第三节恒星的一生和宇宙的演化.docx

【随堂习题及课后思考题答案】

随堂习题和课后思考题的题目内容为 人教2003版 选修1宇宙与地球 的思考题

“思考”（第24页）
1.赫罗图上有三类恒星，即主序星、白矮星、巨星，其中巨星包括红巨星和超巨星。顺便说明，位于赫罗图左上方的主序星温度高，光度大，常称为蓝巨星。蓝巨星时主序星的一部分。
2.主序星的光度和温度的基本特征是：温度越高，光度越大；温度越低，光度越小。巨星的光度和温度的基本特征是：温度较低，但光度却不小（与主序星相比），换句话说，巨星的光度比同样温度主序星的光度明显偏大。白矮星的光度和温度的基本特征是：温度较高，但光度却很小（与主序星比），换句话说，白矮星的光度比同样温度主序星的光度明显偏小。
“思考”(第26页)
1.当主序星和巨星表面温度相同时,它们的单位表面积的辐射量相等:但巨星的光度(辐射总量)却比同样温度主序星的光度明显侧大,因此,巨星的表面积(或体积)必然明显大于同表面温度的主序星.
另一方面,致密星的表面温度不低,其单位面积的辐射量(辐射强度)不小,但其光度却很小.这说明其表而积或体积很小:而恒星的质量差异不大(这一点从第29~30页上的表1.1和表1.2可看出),因此,致密星的密度必然很高.
2.太阳的质量为1.989X1033克,太阳的半径为6.96X105千米,地球的平均半径为6.371X103千米,由此可算出,当太阳塌缩为地球大小的白矮星时,密度为1.836X106克/厘米3,表面引力增大近12 000倍.
“思考”(第28页)
可以以人的生命周期作为例子.在一个生育情况变化较小的社会:处于历时较长的人生阶段的人数(或社会上观察到处于该阶段的样本数),就比较多.例如,假定我们定义35~60岁为中年阶段:10~16岁为少年阶段,那么,社会上观察到的中年人样本就多于少年人样木.现在最典型的例子是老龄社会的到来:现代社会人类寿命明显延长,人的"老年”阶段平均历时明显增长,相应地,社会中的老年人数较以前明显增多.
“思考”(第33页)
宇宙中众多的化学元素形成于恒星演化过程中的核聚变反应,即较轻原子核(元素)在高温下聚合,形成较重原子核(元景)的反应.教材第29页指出,有星演化过程是个锻造各种重元素的过程.特别是大质量的恒星,内部热核反应能达到极端的高温,能点燃的核聚变反应的级别高,即能聚变,形成各种较重原子核(元索).大质量恒星寿命又较短,宇宙早期形成的大质量恒星已经通过晚年超新星爆发,把自己内部生成的各种重元素和金属元素抛射到字宙空间,因此,人们将恒星演化称为“锻造各种元索的加工厂”.
“思考”(第35页)
形成宇宙早期第一批恒星的星云含约3/4的氢和1/4的氦,以及极少量的其他较轻元素.
“思考”(第35页)
1.宇宙早期形成的恒星的母星云仅含有约3/4的氧和1/4的氦,以及极少量的其他较轻元素,其周围不可能形成岩石行星和生命.按银河系演化理论,新一代含有足够的,前代恒星抛射出的重元素的恒星形成于银盘,特别是银盘中的旋臂内.
因此,银盘外的恒星基本上可以排除(由于太阳系所在处的银盘约3000光年厚,太阳附近的银盘内恒星有一些看上去会分布在天球上的银河外).
2.非主序星是恒星晚年变动阶段或变动后的产物,周围的行星已经没有稳定的环境,发现地外文明的可能性较小(除非已经形成高度文明,并能从原居住行星转移).
3.主序星中,寿命较短的较大质量恒星,或寿命虽不短但现在尚年轻的恒星,其周围不大可能形成需要数十亿年演化积累才形成的地球文明.
4.双星,以及聚星.星团中比较靠近的恒星周围不大容易形成轨道稳定的行星系统.