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在地球上遥望夜空,宇宙是恒星的世界。

(2008-11-23 18:43:12)
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杂谈

分类: 转载

  恒星是在熊熊燃烧着的星球。一般来说,恒星的体积和质量都比较大。只是由于距离地球太遥远的缘故,星光才显得那么微弱。
  古代的天文学家认为恒星在星空的位置是固定的,所以给它起名“恒星”,意思是“永恒不变的星”。可是我们今天知道它们在不停地高速运动着,比如太阳就带着整个太阳系在绕银河系的中心运动。但别的恒星离我们实在太远了,以至我们难以觉察到它们位置的变动。
  恒星发光的能力有强有弱。天文学上用“光度”来表示它。所谓“光度”,就是指从恒星表面以光的形式辐射出的功率。恒星表面的温度也有高有低。一般说来,恒星表面的温度越低,它的光越偏红;温度越高,光则越偏蓝。而表面温度越高,表面积越大,光度就越大。从恒星的颜色和光度,科学家能提取出许多有用信息来。
  历史上,天文学家赫茨普龙和哲学家罗素首先提出恒星分类与颜色和光度间的关系,建立了被称为“赫-罗图的”恒星演化关系,揭示了恒星演化的秘密。“赫-罗图”中,从左上方的高温和强光度区到右下的低温和弱光区是一个狭窄的恒星密集区,我们的太阳也在其中;这一序列被称为主星序,90%以上的恒星都集中于主星序内。在主星序区之上是巨星和超巨星区;左下为白矮星区。
  恒星诞生于太空中的星际尘埃(科学家形象地称之为“星云”或者“星际云”)。恒星的“青年时代”是一生中最长的黄金阶段——主星序阶段,这一阶段占据了它整个寿命的90%。在这段时间,恒星以几乎不变的恒定光度发光发热,照亮周围的宇宙空间。
  在此以后,恒星将变得动荡不安,变成一颗红巨星;然后,红巨星将在爆发中完成它的全部使命,把自己的大部分物质抛射回太空中,留下的残骸,也许是白矮星,也许是中子星,甚至黑洞……就这样,恒星来之于星云,又归之于星云,走完它辉煌的一生。 绚丽的繁星,将永远是夜空中最美丽的一道景致。

 太阳每天东升西落。天里,它那灿烂的光辉照得我们身上暖洋洋的。假如没有了太阳的光芒,人类就会同地球上的所有生物一样面临灭顶之灾:没有粮食,没有蔬菜,没有淡水,天寒地冻...。那么,太阳是一颗怎样的天体呢?太阳上的能源又是从何而来的呢?
    太阳是一颗恒星。太阳到地球的距离,约有1.5亿千米,在天文学上称这一距离为“天文单位”。从地球上观察太阳的圆面,约有32角分的张角,再考虑到地球到太阳的距离,可计算出太阳的直径是约1,392,000千米。太阳质量是约2×1030 千克,是地球质量的30万倍。太阳平均密度是1400千克/立方米,比地球平均密度低得多。恒星太阳是一个巨大的处于极高温度的等离子态球。

   太阳的结构,从内向外依次分布着日核、辐射区、对流区、光球、色球和日冕。在光球上还分布着一些醒目的局部性结构,如黑子、耀斑、米粒组织、巨型米粒组织、日珥、针状体;在外层的日冕中有冕洞。太阳每时每刻都在持续不断地向周围空间辐射出巨大的能量。在相当长的历史时期中,太阳在单位时间内辐射出的能量值可以认为是稳定不变的,因而这一数值又称为“太阳常数”。经过人类长时期艰苦细致的工作,现在得到的太阳常数值是1.94±0.03卡路里/平方厘米/分钟,135.3±2.0毫瓦/平方厘米。由于地球环绕太阳运行的轨道是椭圆形的,太阳位于椭圆的一个圆心上,在不同轨道位置上,地球到太阳的距离在一年中会有周期性的变化,太阳常数值在一年中相应地也有约±3.5%的变化。
     地球上的全部能源几乎都直接或间接地来自太阳。与人类日常生活密切相关的煤、石油和天然气不过是以特殊形式储存下来的千百万年前抵达地球的太阳能。风能、海水中的热能、甚至从高空坠落下来的雨滴所携带的动能也都源于太阳能。
     古人曾经以为太阳是正在燃烧的巨大“煤块”,这当然只是幼稚的奇想。有人计算过,与太阳体积一样大的巨大煤块,也只能燃烧几千年。人类经过坚持不懈的努力,才终于弄清了太阳能的来源。科学家爱因斯坦在本世纪初提出了质量-能量转化理论。这一理论认为,在一定条件下,质量可以转化为能量,转换的数量关系遵从表达式 EMc2。其中E代表能量,M代表质量,c代表光速。这就是著名的爱因斯坦质-能关系式。由于c2是一个很大的系数,只要有少量的质量发生转换,就会产生出巨大的能量。在太阳上,质量-能量转换过程是伴随氢聚变为氦的过程发生的。在太阳的核心—日核处,温度高达1000万度以上,这里是热核反应的发生地。在每秒钟内约有6.57 亿吨的氢聚变为6.525亿吨的氦,二者间的差值是0.045亿吨。这部分氢的质量全部转化成了能量,其大小为3.83×1026,这约等于美国一年发电量的13000000倍。
      来自恒星的光携带着关于恒星的重要信息。包括恒星的大小和质量,恒星的亮度、温度,距离、运动状态,以及恒星的化学成分、年龄、演化状态等。了解了这些,也就了解了恒星,也就在一定程度上了解了我们的宇宙。天文学家的一项最重要的工作就是观测和分析星光。因为星光很微弱,为了收集到尽可能多的星光,人们在天文观测中使用了望远镜。望远镜的口径越大,收集星光的能力就越强。除了可见光以外,恒星还能辐射出波长更长的无线电波、远红外线和红外线,以及波长更短的紫外线、远紫外线、X射线或γ射线。研究这些可见光以外的电磁辐射需要特殊的望远镜和特殊的探测器。有时还需要到大气层之外去接收这些波段的辐射,“哈勃”太空望远镜就是在地球大气层之外进行观测的。
     

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