Расстояния до звёзд. Характеристики излучения звёзд

Содержание

Слайд 2

Мысли о том, что звезды – это далекие солнца, высказывались еще

Мысли о том, что звезды – это далекие солнца, высказывались еще

в глубокой древности.
Еще Аристотель понимал, что если Земля движется, то, наблюдая положение кой-либо звезды из двух диаметрально противоположных точек земной орбиты, можно заметить, что направление на звезду изменится.

Это кажущееся (параллактическое) смещение звезды будет служить мерой расстояния до нее:
чем смещение больше, тем ближе к нам расположена звезда.

Слайд 3

При наблюдении за звездами можно заметить, что их координаты медленно меняются

При наблюдении за звездами можно заметить, что их координаты медленно меняются

со временем вследствие их перемещения по небу.

В 720 г. И. Синь (Чжин Суй, 683-727, Китай) в ходе углового измерения расстояния между 28 звездами, впервые высказывает предположение о перемещении звезд.

Слайд 4

Изменение положения звезд на небе Звезды движутся с разными скоростями, в

Изменение положения звезд на небе

Звезды движутся с разными скоростями, в разном

направлении и находятся на разном расстоянии от нас. Вследствие этого взаимное расположение звезд меняется со временем, что можно заметить в течение тысячелетий.

Примерное взаимное расположение группы звезд Большой Медведицы со временем.

Слайд 5

Для сравнительно близких звезд, удаленных на расстояние, не превышающие нескольких десятков

Для сравнительно близких звезд, удаленных на расстояние, не превышающие нескольких десятков

парсек, расстояние определяется методом параллакса. Он известен более 2 тыс. лет, а к звездам его стали применять 160 лет назад.
Слайд 6

При этом измеряют ничтожно малые угловые смещения звезд при их наблюдении

При этом измеряют ничтожно малые угловые смещения звезд при их наблюдении

с разных точек земной орбиты, то есть разное время года.
Слайд 7

Слайд 8

Годичный параллакс Годичным параллаксом звезды p называют угол, под которым со

Годичный параллакс

Годичным параллаксом звезды p называют угол, под которым со звезды

можно было бы видеть большую полуось земной орбиты (равную 1 а. е.), перпендикулярную направлению на звезду
Слайд 9

В 1837 г. впервые были осуществлены надежные измерения годичного параллакса. Русский

В 1837 г. впервые были осуществлены надежные измерения годичного параллакса.
Русский

астроном Василий Яковлевич Струве (1793–1864) провел эти измерения для ярчайшей звезды Северного полушария Веги (α Лиры).

Василий Яковлевич Струве

Слайд 10

Почти одновременно в других странах определили параллаксы еще двух звезд, одной

Почти одновременно в других странах определили параллаксы еще двух звезд, одной

из которых была α Центавра.
Эта звезда, которая с территории России не видна, оказалась ближайшей к нам.
Даже у нее годичный параллакс составил всего 0,75".
Под таким углом невооруженному глазу видна проволочка толщиной 1 мм с расстояния 280 м.

 

Слайд 11

Параллаксы даже самых близких звезд меньше 1". С понятием параллакса связано

Параллаксы даже самых близких звезд меньше 1". С понятием параллакса связано

название одной из основных единиц в астрономии – парсек. Парсек – это расстояние до воображаемой звезды, годичный параллакс которой равен 1":
где R – расстояние в парсеках, p – годичный параллакс в секундах.
1 парсек = 3,26 светового года  =  206 265 астрономических единиц = 3,083∙1015 м.
Световой год равен:
9 460 730 472 580 800 метрам ≈ 9,46 · 1015 метра
63 241,077 астрономической единицы (а.е.)
0,306 601 парсека

R=1/p

Слайд 12

Единицы измерения расстояний Парсек — это такое расстояние, на котором параллакс

Единицы измерения расстояний

Парсек — это такое расстояние, на котором параллакс звёзд

равен 1ʺ. Отсюда и название этой единицы: пар — от слова «параллакс», сек — от слова «секунда». Расстояние в парсеках равно обратной величине годичного параллакса.
Световой год — это такое расстояние, которое свет, распространяясь со скоростью 300 тыс. км/с, проходит за год.
1 пк (парсек) = 3,26 светового года =
206 265 а. е. = 3•1013 км.
Слайд 13

Пример решения задачи №1: Решение:

Пример решения задачи №1:

Решение:

Слайд 14

Расстояние до звезд можно оценить методом спектрального параллакса. График зависимости отношения

Расстояние до звезд можно оценить методом спектрального параллакса. График зависимости

отношения интенсивности определенных пар спектральных линий от абсолютной звездной величины звезд строится по интенсивности линий в спектрах тех звезд, расстояние до которых надежно определено. Поэтому по спектральным линиям можно оценить светимость звезды, а затем найти расстояние до нее.
Слайд 15

Поскольку параллакс всегда меньше 1 ,,, то расстояние до звезды

Поскольку параллакс всегда меньше 1 ,,, то расстояние до звезды

Слайд 16

Сверхгигант в созвездии Скорпиона - Антарес

Сверхгигант в созвездии Скорпиона - Антарес

Слайд 17

Спутник «Гиппарх» определял расстояния до звезд с высокой точностью

Спутник «Гиппарх»
определял расстояния до звезд с высокой точностью

Слайд 18

Гиппарх Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами первой звездной

Гиппарх

Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами первой звездной величины.

Во II веке до нашей эры древнегреческий астроном Гиппарх составил каталог звезд, видимых невооруженным глазом. Он предложил разделить все видимые звезды на шесть классов. Самые яркие из них Гиппарх назвал звездами первой звездной величины, самые слабые звезды – звездами шестой звездной величины.
Слайд 19

Слайд 20

Даже невооруженным глазом видно, что окружающий нас мир чрезвычайно разнообразен. Звезды

Даже невооруженным глазом видно, что окружающий нас мир чрезвычайно разнообразен. Звезды

различаются между собой цветом, блеском. А исследования с помощью телескопов показывают, что двух одинаковых звезд не бывает. Эффективные температуры их находятся в пределах от 3 000 К до 50 000 К, массы различаются в сотни раз, а радиусы – в миллиарды…
Слайд 21

I1 – блеск первой звезды, m – её зв. величина I2

I1 – блеск первой звезды, m – её зв. величина

I2 –

блеск второй звезды, m – её зв. величина

Яркие звёзды – звёзды первой величины (1 m )

Едва различимые – звёзды шестой величины (6 m)

Их блеск отличается в 100 раз т.е.

X =100

5

X – различие в блеске в одну зв. величину

Тогда получаем:

5lg x = lg 100, откуда 5lg x = 2, или lg x = 0,4.
Тогда x = 2,512

Слайд 22

Светимость звёзд Светимостью называется полная энергия, излучаемая звездой в единицу времени.

Светимость звёзд

Светимостью называется полная энергия, излучаемая звездой в единицу времени.
Видимая звёздная

величина, которую имела бы звезда, если бы находилась от нас на расстоянии D0 = 10 пк, получила название абсолютной звёздной величины M.
M = m + 5 – 5 lg D

M = m + 5 + lg p

lg L = 0,4(5 – M)

Слайд 23

Пример решения задачи №2: Решение:

Пример решения задачи №2:

Решение:

Слайд 24

Спектральные классы звёзд Цвет звезды зависит от температуры , в зависимости

Спектральные классы звёзд

Цвет звезды зависит от температуры , в зависимости от

температуры и цвета все звезды разбили на 7 классов :
O , B , A , F , G , K , M
Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Морковь
Слайд 25

V. Наиболее яркие звёзды, видимые на территории России

V. Наиболее яркие звёзды, видимые на территории России

Слайд 26

Диаграмма «спектр — светимость» Образец текста Второй уровень Третий уровень Четвертый уровень Пятый уровень

Диаграмма «спектр — светимость»

Образец текста
Второй уровень
Третий уровень
Четвертый уровень
Пятый уровень

Слайд 27

Диаграмма «спектр — светимость» Образец текста Второй уровень Третий уровень Четвертый уровень Пятый уровень

Диаграмма «спектр — светимость»

Образец текста
Второй уровень
Третий уровень
Четвертый уровень
Пятый уровень

Слайд 28

Пространственные скорости звёзд

Пространственные скорости звёзд

Слайд 29

Из наблюдений было обнаружено, что координаты звезд медленно изменяются вследствие их

Из наблюдений было обнаружено, что координаты звезд медленно изменяются
вследствие их собственного движения.
Собственное движение звезды μ выражают в секундах дуги в год.

Собственное движение звезды

Слайд 30

Звезда в созвездии Змееносца Барнарда обладает самым быстрым собственным движением. За

Звезда в созвездии Змееносца Барнарда обладает самым быстрым собственным движением. За 100 лет она проходит 17,26', а за 188 лет смещается
на величину поперечника лунного диска. Звезда находится на расстоянии 1,81 пк.

Смещение звезд за 100 лет


Слайд 31

Звезды движутся с разными скоростями и удалены от наблюдателя на различные

Звезды движутся с разными скоростями и удалены от наблюдателя
 на различные расстояния.
Вследствие этого взаимное расположение звезд меняется
 с течением времени.
В  течение одной  человеческой жизни обнаружить изменения контура
созвездия практически невозможно.
Если  проследить эти изменения в течение тысячелетий, то они становятся вполне заметными.

Слайд 32

Пространственная скорость звёзд S (звезда) ( аблюдатель) М φ -тангенциальная скорость -лучевая скорость

Пространственная скорость звёзд

S (звезда)

( аблюдатель)

М

φ

-тангенциальная скорость

-лучевая скорость

Слайд 33

Пространственная скорость звезды – скорость, с которой звезда движется в пространстве

Пространственная скорость звезды – скорость, с которой звезда движется в пространстве

относительно Солнца.

Сущность эффекта Доплера:
Линии в спектре источника, приближающегося к наблюдателю, смещены к фиолетовому концу спектра, а линии в спектре удаляющегося источника – к красному концу спектра (по отношению к положению линий в спектре неподвижного источника).

Компоненты собственного движения звезд

μ – собственное движение звезды
π – годичный параллакс звезды

λ – длина волны в спектре звезды
λ0 – длина волны неподвижного источника
Δλ – сдвиг спектральной линии
с – скорость света (3·105 км/с)

Слайд 34

Эффект Доплера Наблюдатель, к которому приближается машина «Скорой помощи», слышит звук

Эффект Доплера

Наблюдатель, к которому приближается машина «Скорой помощи», слышит звук более

высокой частоты, а наблюдатель, от которого машина удаляется, слышит более низкий звук.

Оба наблюдателя на тротуаре слышат звук сирены стоящей на месте машины «Скорой помощи» на одной и той же частоте.

Если источник звука приближается к наблюдателю, высота звука возрастает по сравнению с тем, когда источник звука покоился. Если же источник звука удаляется от наблюдателя, то высота звука понижается. Это явление называется эффектом Доплера и имеет место для всех типов волн.

17 Гц 20 000 Гц

17 Гц 20 000 Гц

Слайд 35

Сказка или быль?

Сказка или быль?

Слайд 36

Сказка или быль?

Сказка или быль?

Слайд 37

Источник света приближается Источник света удаляется Сказка или быль?

Источник света приближается

Источник света удаляется

Сказка или быль?

Слайд 38

Лучевая скорость Смещение спектральной линии в спектре звезды в зависимости от


Лучевая скорость

Смещение спектральной линии в спектре звезды в зависимости от

направления ее движения относительно Земли.

Приближение – смещение к фиолетовой части

Удаление – смещение к красной части

Иллюстрация эффекта Доплера применительно к звезде.

Верхний спектр - фиолетовое смещение (источник излучения приближается к наблюдателю).
Нижний спектр - красное смещение (источник удаляется от наблюдателя).

Вертикальные линии показывают, где находилась бы спектральная линия излучения в случае стационарного источника.

Слайд 39

При приближении источника излучения к наблюдателю спектр источника смещается в фиолетвую

При приближении источника излучения к наблюдателю спектр источника смещается в фиолетвую

область (т.е. длины волн всех линий уменьшаются – фиолетовое смещение). Наоборот, если излучающий объект удаляется от наблюдателя, то длины волн увеличиваются (красное смещение).

Эффект
Доплера

Слайд 40

17.4.18

17.4.18

Слайд 41

Как можно определить будет ли дождь? . Сами того, возможно, не

Как можно определить будет ли дождь?

. Сами того, возможно, не сознавая,

вы при этом наблюдаете фундаментальнейшее (и полезнейшее) свойство волн.
Слайд 42

Первым измерил лучевые скорости нескольких ярких звезд в 1868 г. Уильям

Первым измерил лучевые скорости нескольких ярких звезд  в 1868 г. Уильям

Хеггинс (1824 - 1910, Англия). 

С 1893г впервые в России Аристарх Аполлонович Белопольский (1854 - 1934) приступил к фотографированию звезд и, проведя многочисленные точные измерения, определил лучевые скорости 220 ярких (2,5-4m) звезд.

Слайд 43

● ● ct ct vrt За время t источник испускает ѵ0t




ct

ct

vrt

За время t источник испускает ѵ0t волн.

ѵ

λ0 = ct /

ѵ0t

λ = (ct + vrt) / ѵ0t

Δ λ = λ - λ0

Δ λ = vr / ѵ0

λ = c / ѵ

C = λ ѵ

Δ λ = λ0 vr / c

«+»

« - »

vr

Слайд 44

Удаление же источника волнового движения вызовет уменьшение частоты колебаний и увеличение

Удаление же источника волнового движения вызовет уменьшение частоты колебаний и увеличение

их длины волны.

Резюме

Лучевые скорости звезд удалось обнаружить при исследовании их спектров.

Если источник, распространяющий какое - нибудь волновое движение - свет, радиоволны, звук и т. д. - приближается к нам, то число волн, достигающих нас в единицу времени, возрастает. Мы отметим увеличение частоты волнового движения и, следовательно, уменьшение его длины волны.

Величина этих изменений (смещение) пропорциональна лучевой скорости и определяется законом Доплера (эффект Х. Доплера (1803-1853, Австрия), установлен в 1842 г, ).

Δ λ = λ0 vr / c

Слайд 45

Собственные движения и лучевые скорости ярких звезд После измерения собственных движений

Собственные движения и лучевые скорости ярких звезд

После измерения собственных движений более

50000 звезд, выяснилось, что самая быстрая звезда – в созвездии Голубя (μ - звезда Col). Она имеет пространственную скорость около 583 км/с.
Слайд 46

Голубь - небольшое созвездие южного полушария неба, поднимается невысоко над горизонтом,

Голубь - небольшое созвездие южного полушария неба, поднимается невысоко над горизонтом,

и поэтому видимость его ограничена. Отыскать его на небе несложно, поскольку Голубь находится рядом с хорошо заметным созвездием Большого Пса. При хороших условиях видимости в ясную и безлунную ночь в созвездии можно увидеть невооружённым глазом около 40 звезд. Из них две самые яркие звезды имеют блеск Зm и две - 4m. Остальные находятся на границе видимости невооруженным глазом. Звезды Голубя не образуют никакой характерной геометрической фигуры.

Первоначально созвездие называлось «Голубь Ноя» поскольку оно находится непосредственно рядом с Кораблем «Арго», который в Средние века и Новое время иногда называли «Ноев ковчег».

Слайд 47

Греческие мифы отсылают нас к путешествию Аргонавтов. В своем плавании на

Греческие мифы отсылают нас к путешествию Аргонавтов. В своем плавании на

восток, в Колхиду, они должны были проплыть между страшных, можно сказать, гадских, Симплегадских скал. Симплегадские - "сталкивающиеся" - скалы, сторожили вход в Эвксинское (Черное, тогда еще называлось Аксинское) море из Пропонтиды (Мраморного моря). Так аргонавты открыли безопасный вход в Черное море, а голубь попал на небо, рядом с кораблем Арго.

Другая версия уверяет, что это один из голубей, запрягавшихся в колесницу Афродиты, на которой она летала с Кипра в Финикию к своему возлюбленному Адонису. Почему бы и нет?

Мифология

Первоначально cозвездие называлось «Голубь Ноя».

Слайд 48

Формально созвездие утвердил на небе французский астроном Августин Ройе в 1679

Формально созвездие утвердил на небе французский астроном Августин Ройе в 1679

г. Он опубликовал небесные карты, на которых было выделено созвездие Голубя.

История

Созвездие Голубь было предложено Петером Планциусом на вставках карте мира 1592 года. Голубь включен немецким астрономом Иоганном Байером (1572 - 1625) в его атлас «Уранометрия» 1603 года.

Слайд 49

vτ =4,74.μ/π ? Вычислите лучевую скорость Альдебарана, если его пространственная скорость

vτ =4,74.μ/π

? Вычислите лучевую скорость Альдебарана, если его пространственная скорость равна

57, 2 км/с. Определите смешение линии в спектре, соответствующей длине волны 0,5 мкм. При решении задачи используйте таблицу.

? Вычислите не указанные в таблице значения.