17E: Kuchambua Starlight (Mazoezi)

Kwa ajili ya utafutaji zaidi

Makala

Berman, B. “Ukubwa Cum Laude.” Astronomia (Desemba 1998): 92. Jinsi tunavyopima mwangaza wa nyota unaojadiliwa.

Dvorak, J. “Wanawake ambao waliunda Astronomia ya kisasa [ikiwa ni pamoja na Annie Cannon].” Sky & Darubini (Agosti 2013): 28.

Hearnshaw, J. “Asili ya Kiwango cha ukubwa wa Stellar.” Sky & Darubini (Novemba 1992): 494. Historia nzuri ya jinsi tumekuja kuwa na mfumo huu mbaya unajadiliwa.

Hirshfeld, A. “Ukubwa kamili wa Nyota.” Sky & Darubini (Septemba 1994): 35.

Kaler, J. “Stars katika Pishi: Madarasa waliopotea na Kupatikana.” Sky & Darubini (Septemba 2000): 39. Utangulizi hutolewa kwa aina za spectral na madarasa mapya L na T.

Kaler, J. “Asili ya Mlolongo wa Spectral.” Sky & Darubini (Februari 1986): 129.

Skrutskie, M. “2MASS: Kufunua Ulimwengu wa Infrared.” Sky & Darubini (Julai 2001): 34. Makala hii inalenga katika utafiti wote wa anga katika microns 2.

Sneden, C. “Kusoma rangi ya Stars.” Astronomia (Aprili 1989): 36. Makala hii inajumuisha majadiliano ya kile tunachojifunza kutoka spectroscopy.

Steffey, P. “Ukweli kuhusu Nyota Rangi.” Sky & Darubini (Septemba 1992): 266. Nambari ya rangi na jinsi jicho na filamu “kuona” rangi zinajadiliwa.

Tomkins, J. “Mara moja na Baadaye Wafalme wa Mbinguni.” Sky & Darubini (Aprili 1989): 59. Kuhesabu mwendo wa nyota na kuamua nyota ambazo zilikuwa, ni, na zitakuwa nyepesi mbinguni zinajadiliwa.

Websites

Ugunduzi wa Dwarfs Brown: http://w.astro.berkeley.edu/~basri/b...SciAm-book.pdf.

Orodha ya jirani Brown Dwarfs: http://www.solstation.com/stars/pc10bd.htm.

Aina ya Spectral ya Stars: http://www.skyandtelescope.com/astro...ypes-of-stars/.

Velocities ya Stellar https://www.e-education.psu.edu/astr...ent/l4_p7.html.

Sauti zisizosikika! Michango ya Wanawake kwa Astronomia: Mwongozo wa Rasilimali: http://multiverse.ssl.berkeley.edu/women na http://www.astrosociety.org/educatio...esource-guide/.

Video

Wakati Wewe ni Just Too Small kuwa Star: https://www.youtube.com/watch?v=zXCDsb4n4KU. 2013 Majadiliano ya umma juu ya Dwarfs Brown na Sayari na Dr. Gibor Basri wa Chuo Kikuu cha California-Berkeley (1:32:52).

Shughuli za Kikundi cha

1. Kipengele cha Voyagers in Astronomia kwenye Annie Cannon: Classifier of the Stars katika Sehemu ya 17.3 kinazungumzia baadhi ya matatizo ambayo wanawake waliotaka kufanya astronomia waliyokabiliwa katika nusu ya kwanza ya karne ya ishirini. Kikundi chako kinafikiria nini kuhusu hali ya wanawake leo? Wanaume na wanawake wana nafasi sawa ya kuwa wanasayansi? Jadili na kikundi chako ikiwa, katika uzoefu wako, wavulana na wasichana walihimizwa sawa kufanya sayansi na hesabu ambapo ulikwenda shuleni.
2. Katika sehemu ya magnitudes katika The Brightness of Stars, tulijadili jinsi mfumo huu wa zamani wa kuainisha jinsi nyota angavu tofauti zinavyoonekana kwa jicho zilivyoendelea kwanza. Waandishi wako walilalamika juu ya ukweli kwamba mfumo huu wa zamani bado unapaswa kufundishwa kwa kila kizazi cha wanafunzi wapya. Je, kundi lako linaweza kufikiria mifumo mingine yoyote ya jadi ya kufanya mambo katika sayansi na kipimo ambapo sheria za jadi ingawa akili ya kawaida inasema mfumo bora unaweza hakika kupatikana. Eleza. (Kidokezo: Jaribu Muda wa Kuokoa Mchana, au metri dhidi ya vitengo vya Kiingereza.)
3. Tuseme unaweza kuona nyota ambayo ina mstari mmoja tu wa spectral. Je, unaweza kuwaambia ni kipengele gani ambacho mstari wa spectral unatoka? Fanya orodha ya sababu na kikundi chako kuhusu kwa nini umejibu ndiyo au hapana.
4. Alumnus tajiri wa chuo chako anaamua kutoa dola milioni 50 kwa idara ya astronomia ili kujenga uchunguzi wa darasa la dunia kwa kujifunza zaidi kuhusu sifa za nyota. Je kundi lako kujadili aina gani ya vifaa wangeweza kuweka katika uchunguzi. Je, uchunguzi huu unapaswa kuwepo wapi? Thibitisha majibu yako. (Unaweza kutaka kurejea kwenye sura ya Vyombo vya Astronomical na kutazama tena swali hili unapojifunza zaidi kuhusu nyota na vifaa vya kuziangalia katika sura za baadaye.)
5. Kwa baadhi ya wanaastronomia, kuanzisha aina mpya ya spectral kwa nyota (kama aina ya L, T, na Y iliyojadiliwa katika maandishi) ni sawa na kuanzisha msimbo mpya wa eneo kwa simu. Hakuna mtu anapenda kuharibu mfumo wa zamani, lakini wakati mwingine ni muhimu tu. Je kundi lako litengeneze orodha ya hatua ambazo mwanaastronomia angepaswa kupitia ili kuwashawishi wenzake kuwa darasa jipya la spectral linahitajika.

Mapitio ya Maswali

1. Ni sababu gani mbili zinazoamua jinsi nyota inavyoonekana angavu angani?
2. Eleza kwa nini rangi ni kipimo cha joto la nyota.
3. Ni sababu gani kuu ambayo spectra ya nyota zote hazifanani? Eleza.
4. Ni mambo gani ambayo nyota hutengenezwa zaidi? Je, tunajuaje hili?
5. Annie Cannon alichangia nini kuelewa spectra ya stellar?
6. Taja sifa tano za nyota zinazoweza kuamua kwa kupima wigo wake. Eleza jinsi ungependa kutumia wigo kuamua sifa hizi.
7. Je, vitu vya aina za spectral L, T, na Y vinatofautiana na yale ya aina nyingine za spectral?
8. Je, nyota zinazoonekana kuwa nyepesi angani zina ukubwa mkubwa au mdogo kuliko nyota zenye fadhaika?
9. Nyota Antares ina ukubwa dhahiri wa 1.0, wakati nyota Procyon ina ukubwa dhahiri wa 0.4. Ni nyota ipi inayoonekana kuwa nyepesi angani?
10. Kulingana na rangi zao, ni ipi kati ya nyota zifuatazo ni moto zaidi? Ambayo ni baridi zaidi? Archenar (bluu), Betelgeuse (nyekundu), Capella (njano).
11. Amri aina saba za msingi za spectral kutoka moto hadi baridi zaidi.
12. Ni tofauti gani inayofafanua kati ya kibete cha kahawia na nyota ya kweli?

Maswali ya mawazo

1. Ikiwa nyota Sirius hutoa nishati zaidi ya mara 23 kuliko Jua, kwa nini Jua linaonekana kuwa nyepesi mbinguni?
2. Jinsi gani nyota mbili za mwanga sawa-moja ya bluu na nyingine nyekundu-zitaonekana katika picha iliyochukuliwa kupitia chujio kinachopita mwanga wa buluu hasa? Je, muonekano wao utabadilikaje katika picha iliyochukuliwa kupitia chujio kinachotumia nuru nyekundu hasa?
3. Jedwali\(17.3.1\) katika Sehemu ya 17.3 inaorodhesha safu za joto zinazohusiana na aina tofauti za spectral. Ni sehemu gani ya nyota ambayo joto hizi hurejelea? Kwa nini?
4. Tuseme umepewa kazi ya kupima rangi ya nyota angavu zaidi, iliyoorodheshwa katika Kiambatisho J, kupitia filters tatu: kwanza hupeleka mwanga wa bluu, pili hupeleka mwanga wa njano, na wa tatu hupeleka mwanga nyekundu. Ikiwa utaona nyota Vega, itaonekana sawa kwa njia ya kila filters tatu. Nyota zipi zitaonekana nyepesi kupitia chujio cha buluu kuliko kupitia chujio nyekundu? Nyota zipi zitaonekana nyepesi kupitia chujio nyekundu? Ni nyota ipi inayoweza kuwa na rangi karibu zaidi kama ile ya Vega?
5. Nyota X ina mistari ya heliamu ionized katika wigo wake, na nyota Y ina bendi za oksidi ya titani. Ambayo ni moto zaidi? Kwa nini? Wigo wa nyota Z unaonyesha mistari ya heliamu ionized na pia bendi za molekuli za oksidi ya titani. Ni ajabu gani kuhusu wigo huu? Je, unaweza kupendekeza maelezo?
6. Wigo wa Jua una mamia ya mistari yenye nguvu ya chuma isiyo na nonionized lakini ni chache tu, mistari dhaifu sana ya heliamu. Nyota ya aina ya spectral B ina mistari kali sana ya heliamu lakini mistari ya chuma dhaifu sana. Je, tofauti hizi zinamaanisha kuwa Jua lina chuma zaidi na chini ya heliamu kuliko nyota B? Eleza.
7. Je! Ni madarasa gani ya spectral ya nyota yenye sifa zifuatazo?
   1. Mistari ya balmer ya hidrojeni ni kali sana; baadhi ya mistari ya metali ionized iko.
   2. Mstari wenye nguvu ni wale wa heliamu ionized.
   3. Mistari ya kalsiamu ionized ni nguvu zaidi katika wigo; mistari ya hidrojeni inaonyesha nguvu tu ya wastani; mistari ya neutral na metali iko.
   4. Mstari wenye nguvu ni wale wa metali zisizo na upande na bendi za oksidi ya titani
8. Angalia vipengele vya kemikali katika Kiambatisho K. Je, unaweza kutambua uhusiano wowote kati ya wingi wa kipengele na uzito wake wa atomiki? Je, kuna tofauti yoyote ya wazi kwa uhusiano huu?
9. Kiambatisho I huorodhesha baadhi ya nyota zilizo karibu. Je, wengi wa nyota hizi ni moto zaidi au baridi kuliko Jua? Je, yeyote kati yao hutoa nishati zaidi kuliko Jua? Ikiwa ndivyo, ni zipi?
10. Kiambatisho J kinataja nyota zinazoonekana angavu zaidi angani yetu. Je, wengi wa hizi moto au baridi kuliko Jua? Je, unaweza kupendekeza sababu ya tofauti kati ya jibu hili na jibu la swali la awali? (Kidokezo: Angalia luminosities.) Je, kuna tabia yoyote ya uwiano kati ya joto na mwanga? Je, kuna tofauti na uwiano?
11. Ni nyota gani inayoonekana angavu zaidi angani (isipokuwa Jua)? Mwangaza wa pili? Betelgeuse ni rangi gani? Tumia Kiambatisho J ili upate majibu.
12. Tuseme hominids miaka milioni moja iliyopita alikuwa kushoto nyuma ramani ya anga usiku. Je, ramani hizi zinawakilisha kwa usahihi anga tunayoyaona leo? Kwa nini au kwa nini?
13. Kwa nini tu kikomo cha chini kwa kiwango cha mzunguko wa stellar kinaweza kuamua kutoka kwa kupanua mstari badala ya kiwango halisi cha mzunguko? (Rejea Kielelezo\(17.4.6\) katika Sehemu ya 17.4.)
14. Kwa nini unafikiri wanaastronomia wamependekeza aina tatu tofauti za spectral (L, T, na Y) kwa vijiti vya kahawia badala ya M? Kwa nini alikuwa mmoja haitoshi?
15. Sam, mwanafunzi wa chuo, alinunua gari jipya. Rafiki wa Sam Adam, mwanafunzi aliyehitimu katika astronomia, anauliza Sam aende safari. Katika gari, Adam anasema kuwa rangi kwenye udhibiti wa joto ni sahihi. Kwa nini alisema hivyo?

    

    Kielelezo\(\PageIndex{1}\) (mikopo: mabadiliko ya kazi na Michael Sheehan)

16. Je, nyota nyekundu ingekuwa na ukubwa mdogo au mkubwa katika chujio nyekundu kuliko kwenye chujio cha buluu?
17. Nyota mbili zina mwendo sahihi wa arcsecond moja kwa mwaka. Nyota A ni miaka 20 ya nuru kutoka Dunia, na Nyota B iko mbali na miaka 10 ya nuru kutoka Dunia. Ambayo ina kasi ya kasi katika nafasi?
18. Tuseme kuna nyota tatu angani, kila moja inakwenda kwenye kilomita 100/s Nyota A inazunguka (yaani, perpendicular to) mstari wetu wa kuona, Nyota B inahamia moja kwa moja mbali na Dunia, na Nyota C inahamia mbali na Dunia, lakini kwa pembe ya 30° hadi kwenye mstari wa kuona. Kutoka nyota gani utaona mabadiliko makubwa ya Doppler? Kutoka nyota gani utaona mabadiliko madogo ya Doppler?
19. Ungesema nini kwa rafiki ambaye alitoa kauli hii, “Wigo wa mwanga unaoonekana wa Jua unaonyesha mistari dhaifu ya hidrojeni na mistari yenye nguvu ya kalsiamu. Kwa hiyo jua lazima liwe na kalsiamu zaidi kuliko hidrojeni.”?

Kujihesabu mwenyewe

1. Katika Kiambatisho J, ni kiasi gani cha mwanga zaidi ni nyota zenye mwanga zaidi kuliko mwanga mdogo?

   Kwa Zoezi 2 kupitia Zoezi 7 chini, tumia milinganyo inayohusiana na ukubwa na mwangaza dhahiri iliyotolewa katika sehemu ya kiwango cha ukubwa katika Mwangaza wa Stars na Mfano\(17.1.1\) katika sehemu hiyo.

2. Thibitisha kwamba ikiwa nyota mbili zina tofauti ya magnitudes tano, hii inalingana na sababu ya 100 katika uwiano\(\left( \frac{b_2}{b_1} \right)\); kwamba magnitudes 2.5 inalingana na sababu ya 10; na kwamba magnitudes 0.75 inalingana na sababu ya 2.
3. Kama inavyoonekana kutoka Duniani, Jua lina ukubwa wa dhahiri wa takriban -26.7. Je, ni ukubwa wa dhahiri wa Jua kama inavyoonekana kutoka Saturn, kuhusu 10 AU mbali? (Kumbuka kwamba AU moja ni umbali kutoka Dunia hadi Jua na kwamba mwangaza unapungua kama mraba inverse ya umbali.) Je, Jua lingekuwa bado nyota angavu zaidi angani?
4. Mwanaastronomia anachunguza nyota yenye kukata tamaa ambayo hivi karibuni imegunduliwa katika tafiti nyeti sana za anga. Nyota ina ukubwa wa 16. Ni kiasi gani kidogo cha mkali kuliko Antares, nyota yenye ukubwa sawa na 1?
5. Katikati ya galaxy yenye kukata tamaa lakini yenye nguvu ina ukubwa wa 26. Inaonekana ni kiasi gani kidogo kuliko nyota yenye kukata tamaa sana ambayo macho yetu yanaweza kuona, takribani ukubwa wa 6?
6. Una taarifa za kutosha kutoka sura hii ili kukadiria umbali wa Alpha Centauri, nyota ya pili iliyo karibu, ambayo ina ukubwa dhahiri wa 0. Kwa kuwa ni nyota ya G2, kama Jua, inadhani ina mwangaza sawa na Jua na tofauti katika magnitudo ni matokeo tu ya tofauti katika umbali. Tathmini jinsi mbali Alpha Centauri ilivyo. Eleza hatua muhimu kwa maneno na kisha ufanye hesabu. (Kama tutakavyojifunza katika sura ya umbali wa Mbinguni, njia hii-yaani, kudhani kwamba nyota zilizo na aina za spectral zinazofanana hutoa kiasi sawa cha nishati-kwa kweli hutumiwa kukadiria umbali wa nyota.) Ikiwa unadhani umbali wa Jua uko katika AU, jibu lako litatoka katika AU.
7. Fanya tatizo la awali tena, wakati huu ukitumia habari kwamba Jua liko umbali wa kilomita 150,000,000. Utapata idadi kubwa sana ya km kama jibu lako. Ili kupata hisia bora kwa jinsi umbali unavyolinganisha, jaribu kuhesabu muda unaochukua nuru kwa kasi ya km/s 299,338 kusafiri kutoka Jua hadi Dunia na kutoka Alpha Centauri hadi Dunia. Kwa Alpha Centauri, tafuta muda gani safari itachukua katika miaka na pia katika sekunde.
8. Nyota A na Nyota B zina mwangaza tofauti lakini luminosities zinazofanana. Ikiwa Nyota A iko mbali na miaka 20 ya nuru kutoka Dunia na Nyota B iko mbali na miaka 40 ya nuru kutoka Dunia, nyota ipi inayoonekana kuwa nyepesi na kwa sababu gani?
9. Nyota A na Nyota B zina mwangaza tofauti lakini luminosities zinazofanana. Nyota A ni umbali wa miaka 10 ya nuru kutoka Dunia na inaonekana nyepesi 36 kuliko Nyota B. umbali gani Star B?
10. Nyota Sirius A ina ukubwa wa dhahiri wa -1.5. Sirius A ina rafiki mdogo, Sirius B, ambayo ni mara 10,000 chini ya mkali kuliko Sirius A. ni ukubwa gani wa dhahiri wa Sirius B? Je, Sirius B inaweza kuonekana kwa jicho la uchi?
11. Jua letu, nyota ya aina G, ina joto la uso la 5800 K. tunajua, kwa hiyo, kuwa ni baridi kuliko nyota ya aina O na moto zaidi kuliko nyota ya aina M. Kutokana na kile ulichojifunza kuhusu safu za joto za aina hizi za nyota, mara ngapi zaidi kuliko Jua letu ni nyota ya aina ya O yenye joto zaidi? Ni mara ngapi baridi kuliko Jua letu ni nyota ya M yenye baridi zaidi?