1、“康德康德拉普拉斯星云说拉普拉斯星云说”太阳系是由一块星云收缩形成的，太阳系是由一块星云收缩形成的，先形成的是太阳，然后，剩余的星云物先形成的是太阳，然后，剩余的星云物质进一步收缩演化，形成地球等行星。质进一步收缩演化，形成地球等行星。这是一个恒星这是一个恒星太阳太阳主序星主序星这些都是恒星，你认识吗？这些都是恒星，你认识吗？一、天文观测发现的各种恒星一、天文观测发现的各种恒星行星状星云行星状星云红巨星红巨星黑洞黑洞黑矮星黑矮星白矮星白矮星超新星超新星中子星中子星恒星的一生恒星的一生恒星不永恒恒星不永恒二、恒星的一生二、恒星的一生 在星云的气体和尘埃一旦紧缩成一颗在星云的气体和尘埃一旦紧缩成一
2、颗原恒星时，一颗恒星就诞生了！原恒星时，一颗恒星就诞生了！星云星云原恒星原恒星新恒星诞生新恒星诞生 恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶恒星以内部氢核聚变为主要能源的发展阶段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星段就是恒星的主序阶段。处于主序阶段的恒星称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期，恒称为主序星。主序阶段是恒星的青壮年期，恒星在这一阶段停留的时间占整个寿命的星在这一阶段停留的时间占整个寿命的90%90%以上。以上。这是一个相对稳定的阶段，向外膨胀和向内收这是一个相对稳定的阶段，向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡，恒星基本上不收缩也不缩的两种力大致平衡，恒星基本上不收缩也不膨胀。恒星停留在
3、主序阶段的时间随着质量的膨胀。恒星停留在主序阶段的时间随着质量的不同而相差很多。质量越大，光度越大，能量不同而相差很多。质量越大，光度越大，能量消耗也越快，停留在主序阶段的时间就越短。消耗也越快，停留在主序阶段的时间就越短。当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核当恒星中心区的氢消耗殆尽形成由氦构成的核球之后，氢聚变的热核反应就无法在中心区继球之后，氢聚变的热核反应就无法在中心区继续。这时引力重压没有辐射压来平衡，星体中续。这时引力重压没有辐射压来平衡，星体中心区就要被压缩，温度会急剧上升。中心氦核心区就要被压缩，温度会急剧上升。中心氦核球温度升高后使紧贴它的那一层氢氦混合气体球温度升高后使紧
4、贴它的那一层氢氦混合气体受热达到引发氢聚变的温度，热核反应重新开受热达到引发氢聚变的温度，热核反应重新开始。如此氦球逐渐增大，氢燃烧层也跟着向外始。如此氦球逐渐增大，氢燃烧层也跟着向外扩展，使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星扩展，使星体外层物质受热膨胀起来向红巨星或红超巨星转化。或红超巨星转化。 大质量恒星经过一系列核反应后，形成重元素在内、大质量恒星经过一系列核反应后，形成重元素在内、轻元素在外的洋葱状结构，其核心主要由铁核构成。轻元素在外的洋葱状结构，其核心主要由铁核构成。此后的核反应无法提供恒星的能源，铁核开始向内坍此后的核反应无法提供恒星的能源，铁核开始向内坍塌，而外层星体则被炸裂向外
5、抛射形成行星状星云，塌，而外层星体则被炸裂向外抛射形成行星状星云，中心遗留一颗高密天体中心遗留一颗高密天体, ,而中小质量的恒星则比较平而中小质量的恒星则比较平稳地抛出物质，形成行星状星云，中央残核留有一颗稳地抛出物质，形成行星状星云，中央残核留有一颗致密天体致密天体白矮星白矮星, ,白矮星冷凉了，就成了黑矮星。白矮星冷凉了，就成了黑矮星。这就是恒星最后的归宿。这就是恒星最后的归宿。 超新星爆发时，爆发与坍塌同时进行，坍塌作超新星爆发时，爆发与坍塌同时进行，坍塌作用使核心处的物质压缩得更为密实。理论分析用使核心处的物质压缩得更为密实。理论分析证明，电子简并态不足以抗住大坍塌和大爆炸证明，电子简
6、并态不足以抗住大坍塌和大爆炸的异常高压，处在这么巨大压力下的物质，电的异常高压，处在这么巨大压力下的物质，电子都被挤压到与质子结合成为中子简并态，密子都被挤压到与质子结合成为中子简并态，密度达到度达到1010亿吨亿吨/ /立方厘米。由这种物质构成的天立方厘米。由这种物质构成的天体叫做中子星（脉冲星）。一颗与太阳质量相体叫做中子星（脉冲星）。一颗与太阳质量相同的中子星半径只有大约同的中子星半径只有大约1010千米千米 从理论上推算，中子星也有质量上限，最大不能超过大约从理论上推算，中子星也有质量上限，最大不能超过大约3 3倍倍太阳质量。如果在超新星爆发后核心剩余物质还超过大约太阳质量。如果在超新
7、星爆发后核心剩余物质还超过大约3 3倍倍太阳质量，中子简并态也抗不住所受的压力，只能继续坍缩下太阳质量，中子简并态也抗不住所受的压力，只能继续坍缩下去。最后这团物质收缩到很小的时候，在它附近的引力就大到去。最后这团物质收缩到很小的时候，在它附近的引力就大到足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚。因为光速是现知足以使运动最快的光子也无法摆脱它的束缚。因为光速是现知任何物质运动速度的极限，连光子都无法摆脱的天体必然能束任何物质运动速度的极限，连光子都无法摆脱的天体必然能束缚住任何物质，所以这个天体不可能向外界发出任何信息，而缚住任何物质，所以这个天体不可能向外界发出任何信息，而且外界对它探测所用的
8、任何媒介包括光子在内，一贴近它就不且外界对它探测所用的任何媒介包括光子在内，一贴近它就不可避免地被它吸进去。它本身不发光并吞下包括辐射在内的一可避免地被它吸进去。它本身不发光并吞下包括辐射在内的一切物质，就象一个漆黑的无底洞，所以这种特殊的天体就被称切物质，就象一个漆黑的无底洞，所以这种特殊的天体就被称为黑洞。黑洞有很多奇特的性质，对黑洞的研究在当代天文学为黑洞。黑洞有很多奇特的性质，对黑洞的研究在当代天文学及物理学中有重大的意义及物理学中有重大的意义 新恒星的诞生当超新星爆炸时，会把大部分物质散落到太空中去，这当超新星爆炸时，会把大部分物质散落到太空中去，这些物质不仅会有原先在恒星外层的氢和
9、氦，还有碳、氧、些物质不仅会有原先在恒星外层的氢和氦，还有碳、氧、硅、铁等重元素，在这些物质特别密集的区域就会分别硅、铁等重元素，在这些物质特别密集的区域就会分别成群地凝聚出新一代恒星，它们类似太阳或比太阳含重成群地凝聚出新一代恒星，它们类似太阳或比太阳含重元素更多。我们的太阳是这些恒星中的一颗，它们被叫元素更多。我们的太阳是这些恒星中的一颗，它们被叫做第二代星。做第二代星。 星云是构成恒星的原料，而恒星向空间星云是构成恒星的原料，而恒星向空间抛射的物质也成为星云的一部分原料抛射的物质也成为星云的一部分原料星云星云原恒星原恒星恒星诞生恒星诞生中中小小恒恒星星红巨星红巨星白矮星白矮星黑黑矮矮星星
10、大大恒恒星星巨星或超巨星新星或新星或超新星超新星中子星黑洞外层外层物质物质抛向抛向太空太空恒星燃料消耗殆尽时，恒星燃料消耗殆尽时，它就会膨胀它就会膨胀.二、恒星的一生二、恒星的一生恒星也有自己的生命史，它们从诞生、成恒星也有自己的生命史，它们从诞生、成长到衰老，最终走向死亡。它们大小不同，色长到衰老，最终走向死亡。它们大小不同，色彩各异，演化的历程也不尽相同。恒星与生命彩各异，演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造
11、出来的。命结束时发生的爆发过程中创造出来的。一颗大质量恒一颗大质量恒星的生命循环星的生命循环气体云气体云红巨星红巨星超新星超新星黑洞黑洞中子星中子星循环循环一颗大质量恒星的生命循环一颗大质量恒星的生命循环决定恒星寿命决定恒星寿命的因素只有一个的因素只有一个质量！质量！质量愈大，寿命愈短！质量愈大，寿命愈短！太阳可活一百亿年，而天狼星的寿命却只有太阳可活一百亿年，而天狼星的寿命却只有几百万年。按比例来看，如果太阳可活七十几百万年。按比例来看，如果太阳可活七十岁，天狼星只能活三天！岁，天狼星只能活三天！恒星的寿命恒星的寿命1515倍太阳质量倍太阳质量 1 1千万年千万年1 1倍太阳质量倍太阳质量
12、1 1百亿年百亿年0.20.2倍太阳质量倍太阳质量 1 1万亿年万亿年三、恒星的寿命三、恒星的寿命小质量恒星小质量恒星红巨星的外壳慢慢消散红巨星的外壳慢慢消散中心的核压缩成为白矮星中心的核压缩成为白矮星白矮星冷凉了，就成了黑矮星白矮星冷凉了，就成了黑矮星小一点的恒星，默默的死去。小一点的恒星，默默的死去。死路不只一条死路不只一条死路不只一条死路不只一条大质量恒星大质量恒星一系列核反应后，他们呈现洋葱结构一系列核反应后，他们呈现洋葱结构没有了能量抵抗引力，超新星爆发没有了能量抵抗引力，超新星爆发外层被炸飞，剩下的核被压缩外层被炸飞，剩下的核被压缩中子星（中子星（1010亿吨亿吨/cm/cm3 3
13、）黑洞黑洞大一点的恒星，光辉的尾声。大一点的恒星，光辉的尾声。恒星的死亡恒星的死亡星云星云恒星恒星红巨星红巨星超新星超新星黑洞黑洞中子星中子星大质量恒星的一生大质量恒星的一生太阳的命运太阳的命运太阳的一生大致是太阳的一生大致是100100亿年。亿年。大约在大约在5050亿年以前，一团十分巨大又十分稀亿年以前，一团十分巨大又十分稀薄的气体云，在自己的重力作用下收缩着。它薄的气体云，在自己的重力作用下收缩着。它开头收缩得很快，后来由于内部发热，收缩慢开头收缩得很快，后来由于内部发热，收缩慢了下来，直到形成一批高热、密头的气体大团了下来，直到形成一批高热、密头的气体大团块，这些就是块，这些就是“原恒
14、星原恒星”，其中一个就是我们，其中一个就是我们的太阳。的太阳。太阳进一步收缩，内部温度更高，引发了太阳进一步收缩，内部温度更高，引发了“热核反应热核反应”，于是停止收缩，进入，于是停止收缩，进入“成年成年”时期。就是我们现在看到的太阳了。时期。就是我们现在看到的太阳了。大约再过大约再过5050亿年，太阳核心部分的亿年，太阳核心部分的“燃料燃料”用光后，就会猛地又收缩一下。这一来，温度用光后，就会猛地又收缩一下。这一来，温度再次猛增，使外层原来没有烧过的再次猛增，使外层原来没有烧过的“燃料燃料”也也“烧烧”起来了。此时，太阳会猛烈地膨胀，成起来了。此时，太阳会猛烈地膨胀，成为一颗为一颗“红巨星红
15、巨星”。太阳会胀得很大，太阳能把水星和金星都太阳会胀得很大，太阳能把水星和金星都“吞掉吞掉”。地球轨道恰好在这个胀大了的太阳。地球轨道恰好在这个胀大了的太阳表面的位置。这时的地球即使不被炽热的太阳表面的位置。这时的地球即使不被炽热的太阳“吞掉吞掉”，也会被烤得熔为一团熔岩。但与此，也会被烤得熔为一团熔岩。但与此同时，也会有其他小行星变得适合人类居住，同时，也会有其他小行星变得适合人类居住，也许那就是人类未来的避难处。也许那就是人类未来的避难处。“红巨星红巨星”阶段大约有阶段大约有1010亿年。然后，一切亿年。然后，一切可可“烧烧”的的“燃料燃料”都用完了，红巨星开始再次都用完了，红巨星开始再次
16、收缩，越变越小，大约只有现在的体积的十万分收缩，越变越小，大约只有现在的体积的十万分之一，才稳定下来。尽管表面温度可以高达之一，才稳定下来。尽管表面温度可以高达1 1万万度，但表面积变小了，发出的热量会大大减少，度，但表面积变小了，发出的热量会大大减少，这时，太阳就进入了这时，太阳就进入了“老年期老年期”，成为，成为“白矮星白矮星”一样的天体，表面温度高、体积小、密度很大一样的天体，表面温度高、体积小、密度很大（每（每1cm1cm3 3物质有物质有1010吨重）。由于没有内部能源，吨重）。由于没有内部能源，所以这个所以这个“老年期老年期”并不能永远维持下去，而是并不能永远维持下去，而是逐渐冷却
17、，最后成为一个黑暗无比的逐渐冷却，最后成为一个黑暗无比的“暗矮星暗矮星”。太阳太阳红巨星红巨星白矮星暗矮星暗矮星了解了太阳一生的演化之后，你对宇了解了太阳一生的演化之后，你对宇宙有了什么新认识。宙有了什么新认识。思考：思考：宇宙也像恒星一样，也有诞生，成长，宇宙也像恒星一样，也有诞生，成长，死亡的时候。死亡的时候。通过天文观测和发现逐步证实和完善了恒星通过天文观测和发现逐步证实和完善了恒星的演化理论。的演化理论。恒星的一生恒星的一生星际气体星际气体收缩形成收缩形成中子星中子星黑洞黑洞主序星主序星原恒星原恒星主序星主序星太阳太阳红巨星红巨星白矮星白矮星暗矮星暗矮星大恒星大恒星超红巨星超红巨星超新
18、星超新星练习 1、恒星形成之初是 2、小质量恒星的一生包括如下几个阶段：恒星 3、大质量恒星的一生包括如下几个阶段：恒星 再 见红巨星红巨星红巨星，称它为红巨星，称它为“红红”巨星，巨星，是因为在这恒星迅速膨胀的同是因为在这恒星迅速膨胀的同时，它的外表面离中心越来越远，时，它的外表面离中心越来越远，所以温度将随之而降低，发出的光也所以温度将随之而降低，发出的光也就越来越偏红。不过，虽然温度降低了一些，就越来越偏红。不过，虽然温度降低了一些，可红巨星的体积是如此之大，它的光可红巨星的体积是如此之大，它的光度也变得很大，极为明亮。肉眼看到的最度也变得很大，极为明亮。肉眼看到的最亮的星中，许多都是红
19、巨星。红巨星的体亮的星中，许多都是红巨星。红巨星的体积很大，它的半径一般比太阳大积很大，它的半径一般比太阳大100100倍。倍。 行星状星云行星状星云质量大于太阳质量质量大于太阳质量1.41.4倍，倍，外围的气体及冰粒便会以每秒外围的气体及冰粒便会以每秒数十公里的速度向外膨胀，外数十公里的速度向外膨胀，外貌像土星的光环一样，天文学貌像土星的光环一样，天文学家叫行星状星云，而剩下的核家叫行星状星云，而剩下的核心的光度会暗淡下去。心的光度会暗淡下去。行星状星云行星状星云超新星是恒星在死亡前的一次大爆发，超新星是恒星在死亡前的一次大爆发，所释放的能量，发出的亮光相当于十亿颗太所释放的能量，发出的亮光
20、相当于十亿颗太阳。爆炸将星球物质以接近光速的速度，向阳。爆炸将星球物质以接近光速的速度，向四面八方发射。每一颗恒星一生之中最多只四面八方发射。每一颗恒星一生之中最多只可能发生一次。可能发生一次。超新星超新星 白矮星是一种很特殊的天体，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。它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。它的密度在它的密度在10001000万吨万吨/ /立方米左右。白立方米左右。白 矮星矮星是一颗已死亡的恒星，中心的热核反是一颗已死亡的恒星，中心的热核反 应已应已停止停止 。 白矮星白矮星质量约是太阳质量约是太阳4 41010倍的恒星在超新星倍的恒星在超新星爆
21、炸的过程，遗留下来的核心变成一颗体积爆炸的过程，遗留下来的核心变成一颗体积很小，质量却很大的中子星，由中子构成，很小，质量却很大的中子星，由中子构成，密度为水的密度为水的10101414倍，仅倍，仅1cm1cm3 3的质量就有全球的质量就有全球人类那么重，直径仅为人类那么重，直径仅为30km30km。中子星中子星黑洞黑洞质量比太阳大质量比太阳大1010倍以上的恒星，超新星爆炸后会形倍以上的恒星，超新星爆炸后会形成成“黑洞黑洞”。黑洞会把附近所有的物质都吸进去，就连。黑洞会把附近所有的物质都吸进去，就连光线也会被吞没，所以我们是看不见黑洞的。但是如光线也会被吞没，所以我们是看不见黑洞的。但是如果黑洞附近有另外一颗恒星，我们可以从这颗邻近恒星果黑洞附近有另外一颗恒星，我们可以从这颗邻近恒星的物质被吸入黑洞时的情形，证明黑洞的存在。的物质被吸入黑洞时的情形，证明黑洞的存在。
