626Fe + γ
除此之外，由于能量不足，不可能以聚合方式形成更重的元素。
由大原子核参与反应的其他聚合反应仍可以进行。如碳或氧的燃烧生成重核的反应：
12 6C + 12
6
C →20
10
Ne + 4
2
He
16
8O ＋16
8
O →28
14
Si + 4
2
He
这些反应所需要的温度，反应的速率及其他条件均有很在差别。
碳氮各氧的燃烧也以可从别的途径进行，从而形成了其他同位素。例如：
12 6C + 12
6
C →2311Na + 1
1
H + γ
12 6C + 12
6
C →2311Na + 1
n + γ
16 8O + 16
8
O →3115P + 1
1
H ＋γ
16 8O + 16
8
O →3116S + 1
n + γ
至此，所讨论的聚合反应可以解释原子序数小于26(铁)的大多数元素的形成。但是，由于聚合反应的产物热力学并不稳定，即它们比起作为稳定粒子状态的趋势，分解成为更小的组成部分更加容易，更重元素并不以通过这一过程形成。
4.2 比铁重的元素----中子俘获
原子序数大于26的重元素形成的最常见的机制被称为中子俘获。在中子俘获反应中，一个中子撞击目标原子核。由于中子的相对原子质量为1，而原子序数为0，反应中形成的元素是原目标元素的同们素，且质量比原目标元素大1：
1 0n + A
Z
M →A+1
Z
M 。
由于大质量的恒星中，中子数量较为充裕，中子俘获反应比较普遍。回想一下碳、氮和氧燃烧的等式，不难发现这类反应一般有阿尔法粒子这一产物。天文学家已经发现在这类反应中最普遍的3种中子来源可用以下方程式表达：
13 6C ＋42He →168O + 1
n
22 10Ne + 42He →2512Mg + 1
n
25 12Mg +42He →2814Si + 1
n
-7-
大多数情况下，一个稳定的原子核可以再吸收一到三个中子仍旧介质保持稳定。例如，当铁－56吸收一个中子变成铁－57时，仍然稳定：
56
26Fe + 1
n →5726Fe +γ
反应中形成铁－57可以吸收第二个中子从而形成铁－58：
57
26
Fe + 10n →5826Fe +γ
最后铁－58可以再吸收一个中子，形成铁59：
58
26
Fe + 10n →5926Fe +γ
但这步反应的产物铁－59并不稳定。它以释放贝塔射线的形式衰变，半衰期为44.5天。一个不稳定的同位素衰变后会形成新的同位素及新的元素。如：
59
26
Fe →5927Co +0-1e
通过中子俘获形成钴后，它也将变成中子俘获的目标。通过这一过程将钴转化为辐射性的钴－60：
59
27
Co + 10n →6027Co + γ
钴反过来通过贝塔射线衰变形成相邻的元素－镍：
60
27
Co →6028Co + 0-1e
依照这个过程继续下去，每一个给定的原子核最终会增加一个中子而变重。
5 生命起源与演化
5.1 生命的组成元素：
生物体中大约只有25种元素是构成生命不可缺少的元素。包括：常量元素：C ,H ,O ,N ,S ,P ,Cl ,Ca ,K ,Na ,Mg等11种元素。微量元素：Fe,Cu.Zn,Mn,Co,Mo Se ,Cr ,Ni ,V ,Sn ,Si ,I ,F等14种元素。
5.2 天体演化形成组成生命的基本元素
超新星爆发会向巨洞抛射出重元素，例如碳、氧和铁。天体物理学家Volker Bromm （哈佛-史密松天体物理中心），Naoki Yoshida（日本国家天文台）和Lars Hernquist （CfA）对此进行了新的模拟，结果显示第一代恒星的超新星爆发会把大量的重元素抛射到数千光年的范围之内，向全宇宙播散生命的种子。
在天体演化时，热核反应和中子俘获过程中C,H,N,O,S,Mg,Fe等元素都已经形成，这些都是构成生命体不可或缺的基本元素。
5.3 生命起源推测
-8-
碳、氢、氧、氮、硫和磷这六种生命元素构成了地球上生物体物质总量的98% ，而这些元素是伴随着宇宙起源和演化过程而产生的。宇宙的状态和宇宙物质运动的基本规律法则的特殊结合造成了生命起源和演化的可能性。
宇宙中的物质诞生在爆炸之中。氢和氦是在距今约150 亿年前的大爆炸强烈热辐射中形成的。构成我们自己的、更复杂的碳、氧、钙、铁原子起源于恒星的燃烧着的深处。像铀之类的重元素是在超新星爆发的冲击波内合成的。形成生物原料的这些核过程发生在最不适宜于生物居住的环境中。一旦形成了元素，剧烈的爆发就把这些元素送回到恒星之间的太空中。在那里，万有引力将这些元素铸成新的恒星和行星，而电磁作用将它们造成生命的化学物质。
结论
恒星的由于引力的存在而坍缩，在这个过程中恒星内部温度升高从而点燃烧了热核反应形成的各种元素，最后由于热核反应的加剧使恒星爆炸，爆炸后,一种可能是没有遗留物,整个恒星全部炸裂飞向空间,这样就把形成的很多种元素抛向了太空，这是生命形成的前提，另一种则只是恒星的外壳炸裂后飞向空间,然而恒星的致密核被遗留下来,成为一颗中子星或成为黑洞。
-9-
参考文献
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恒星演变论文
恒星演变论文 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
恒星的演变 距离我们最近的恒星，太阳，是我们地球生命循环的最原始动力。无论地球本身的存在是那么的巧合，但是太阳始终是驱动着这个太阳系的最原始的动力，如果太阳不亮了，那会怎样所以自古以来，人们就开始观察太阳，了解我们的世界。 通过科学家观察天空所得，太阳只是无数在天空中闪耀的恒星的其中之一。我们对宇宙和天空的探索，绝不仅仅止于了解太阳。而是了解我们的宇宙，了解恒星，了解恒星从哪里来，而又会到哪里去。 恒星的诞生 恒星的演化开始于之中。此时，太空中的粒子大约是每立方厘米到1个氢原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数千到百万个氢原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个，直径甚至为50到300。 在巨分子云环绕星系旋转时，某些事件可能造成它的。坍缩过程中的会造成巨分子云碎片不断分解为更小的片断。质量少于约50太阳质量的碎片会形成恒星。在这个过程中，气体被释放的所加热，而也会造成星云开始产生之后形成。 恒星形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。通常，正在产生恒星的星源会通过在四周光亮的气体云上造成阴影而被观测到，这被称为。质量非常小的原恒星温度不能达到足够开始氢的反应，它们会成为。质量更高的原恒星，核心的温度可以达到1,000万，可以开始将氢先融合成氘，再融合成氦。在质量略大于的恒星，在能量
的产生上贡献了可观的数量。新诞生的恒星有各种不同的大小和颜色。的范围从高热的蓝色到低温的红色，质量则从最低的太阳质量到数十倍于太阳质量。恒星的亮度和颜色取决于表面的温度，而表面温度又由质量来决定。 恒星的成熟 根据恒星质量的大小，分别为低质量恒星的成熟，中等质量恒星的成熟，和大质量恒星的成熟，都是各有不同。 质量低于太阳质量的恒星，属于低质量恒星。这些恒星在核心的氢融合停止之后，很单纯的仅仅因为没有足够的质量在核心产生足够的压力，因此不能进行氦核的融合反应。这类恒星在消耗掉氢元素之前，被称作，像是，其中有些的寿命会比太阳长上数千倍。 目前的天文物理学模型认为太阳质量的恒星，在主序带上停留的时间可以长达6万亿年，并且要再耗上数千亿年或更多的时间，才会慢慢的塌缩成为。如果恒星的核心缺少对流（被认为有点像现在的太阳），它将始终都被数层氢的外层包围着，这些也许都是在演化中产生的氢层；但是，如果恒星有着完全的对流（这种想法被认为是低质量恒星的主角），在它的周围就不会分出层次。如果真的这样，它将如同下面所说的中等质量恒星一样，它将在不引起氦融合的情况下发展成为；否则，它将单纯的收缩，直到电子简并压力阻止重力的崩溃，然后直接转变成为白矮星。
1.2太阳系的形成和恒星的演化 教案(浙教版九年级科学下册)
课题：1.2太阳系的形成与地球的诞生 课型：新知识课 课时：1 教学目标：1、知道托勒密的“地心说”和哥白尼的“日心说”宇宙体系。 2、了解太阳系形成的主要学说------星云说。 3、知道地球是随太阳系的形成而诞生的。 教学方法：图表法、讲授法 教学用具：PPT 教学重难点：地心说，日心说，星云说，地球的形成和诞生。 教学过程： 复习：（七年级科学第三章“地球和宇宙”） 图片：太阳系 师：请按太阳的距离由近到远的九大行星的名称。 生答：水、金、地球、火、木、土、天王、海王、冥王星 问：其中最大的两颗行星是？ 生答：木、土 问：木、土星有何最显著的特点？ 生答：都是固体的核心和几千万米厚的由氢气和氦气组成的大气层，并且有光环。 师：地球是太阳系中一个小行星，它和其他八大行星及小行星和彗星等天体一样，按一定的轨道绕着太阳公转。银河系是由众多恒星及星际物质组成的庞大的天体，像太阳这样的恒星有2000多亿颗。在整个宇宙中，目前人们能观察到的类似银河系的
天体系统有10多亿个。 新课 引入：太阳系是怎么形成的？地球的诞生与太阳的形成有什么关系？认识这些问题，人们经历了漫长而曲折的过程。 板书：1.2太阳系的形成与地球的诞生 图：托勒密的宇宙体系 问：结合这个体系，你能说说最开始人们的认识是怎样的吗？ 生答：地心说 讲解：人们每天看到太阳东升西落，而大地是静止不动的，根据这种感觉，在长达几千年的时间里，人们一直认为大地是宇宙的中心，太阳和其他天体都是绕着地球转动的。 在公元2世纪，希腊科学家托勒密在总结前人学说的基础上，创立了“在心说”宇宙体系。 板书：地心说：地球为中心------希腊托勒密 介绍：地心说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好相到吻合，得到占统治地位的教廷的竭力支持。因而“地心说”长期居于统治地位。 填空：“地心说”的核心是：地球是宇宙的中心，太阳和其他天体都是绕着地球转动的。介绍：托勒密全面继承了亚里士多德的“地心说”，并利用前人积累和他自己长期观测得到的数据，写成了8卷本的《伟大论》。在书中，他把亚里士多德的9层天扩大为11层天，把原动力天改为晶莹天，又往外添加了最高天和净火天。托勒密设想，各行星都绕着一个较小的圆周运动，而每个圆周的圆心则在以地球为中心的圆周上运动；日月行星除作上述轨道运行外，还与众恒星一起，每天绕地球转动一周。 在当时的历史条件下，托勒密提出的行星体系学说是具有进步意义的。首先，它肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体。其次，从恒星天体上区分出行星和日月是离我们较近的一群天体，这是把太阳系从众星中识别出来的关键性一步。 至于教会利用和维护“地心说”，那是托勒密死后一千多年的事情了。教会之所以维护“地心说”，只是想歪曲它以证明“地心说”与基督教《圣经》中描绘的 天堂、人间和地狱的说法相吻合。应该说明的是托勒密的宇宙学说同宗教本来并 没有怎么样必然的联系。
The evolution of stars(恒星的演化)
The evolution of stars Stars are the most noticeable objects in the vast universe except the sun, moon and a few planets. In ancient times, people were full of curiosity and fantasy about stars, and very moving myths and legends were popular in China and abroad. However, it was not until the telescope appeared that people had the most basic understanding of stars and realized that stars were not constant in the sky.At the beginning of the 20th century, Einstein published the famous mass-energy relationship, people gradually realized the huge energy produced by the nuclear reaction and knew the source of the star's energy before they gradually realized that the star itself also had a life cycle, they would be born, grow, and die just like people. However, the birth of stars was still a mystery for a long time. It was not until the 1960s that astronomers discovered molecular gas in interstellar space that they had the most preliminary understanding of the evolution process of stars. Next, I’d like to share it. Gravitational contraction stage The star was originally born from interstellar dust in space. Scientists call it "nebula" or " interstellar cloud" vividly. Its main component is hydrogen, which is extremely small in
恒星演化
恒星的演化 原恒星的形成 原恒星被认为形成于星际介质中。 广阔的恒星之间的空间存在着气体和尘埃。星际物质在宇宙空间的分布并不均匀。在引力作用下，某些地方的气体和尘埃可能相互吸引而密集起来，形成云雾状。称为“星云”。而星云在适当的条件下便孕育着原始的恒星。 星云的主要成分是氢气和氮气，还有少量的尘埃。星云的温度很低，约100K左右。在忽略旋转,,磁场等因素的前提下,由于温度低，向内引力作用超过向外的压力星云将塌缩，星云塌缩的最小质量称为jeans质量。 当星云质量大于jeans质量时，星云的热压力不足以抵抗引力，便发生塌缩，并分裂成小云块，随着密度的升高，jeans质量下降，星云不断碎裂，持续时间(f- f时标)约为几百万年。随着密度的上升，核心区域变得不透明，温度迅速上升，金斯质量增大，星云停止分裂。开始塌缩，形成原恒星。原恒星以Kelvin-Helmhotz 时标收缩，自引力势能转化为内能，温度进一步升高。随着温度升高，原恒星逐渐达到准流体静力学平衡的慢收缩阶段。此时虽然原恒星内部温度升高但还没有达到H点火的温度，称为前主序星阶段。 前主序星演化 在最开始的百万年里，因星体内部的温度很低，不透明度比较大，星体内部完全对流传能。随着坦缩不断地进行，核心温度逐渐升高，不透明度下降，形成一个辐射核心。当辐射核心大到一定的程度，能量能够从对流包层传输出来，光度增加。直到核心氢燃烧开始。进入零龄主序(zero-age main sequence star)。恒星的光度温度有所增加，半径略微减小。 前主序星的有效温度与半径，光度与有效温度的关系为： 在H-R 图上的演化是一条斜率为12/5的斜线 半径随时间的演化为：
2017年高中物理第七章宇宙的结构和恒星的演化天体运动知识点总结
第七章宇宙的结构和恒星的演化天体运动 1.月球的存在对地球的影响：潮汐主要由于月球对地球的的万有引力影响而产生的。地球 上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的高潮点。 2.太阳系共有八颗行星。从距离太阳最近行星算起，依次为水星，金星、地球、火星、木 星、土星、天王星和海王星。距离太阳越近的行星，公转速度越大。除水星和金星外，其他行星都有卫星。木星和土星的卫星最多。 3.宇宙：所有的空间及其中的万物。光年的换算：1l.y.=9.46*1015m 4.根据今天宇宙膨胀的速度，宇宙在一二百亿年前脱胎于高温、高密状态，诞生于一次大 爆炸，这就是所谓的宇宙大爆炸假设。 5.银河系是一种旋涡状星系。太阳系正处于其中一条旋臂的边缘。 6.恒星的分类：1）根据恒星的物理特征来分类：体积、温度和亮度。2）按照体积大小分， 依次为超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星。 7.恒星的颜色与它的表面温度有关；恒星的亮度与体积、温度、它与地球的距离有关。 8.视差测距法测恒星距离：以日、地距离为基线，利用周年视差，通过几何方法来测量恒 星的距离的方法，叫做视差测距法。要会计算 9.恒星的物质组成：绝大多数恒星都有着和太阳相同的化学成分：73％氢、25％的氦及2％ 的其他元素。 10.恒星演化的几个阶段：1）恒星演化分：诞生期、存在期和死亡期。2）一颗恒星的寿命 取决于它的质量，质量大的恒星寿命短。 11.万有引力定律： 1.宇宙间的一切物体都具有相互吸引力。两个物体间的引力大小，跟它们质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。 ①公式是引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2 (或写成G＝ 6.67×10-11N·m2/kg2) ②牛顿发现的万有引力现象并推出万有引力定律。引力常量首先由英国的卡文迪许利用扭秤实验准确测出，扭秤的关键就是在T形架的竖直部分装一个平面镜，将引力作用于扭秤产生的微小扭转效果，通过光点的移动加以放大。 ③万有引力定律的公式严格讲只适用于两个质点间的相互作用，当两个物体间的距离远大于自身直径时，也可以使用，r即两个物体中心距离。
恒星演变论文
恒星的演变 距离我们最近的恒星，太阳，是我们地球生命循环的最原始动力。无论地球本身的存在是那么的巧合，但是太阳始终是驱动着这个太阳系的最原始的动力，如果太阳不亮了，那会怎样？所以自古以来，人们就开始观察太阳，了解我们的世界。 通过科学家观察天空所得，太阳只是无数在天空中闪耀的恒星的其中之一。我们对宇宙和天空的探索，绝不仅仅止于了解太阳。而是了解我们的宇宙，了解恒星，了解恒星从哪里来，而又会到哪里去。 恒星的诞生 恒星的演化开始于巨分子云之中。此时，太空中的粒子密度大约是每立方厘米0.1到1个氢原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数千到百万个氢原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量，直径甚至为50到300光年。 在巨分子云环绕星系旋转时，某些事件可能造成它的重力坍缩。坍缩过程中的角动量守恒会造成巨分子云碎片不断分解为更小的片断。质量少于约50太阳质量的碎片会形成恒星。在这个过程中，气体被释放的势能所加热，而角动量守恒也会造成星云开始产生自转之后形成原恒星。 恒星形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。通常，正在产生恒星的星源会通过在四周光亮的气体云上造成阴影而被观测到，这被称为包克球。质量非常小的原恒星温度不能达到足够开始氢的核融合反应，它们会成为棕矮星。质量更高的原恒星，核心的温度可以达到1,000万K，可以开始质子-质子链反应将氢先融合成氘，再融合成氦。在质量略大于太阳质量的恒星，碳氮氧循环在能量的产生上贡献了可观的数量。新诞生的恒星有各种不同的大小和颜色。光谱类型的范围从高热的蓝色到低温的红色，质量则从最低的0.085太阳质量到数十倍于太阳质量。恒星的亮度和颜色取决于表面的温度，而表面温度又由质量来决定。 恒星的成熟 根据恒星质量的大小，分别为低质量恒星的成熟，中等质量恒星的成熟，和大质量恒星的成熟，都是各有不同。 质量低于0.5太阳质量的恒星，属于低质量恒星。这些恒星在核心的氢融合停止之后，很单纯的仅仅因为没有足够的质量在核心产生足够的压力，因此不能进行氦核的融合反应。这类恒星在消耗掉氢元素之前，被称作红矮星，像是比邻星，其中有些的寿命会比太阳长上数千倍。 目前的天文物理学模型认为0.1太阳质量的恒星，在主序带上停留的时间可以长达6万亿年，并且要再耗上数千亿年或更多的时间，才会慢慢的塌缩成为白矮星。如果恒星的核心
宇宙天体第一章：恒星以及演化过程
目录 1.1恒星 1.1.1太阳 1.2黑体 1. 2.1黑体辐射 1.3变星 1.3.1食变星 1.3.2脉冲星 1.3.3爆发星 1.3. 2.1脉动变星 1.4恒星的归宿 1.4.1红巨星 1.4.2白矮星 1.4.3超新星 1.4.3.1中子星 1.4.3.1.1脉冲星 1.4.3.1.2磁星 1.4.3.1.3夸克星 1.4.3.2黑洞 1.4.3. 2.1类星体 1.4. 2.1黑矮星 注:前一数字相同表示同一个分类 前言 当你仰望天空，使用望远镜，用电脑模拟，碰到一个从来未见过的天体，你一定会感到疑惑。你或许会想了解，这是什么“天体”? 天体，就是指宇宙空间中的宏观物体。 这些物体一般指恒星，行星，卫星，星云，彗星，陨石，黑洞等。如果你想学好天体物理，亦或是想学好量子力学，了解这些天体是有很大作用的。这些天体，不光是与宏观的天体物理，或是与量子力学都有关。从光谱，从类型，到发光原理，再到支撑方式，一切都需要这些学科的支撑。想要详细了解，就至少需要理解这些基础天体的知识。
为了解开你心中的种种关于“天体”的疑惑，现在，就让我们一起来讲述，关于“天体”的故事吧！ 就从我们的造物主开始。我们的故事，都围绕它而展开——太阳。 假如我们没有这个母亲，我们很难想象我们是如何出现的，我们的地球可能一直一直漂浮在宇宙空间里，我们没有受到可照光的眷顾，我们的一切一切都存在黑暗里。 好好想想，这是多么的恐怖，这可能导致生物也无法出现。那么我们的地球就不可以称之为地球了，我们的地球可能只是一片冰冻，毫无生机。总之，快感谢我们的太阳母亲吧！
1.1恒星 回归正题，像这样发光发亮，却很稳定的星体，我们就称之为恒星，如果没有恒星，我们的宇宙可能是黑的。 谈到黑，我又想起了一件事，恒星又是黑体。 1. 2黑体 什么是黑体？ —黑体就是不反射不透射任何电磁波，任何辐射和能量的物体，听起来
恒星演化
恒星 摘要：本文分为两大部分，前部分将介绍恒星的各个参数，包括亮度、视星等、光度、大小、质量等基本特征以及恒星彼此之间的联系等等（也适当包含了一些对恒星参数测定的方法）。后半部分则将着重介绍恒星的起源与演化过程。 关键词：恒星、起源与演化。 1.前言 在美丽而又浩瀚的夜空中，我们痴迷于若隐若现的点点繁星，向它们寄托着我们难以磨灭的情感，它们也因此成为了我们心中永远的美丽传说。而实际上，那点点繁星大都是离我们十分遥远的恒星，我们对它们仍知之甚少。因此，研究恒星与恒星系统已势在必行:它是解决现代最基本理论----天体的起源与演化问题所不可缺少的；同时它也有助于解决物理学中的基本理论，寻找新能源；甚至于对这个问题的研究，对哲学的进步与发展同样起着积极作用，因为恒星和恒星系统是唯物主义宇宙观和唯心主义宇宙观激烈斗争的重要方面。 2.恒星的基本参数 2-1恒星观测的发展历程 恒星是指由内部能源产生辐射而发光的大质量球状天体。太阳就是一颗典型的恒星。自古以来，恒星一直是人们探索大自然的一个重要研究对象。人类研究恒星最初是依靠眼睛，但“最好”的眼睛最多只能看到6000余颗恒星。望远镜发明后，人类可以观测到眼睛看不到的恒星，早先美国帕洛马山天文台的直径5米的望远镜可以观测到20亿颗恒星，而在哈勃望眼镜升空后已经把人眼识别天体的范围提高了40亿倍。与此同时，人类还通过射电，x射线，红外线等多种电磁波去了解和研究恒星。 2-2恒星的距离 恒星离我们是十分遥远的，除去太阳外，离我们最近的恒星是半人马座比邻星，距离大约有4*10^13千米，而其他恒星更是远远大于这个距离。那么，应该怎样进行恒星距离的测量呢？
恒星的演化
恒星的演化 宝佳琦 摘要：1. 黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。当恒星的史瓦希小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。 2. 脉冲星，就是变星的一种。脉冲星是在1967年首次被发现的。当时，还是一名女研究生的贝尔，发现狐狸星座有一颗星发出一种周期性的电波。经过仔细分析，科学家认为这是一种未知的天体。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号，人们就把它命名为脉冲星。它对恒星的演化有一定的影响。 3.根据现在的认识，超新星爆发事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量的恒星，如质量相当于太阳质量的8~20倍的恒星，由于质量的巨大，在它们演化的后期，星核和星壳彻底分离的时候，往往要伴随着一次超级规模的大爆炸。这种爆炸就是超新星爆发。 4. 赫罗图是丹麦天文学家赫茨普龙及由美国天文学家罗素分别于1911年和1913年各自独立提出的。后来的研究发现，这张图是研究恒星演化的重要工具，因此把这样一张图以当时两位天文学家的名字来命名，称为赫罗图。赫罗图是恒星的光谱类型与光度之关系图，赫罗图的纵轴是光度与绝对星等，而横轴则是光谱类型及恒星的表面温度，从左向右递减。恒星的光谱型通常可大致分为O.B.A.F.G.K.M 七种。 5.白矮星(White Dwarf)是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小，因此被命名为白矮星。白矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论，白矮星是在红巨星的中心形成的。白矮星是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积和地球相当，但质量却和太阳差不多，它的密度在1000万吨/立方米左右。 关键词：黑洞脉冲星超新星的爆发赫罗图白矮星
恒星的演化
恒星的演化 §主序星的演化 1、恒星演化的基本原理： 恒星在一生的演化中总是试图处于稳定状态（流体静力学平衡和热平衡）。当恒星无法产生足够多的能量时，它们就无法维持热平衡和流体静力学平衡，于是开始演化。引力在其中起了关键的作用。恒星从星云中诞生，这个结果是引力造成的，因为引力使得星云中的物质聚集成了恒星。但是另一方面，引力会使得它在体积上不断收缩，为了使得引力作用在某种程度上达到平衡，恒星需要在内部产生能量，产生能量的目的是为了抗衡引力，否则它会持续收缩。在达到平衡的过程里，恒星要付出代价，恒星要不断消耗自身物质，产生新的元素，元素在转化的过程中能量释放出来，内部结构也会发生变化，最终有一天恒星没有任何能源可以供给，它的生命就结束了。所以说恒星的一生是一部与引力斗争的历史。 2、Russel-Vogt原理 如果恒星处于流体静力学平衡和热平衡，而且它的能量来自内部的核反应，它们的结构和演化就会完全唯一地由初始质量和化学丰度决定。这个原理在实际上可能不是非常符合，因为恒星的质量会不可避免地发生变化，但是初始质量和化学丰度仍然是决定恒星结构和演化的重要因素。这里我们主要谈质量的影响。 3、恒星演化时标 核时标（Nuclear Timescale）：恒星内部通过核心区（约占恒星质量的十分之一）核反应的产能时间。比如太阳，它并不是把所有的质量都烧光了，它其实只有0.1倍太阳质量作为可用的燃料。我们有下面的结果： E是它总的能量，L是光度，也就是它能量消耗的速率，E可以写成ΔMc2，，其中ΔM是恒星核心区的质量，并不是恒星的总质量，η是能量转换的效率。上式是以太阳质量和太阳光度作为单位的。一旦恒星的核燃料烧光了，它会快速地变化，进入新的平衡状态，新的平衡状态转变的时标比核反应时标要快得多。 热时标（Thermal Timescale）：恒星辐射自身热能的时间，或光子从恒星内部到达表面的时间，是指恒星把自身能量或热量全部辐射光了。这个发生在恒星把自身燃料烧完了，没有新的燃料供给，它完全通过把原来储藏的热量散发出去。
太阳的形成(恒星的演化过程 )
太阳的形成（恒星的演化过程） 【摘要】恒星的演化史可为四大阶段：引力收缩阶段，主星序阶段，红巨星阶段和晚期阶段，在恒星演化过程中还伴随着元素的形成和生命物质的产生。本文简单叙述了恒星的诞生、演化及衰亡过程,展示了恒星的存在历程,同时表明了恒星这类重要天体的起源及演化规律。描绘了恒星在星际气体尘埃中诞生,在主星序阶段稳定演化并伴随着各种重元素的形成,最后以白矮星,中子星或黑洞结束一生画面。 本文讨论了恒星的演化和元素的形成以及生命物质的产生的关系，认为元素演化、天体演化、生命的起源与演化三者密切相关。在恒星的演化过程中，引力塌缩和热核反应交替进行为演化提供能源，在这个过程伴随有微观粒子的反应过程，亦即元素形成过程。另外超新星爆发等恒星演化事件为比铁更重的重元素的形成提供了基本条件。而恒星随着自身的诞生、死亡，就在恒星和星云之间相互转换。 【关键词】赫罗图(HR图);红巨星;白矮星;中子星;黑洞；元素 I
The process of the fixed star 【Abstract】The fixed star evolution history may be four stages mark: The gravitation contracts a stage , betokens the order star stage , red giant star stage and later period stage. In the process of the fixed star evolution ,element formed and living matters came into being. The Fixed star coming into being the main body of a book has been narrated simply, evolves and becomes feeble and die ,creation of element and living matters came into being. have shown the law there existing course , origin and evolution having indicated fixed star this kind of the important celestial body at the same time in fixed star's. Have described out a fixed star coming into being in interstellar gas dust, before primary component order stage stabilize evolution, a lifetime coming to an end finally with the white dwarf , neutron star or black hole experiences an outline. This article discusses the evolution of stars and the formation of elements, as well as the lives of the relationship between the emergence of material that the elements of evolution, the evolution of celestial bodies, the origin and evolution of life are closely related. In the course of stellar evolution, gravitational collapse and thermonuclear reaction to the evolution of alternate energy, in the process accompanied by the reaction of the process of micro-particles, that is, the process of element formation. In addition, such as supernova stellar evolution of the outbreak of the incident even heavier than iron the formation of heavy elements provide the basic conditions. And the birth of stars with their own, death stars and nebulae in the conversion between. 【Key Words】：hertzsprung russel diagram; red giant star;white dwarf;neutron star; collapsar;element.
恒星的演化全解
一、恒星的诞生 ............................................................................ 二 （一）成年期 .......................................................................... 四（二）中年期 .......................................................................... 四（三）衰退期 .......................................................................... 五二、恒星的演化形态.................................................................... 五 ①低质量恒星 .......................................................................... 五 ②中等质量恒星 ...................................................................... 六 ③大质量恒星 .......................................................................... 七 ④中子星................................................................................... 八 ⑤黑洞....................................................................................... 九 三、演化的原因 ............................................................................ 十 四、演化的结果 ........................................................................ 十二 五、巨大质量的恒星列表及恒星形成过程示意图（部分）十三 .......................................................................... 错误！未定义书签。
恒星的演化 (2)
恒星是由炽热气体组成的、能自身发光的球状或类球状天体。它同自然界一切事物一样，也经历着从诞生、发展到衰亡和转化的过程。 恒星演化即恒星形成后，在引力、压力和核反应的作用下，恒星结构随时间而变化，直至能量耗尽，变为简并星或黑洞的过程。 恒星演化就是一颗恒星诞生，成长成熟到衰老死亡的过程，恒星演化是是十分缓慢的过程。天文学家根据对各种各样的恒星的观测和理论研究，弄清楚了恒星的一生是怎样从孕育到诞生，再从成长到成熟，最后到衰老、死亡的整个过程。恒星演化论，是天文学中，关于恒星在其生命期内演化的理论。 恒星的总质量是决定恒星演化和最后命运的主要因素。描述许多恒星的温度对光度关系的图，也就是赫罗图，可以测量恒星的年龄和演化的阶段。 赫罗图可显示恒星的演化过程, 太约90%的恒星位于赫罗图左上角至右下角的带状上，这条线称为主序带。位于主序带上的恒星为主序星。形成恒星的分子云是位于图中极右的区域，但随著分子云开始收缩，其温度开始上升，慢慢移至主序。恒星临终时会离开主序，除质量极低的恒星会往左下方移动，大质量恒星会往右上方移动，这里是红巨星及超红巨星的区域，都是表面温度低而光度高的恒星。未经过超星星爆炸的恒星会移向左下方，这里是表面温度低而光度高的区域，是白矮星的所在区域，接著会因为能量的损失，渐渐变暗成为黑矮星恒星的诞生：恒星的演化开始于巨分子云。一个星系中大多数虚空的密度是每立方厘米大约0.1到1个原子，但是巨分子云的密度是每立方厘米数百万个原子。一个巨分子云包含数十万到数千万个太阳质量，直径为50到300光年。 在巨分子云环绕星系旋转时，一些事件可能造成它的引力坍缩。巨分子云可能互相冲撞，或者穿越旋臂的稠密部分。邻近的超新星爆发抛出的高速物质也可能是触发因素之一。最后，星系碰撞造成的星云压缩和扰动也可能形成大量恒星。 坍缩过程中的角动量守恒会造成巨分子云碎片不断分解为更小的片断。质量少于约50太阳质量的碎片会形成恒星。在这个过程中，气体被释放的势能所加热，而角动量守恒也会造成星云开始产生自转之后形成原始星。 恒星形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。 质量非常小（小于一个太阳质量）的原始星的温度不会到达足够开始核聚变的程度，它们会成为棕矮星，在数亿年的时光中慢慢变凉。大部分的质量更高的原始星的中心温度会达到一千万开氏度，这时氢会开始聚变成氦，恒星开始自行发光。核心的核聚变会产生足够的能量停止引力坍缩，达到一个静态平衡。恒星从此进入一个相对稳定的阶段。如果恒星附近仍有残留巨分子云碎片，那么这些碎片可能会在一个更小的尺度上继续坍缩，成为行星、小行星和彗星等行星际天体。如果巨分子云碎片形成的恒星足够接近，那么可能形成双星和多星系统。 恒星有不同的颜色和大小。从高热的蓝色到冷却的红色，从0.5到20个太阳质量。 恒星的亮度和颜色依赖于其表面温度，而表面温度则依赖于恒星的质量。大质量的恒星需要比较多的能量来抵抗对外壳的引力，燃烧氢的速度也快得多。 中年时候的恒星 恒星形成之后会落在赫罗图的主星序的特定点上。小而冷的红矮星（指表面温度低、颜色偏红的矮星，尤指主序星中比较“冷”的M型及K型恒星）会缓慢地燃烧氢，可能在此序列上停留数千亿年，而大而热的超巨星会在仅仅几百万年之后就离开主星序。像太阳这样的中等恒星会在此序列上停留一百亿年。太阳也
恒星的形成与演化
恒星的形成与演化 一、恒星的形成 恒星是茫茫宇宙中除太阳、月亮和少数行星之外最引人注目的天体．早在上古时代，人们就对恒星充满了好奇与幻想，中外都流行着非常动人的神话传说．然而，直到望远镜出现后，人们才对恒星有了最基本的认识，了解到恒星在天空中并不是恒定不变的．到了 2 0世纪初，爱因斯坦发表了著名的质能关系，人们对原子核反应所产生的巨大能量逐步认识，知道了恒星能量的来源，才渐渐认识到恒星本身也有生命周期，它们像人一样会出生、生长、老去直至死亡．然而，恒星的出生在相当长的时间里还是个谜，直到2 0世纪6 0年代，天文学家在星际空间发现了分子气体，以及嵌埋其中的低温原恒星( p r o t o s t a r) ，才对恒星的出生场所及过程有了最初步的了解． 经过 4 0年的研究，天文学家对恒星的出生过程有了相当充分的理解，特别对小质量恒星而言更是如此．现在已经很清楚，恒星是在以分子气体为主的星际分子云中生成的，由于分子云自身的引力作用，开始自身的塌缩并形成所谓的年轻星天体( y o u n g s t e l l a r o b j e c t s ) ，这些年轻星天体经过快速演化最终形成恒星．为了对恒星进行分类，天文学家将小于太阳质量3倍的恒星称为小质量星，3 —8倍的称为中等质量星，而大于8倍太阳质量的则称为大质量星．这一分类并不仅仅是表象的不同，事实上它代表了不同类型的恒星形成时不同的物理过程． (一)小质量恒星形成的理论与观测 一般认为，恒星是通过分子云核( mo l e c u l a r c o r e )的塌缩而形成的．在银河系内，存在一类由分子气体组成的天体，由于它们呈弥散的云雾状形态，因此被称为分子云( mo l e c u l a r c l o u d )，其总质量约占银河系可视物质质量的1％，其温度很低，大约为1 0 K ．分子云在星际空间缓慢演化，在某些局部形成密度相对较高的区域，被称为分子云核．随着分子云核的进一步演化，其内部的热运动压力不能再抵御自身的引力，便开始了所谓引力塌缩，最终形成恒星．根据研究，从分子云核演化成一颗恒星经过了以下4个阶段：( 1 )云核阶段：分子云核内气体运动压力、磁压、引力及外部压力处于基本平衡状态，云核缓慢收缩，温度开始缓慢上升，形成热分子云核； ( 2 )主塌缩阶段：当分子云核的内部压力不能抵抗自身引力时，就开始了塌缩．由于云核中心密度较高，塌缩区域最初位于中心，并以当地声速向外扩张，这就构成“先内后外”的塌缩( i n s i d e—o u t c o 1 ．1 a p s e )．塌缩形成一个致密的核心，巨大的引力能使中心温度迅速升高．由于云核的自转，外部物质不会直接落到核心，而是在核心周围形成一个致密的盘状结构，称为吸积盘( a c c r e t i o n d i s k )； ( 3 )主吸积阶段：由于角动量及磁通量守恒原理，最终成为恒星组成部分的物质并不能直接落到中心星上，而是落在吸积盘上，吸积盘通过一系列复杂的过程，将多余的角动量向外传递，使中心星的质量得以继续增加，因此，吸积盘在恒星形成活动中起了至关重要的作用．在此期间，为了释放角动量，系统还通过目前尚不可知的机制向两极方向抛射物质，形成质量外流(outflow)．恒星的大部分质量都是通过吸积获得的，巨大的引力能使中心星的温度急剧上升，从而点燃了星中心区域的氘． ( 4 )残余物质驱散阶段：质量外流在这一阶段继续存在，外流与星风的作用使恒星形成的残余物质远离中心星，星周物质以及盘物质变得稀薄，外流的开口张角渐渐变大．中心星仍然从盘中吸积物质但其速率已经很小，中心星的质量不会再有实质性的增长，更多的是准静态收缩．中心星的核心部分这时可能已经开始了氢燃烧，外部出现了对流层．当这一阶段结束时，我们就可以在宇宙空间看见一颗性质不同的恒星，被称为主序星．
1.2 太阳系的形成和恒星的演化 同步练习及答案
1.2 太阳系的形成和恒星的演化同步练习及答案 一、单选题 1.关于宇宙的产生的看法，下列说法正确是（） A. 宇宙没有起源，天然而成的 B. 多数科学家认为宇宙诞生于150亿年前的一次大爆炸 C. 宇宙肯定是恒星的湮灭造成的 D. 宇宙产生于气候的变化 2.关于宇宙大爆炸，下列说法中错误的是（） A. 宇宙诞生于距今约150万年前的一次原始火球大爆炸 B. 大爆炸宇宙模型认为，“原始火球”的温度和密度高得无法想像 C. “原始火球”的爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降 D. 根据宇宙大爆炸理论可推知，所有星系都在背离我们运动 3.下列有关人类探索宇宙过程中的说法不正确的是（） A. 伽利略就用自制的望远镜观察天体 B. 牛顿第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子 C. 科学家把“哈勃”太空望远镜送入太空 D. 目前，人类观测到的最远的天体距离我们约130亿光年 4.在认识世界时，我们经常用各种方法来形象、直观地表示事物或者规律。下列关于太阳一生的体积变化规律最为合理的图像是( ) A. B. C. D. 5.用绳子的拉力牵引着，使小球绕中心做圆周运动，可以类比（）
A. 地心说 B. 日心说 C. 太阳吸引各个行星 D. 以上说法都不对. 6.天文学家认为，恒星在诞生之初会像人类的同卵多胞胎一样有着一个或多个孪生“兄弟”。最近，一颗编号为“HD 162826”的恒星被确定为太阳的孪生“兄弟”。以下不能用以确认“HD 162826”为太阳孪生“兄弟”身份的是（） A. 质量和太阳相近 B. 年龄和太阳相同 C. 化学成分和太阳相似 D. 形成位置和太阳相吻合 7.人类对行星运动规律的认识有两种学说，下列说法正确的是（） A. 地心说的代表人物是“托勒密” B. 地心说的代表人物是“亚里士多德” C. 日心说的代表人物是“开普勒” D. 地心说有其局限性，日心说没有局限性 8.下列说法正确的是（） A. 恒星是指宇宙中不动的星球 B. 宇宙是由几千个星系组成的天体系统 C. 太阳是银河系中的一颗普通的恒星 D. 银河系只是有群星组成的天体 9.下列关于宇宙的认识正确的是（） A. 太阳是宇宙的中心 B. 银河系属于太阳系的一部分 C. 地球是太阳系中的恒星之一 D. 太阳是银河系中的恒星之一 10.关于万有引力，下列说法正确的是（） A. 万有引力是开普勒首先发现的 B. 只有质量极大的天体间才有万有引力，质量较小的物体间没有万有引力 C. 地面附近物体所受到的重力就是万有引力 D. 重力是由于地面附近的物体受到地球吸引而产生的，但重力并不是万有引力 11.5月4日（农历四月初六）晚，太阳系的“大个子”——木星与月亮距离达到最近，上演了一幕“木星合月”的美景，木星合月时，我们可以看到的景象为（） A. B. C. D. 12.下列关于太阳的演化过程，正确的是( )
【浙教版】九年级科学下册--太阳系的形成和恒星的演化-教案
第2节太阳系的形成和恒星的演化 教学目标 【知识与技能】 1、知道太阳系的构成及太阳系中行星运动的共同特点。 2、了解太阳系形成的主要学说——“星云说”，知道太阳系形成各阶段的不同特点。 3、知道地球等行星是随太阳系的形成而产生的。 【情感、态度与价值观】 1、观察太阳系中行星运动的共同特点来了解科学家是如何进行思考和探究。 2、通过用沙子模拟太阳系形成的三个阶段并画图帮助学生了解“星云说”，培养学生动手和画图分析的能力。 3、体验科学家探索的进步和发展和科学探索的精神。 学情分析 学生从一些科普书或科普影片中对于宇宙空间有一定的了解，但是宇宙中各种星系的形成以及形成过程中的特点并不是很清楚，而且天体运动和形成与学生生活有太大的距离，因此要了解宇宙中的星系有一定的困难。关于太阳系的形成也存在很多学说，形成过程中涉及更复杂的天体学，所以要让学生了解主要的学说以及重要的特点。 重点难点 重点是太阳系形成的主要学说“星云说”的各个阶段以及各个阶段中的特点；科学家是如何通过现象和研究进行推理；难点是理解太阳系中行星的运动特点来推测出太阳系如何形成，各阶段中太阳系发生的变化是怎么样的。 4教学过程 教学活动 活动1【导入】九下第一章第2节太阳系的形成和恒星的演化教案 @教学过程 教学内容 教师、学生活动 设计意图
教学引入 【提问】幽静的夜晚，仰望星空，繁星点点，我们看到的能发光的大多是什么星？ 【学生】恒星 【提问】与地球息息相关的恒星以及地球是什么星体。 【学生】太阳是恒星，地球是行星。 【说一说】太阳系的成员 复习回顾太阳系的构成 一、太阳系的构成 【观察】通过动画和图片观察太阳系中八大行星绕太阳公转的运动特点。 1、八大行星绕太阳公转方向和太阳自转方向一致。（同向性） 2、八大行星绕日公转的轨道平面大多接近于同一平面。（共面性） 行星绕日公转的运动特点是科学家推测太阳系形成的理论依据，学生体会从现象进行推测的科学过程。 【提问】为什么八大行星会绕日公转？ 地球等行星从太阳获得什么？ 这些能量来自于哪里？ 【学生】行星受到太阳的吸引力。 从太阳获取能量（热量）。 能量来自于太阳内部燃料的燃烧。 【了解】太阳内部氢核聚变在高温高压的条件下进行，氢元素聚变为氦元素的过程释放出巨大的能量。 【提问】早期的太阳也是如此吗？ 【学生】不是
第十七章宇宙结构和恒星演化
第十七章宇宙结构和恒星演化 一、教学要求： 1、知道宇宙的结构和层次 2、知道恒星的演化过程 二、重点：宇宙的结构和层次 三、难点：正确的宇宙时空观的建立 四、课时安排： 1、宇宙结构 2、恒星的演化 五、说明： 1、宇宙结构是从地球开始，逐步由近及远展开，基本上是以我们能观察到的天文现象主证据来引导学生知道我们是怎样认识宇宙的。 2、恒星的演化要求学生能体会到我们现在观察到的各种恒星的形态，实际上代表了不同年龄阶段的恒星的一些特征 3、本章比较抽象，可通过图片录像等让学生阅读和理解。 §1 宇宙的结构 一、教学目标： 1、知道太阳系的结构 2、知道银河系的大致结构 3、知道宇宙的结构和年龄 二、重点：宇宙不同层次结构的特征 三、难点：如何通过我们所观察到的证据来推断宇宙的结构 四、教学内容：一宇宙的结构 我们的祖先对星空现象的了解比我们要多得多，他们知道太阳在天空运行的不同轨道、月亮的圆缺变换、金星出现的变换周期以及其它行星的运行、四季交替的规律，还有我们称为星座的星星排列图案，他们的精神生活也因这些知识而变得丰富了。现代最伟大的一些天文发现以及我们已失去的黑暗天空（太亮的城市里不适合看星星）导致我们对宇宙的洞察力变得迟钝了，现代的功利主义，使我们丧失了与宇宙沟通的兴趣与深深的敬畏之情。 我想通过我们的课程，大家去仰观苍天，并为你所看到的欢呼崔跃吧，在地球转动的每一时刻，天堂的欢乐就在你的身边。 （一）地球和月亮 1、地球：地球是一颗直径为12756 km（半径6378 km）、质量为6.0 1024 kg的行星，它以30 km / s的平均速度绕太阳公转，并且又在自转。 （1）在地面上怎么知道地球是球状的呢？ 科学都以观察和实验的证据为基础，现在要知道地球是什么形状的，只要看看在外太空拍摄的地球照片就行了，但古人是怎么知道的呢？ 亚里士多德提供了许多根据观察得到的、令人信服的理由，证明大地是一个球体。 理由一：船只出海时渐渐没入地平线，最后完全消失 在地球的弧线下方。