18E: Stars - Sensa ya Mbinguni (Mazoezi)

Kwa ajili ya utafutaji zaidi

Makala

Croswell, K. “Jedwali la mara kwa mara la Cosmos.” Scientific American (Julai 2011) :45—49. Utangulizi mfupi wa historia na matumizi ya mchoro wa H—R.

Davis, J. “Kupima Stars.” Sky & Darubini (Oktoba 1991): 361. Makala inaelezea vipimo vya moja kwa moja vya vipenyo vya stellar.

DeVorkin, D. “Henry Norris Russell.” Scientific American (Mei 1989): 126.

Kaler, J. “Safari kwenye Mchoro wa H—R.” Sky & Darubini (Mei 1988): 483.

McAllister, H. “Miaka ishirini ya Kuona Double.” Sky & Darubini (Novemba 1996): 28. Sasisho juu ya masomo ya kisasa ya nyota za binary.

Parker, B. “Wale Watoto wa ajabu wa White.” Astronomia (Julai 1984): 15. Makala hii inazingatia historia ya ugunduzi wao.

Pasachoff, J. “H—R Mchoro wa 100 Maadhimisho.” Sky & Darubini (Juni 2014): 32.

Roth, J., na Sinnott, R. “Mafunzo yetu ya Majirani ya Mbinguni.” Sky & darubini (Oktoba 1996): 32. Majadiliano yanatolewa kwa kutafuta nyota zilizo karibu.

Websites

Eclipsing Binary Stars: www.midnightkite.com/index. aspxurl=binary. Dan Bruton katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Austin ameunda mkusanyiko huu wa michoro, makala, na viungo vinavyoonyesha jinsi wanaastronomia wanavyotumia curves za mwanga wa binary

Henry Norris Russell: http://www.nasonline.org/publication...ll-henry-n.pdf. Memoir wasifu na Harlow Shapley.

Henry Norris Russell: http://www.phys-astro.sonoma.edu/bru...RussellBio.pdf. Bruce medali wasifu wa Russell.

Hertzsprung - Russell Mchoro: http://skyserver.sdss.org/dr1/en/proj/advanced/hr/. Tovuti hii kutoka Sloan Digital Sky Survey utangulizi H—R mchoro na inakupa taarifa kwa ajili ya kufanya yako mwenyewe. Unaweza kwenda hatua kwa hatua kwa kutumia orodha upande wa kushoto. Kumbuka kuwa katika maelekezo ya mradi, neno “hapa” ni kiungo na inakupeleka kwenye data unayohitaji.

Nyota za Wiki: http://stars.astro.illinois.edu/sow/sowlist.html. Mwanaastronomia James Kaler anafanya “muhtasari wa wasifu” wa nyota mashuhuri- si aina ya Hollywood, bali zile za angani halisi.

Video

WISE Mission Survey Karibu Stars: http://www.jpl.nasa.gov/video/details.php?id=1089. Video fupi kuhusu utafiti wa darubini wa WISE wa dwarfs kahawia na M dwarfs katika jirani yetu ya haraka (1:21).

Shughuli za Kikundi cha

1. Nyota mbili ni kuonekana karibu pamoja mbinguni, na kundi lako ni kupewa kazi ya kuamua kama wao ni binary Visual au kama wao tu kutokea kwa kuonekana katika karibu mwelekeo huo. Unaweza kupata uchunguzi mzuri. Fanya orodha ya aina ya vipimo ungependa kufanya ili kujua kama wao obiti kila mmoja.
2. Kundi lako limepewa taarifa kuhusu nyota tano kuu za mlolongo ambazo ni miongoni mwa nyota angavu zinazoonekana angani na bado ziko mbali sana. Nyota hizi zingekuwa wapi kwenye mchoro wa H—R na kwa nini? Halafu, kikundi chako kinapewa taarifa kuhusu nyota tano za mlolongo kuu ambazo ni mfano wa nyota zilizo karibu na sisi. Nyota hizi zingekuwa wapi kwenye mchoro wa H—R na kwa nini?
3. Alumnus tajiri sana (lakini eccentric) ya chuo chako hutoa pesa nyingi kwa mfuko ambao utasaidia katika kutafuta vijana zaidi wa kahawia. Kundi lako ni kamati inayohusika na mfuko huu. Jinsi gani unaweza kutumia fedha? (Kuwa kama maalum kama unaweza, orodha ya vyombo na mipango ya kuchunguza.)
4. Tumia intaneti kutafuta habari kuhusu nyota zenye kipenyo kikubwa kinachojulikana. Ni nyota gani inayochukuliwa kuwa mmiliki wa rekodi (mabadiliko haya kama vipimo vipya vinafanywa)? Soma kuhusu baadhi ya nyota kubwa zaidi kwenye wavuti. Je, kikundi chako kinaweza kuorodhesha baadhi ya sababu kwa nini inaweza kuwa vigumu kujua ni nyota ipi iliyo kubwa zaidi?
5. Tumia intaneti kutafuta habari kuhusu nyota zilizo na wingi mkubwa zaidi. Nyota gani ni “bingwa wa molekuli” wa sasa kati ya nyota? Jaribu kuchunguza jinsi umati wa nyota moja au zaidi ya nyota nyingi zilivyopimwa, na ripoti kwa kikundi au darasa zima.

Mapitio ya Maswali

1. Je, masi ya Jua inalinganishaje na ile ya nyota nyingine katika jirani yetu ya ndani?
2. Jina na kuelezea aina tatu za mifumo ya binary.
3. Eleza njia mbili za kuamua kipenyo cha nyota.
4. Je, ni maadili makubwa zaidi na madogo zaidi ya wingi, mwanga, joto la uso, na kipenyo cha nyota (takribani)?
5. Wewe ni uwezo wa kuchukua spectra ya nyota zote mbili katika mfumo eclipsing binary. Andika orodha zote za nyota ambazo zinaweza kupimwa kutoka kwa pembe zao za spectra na mwanga.
6. Mchoro mchoro wa H - R. Weka alama za shaba. Onyesha wapi supergiants baridi, dwarfs nyeupe, Sun, na nyota kuu mlolongo hupatikana.
7. Eleza nyota ya kawaida katika Galaxy ingekuwa ikilinganishwa na Jua.
8. Tunawezaje kutofautisha nyota kutoka kwa vijana wa rangi ya kahawia? Je, tunafautisha vipi vidogo vya kahawia kutoka sayari?
9. Eleza jinsi wingi, mwanga, joto la uso, na radius ya nyota kuu za mlolongo hubadilika kwa thamani kutoka “chini” hadi “juu” ya mlolongo kuu.
10. Njia moja ya kupima kipenyo cha nyota ni kutumia kitu kama Mwezi au sayari kuzuia nuru yake na kupima muda unachukua ili kufunika kitu. Kwa nini njia hii inatumiwa mara nyingi zaidi na Mwezi badala ya sayari, ingawa kuna sayari nyingi zaidi?
11. Tulijadiliana katika sura kwamba karibu nusu ya nyota huja katika jozi, au mifumo mingi ya nyota, lakini binary ya kwanza ya kupatwa haikugunduliwa mpaka karne ya kumi na nane. Kwa nini?

Maswali ya mawazo

1. Je, Jua ni nyota ya wastani? Kwa nini au kwa nini?
2. Tuseme unataka kuamua kiwango cha wastani cha elimu cha watu katika taifa zima. Kwa kuwa itakuwa kazi kubwa ya kuchunguza kila raia, unaamua kufanya kazi yako iwe rahisi kwa kuuliza watu tu kwenye chuo chako. Je, utapata jibu sahihi? Je utafiti wako kuwa potofu na athari uteuzi? Eleza.
3. Kwa nini binaries inayojulikana zaidi ya kuona yana vipindi vya muda mrefu na binaries nyingi za spectroscopic zina vipindi vifupi?
4. Kielelezo\(18.3.2\) katika Sehemu ya 18.3 inaonyesha pembe ya mwanga ya nyota ya binary inayopungua ambayo mwanga wa nyota moja umezuiwa kabisa na mwingine. Je! Curve ya mwanga ingeonekanaje kwa mfumo ambao mwanga wa nyota ndogo huzuiwa sehemu tu na ile kubwa? Fikiria nyota ndogo ni moja ya moto zaidi. Mchoro nafasi za jamaa za nyota mbili zinazohusiana na sehemu mbalimbali za pembe ya mwanga.
5. Kuna wachache wa kupungua kwa binaries kuliko binaries za spectroscopic. Eleza kwa nini.
6. Ndani ya miaka 50 ya mwanga wa Jua, binaries za kuona zimeongezeka zaidi ya binaries za kupungua. Kwa nini?
7. Ambayo ni rahisi kuchunguza kwa umbali kubwa-spectroscopic binary au binary Visual?
8. Kupungua kwa binary Algol hupungua kutoka kiwango cha juu hadi mwangaza wa chini katika masaa 4, inabakia mwangaza mdogo kwa dakika 20, na kisha inachukua saa nyingine 4 kurudi kwenye mwangaza wa juu. Kudhani kwamba tunaona mfumo huu hasa makali juu, ili nyota moja huvuka moja kwa moja mbele ya nyingine. Je, nyota moja ni kubwa zaidi kuliko nyingine, au ni sawa na ukubwa? (Kidokezo: Rejea michoro ya kupungua kwa curves za mwanga wa binary.)
9. Tathmini data hii ya spectral kwa nyota tano.

   Jedwali A
   Nyota	Spectrum
   1	G, mlolongo kuu
   2	K, kubwa
   3	K, mlolongo kuu
   4	O, mlolongo kuu
   5	M, mlolongo kuu

   Ambayo ni hottest? Baridi zaidi? Wengi luminous? Angalau luminous? Katika kila kesi, fanya mawazo yako.
10. Ni mabadiliko gani kwa sababu kubwa zaidi kwenye mlolongo kuu kutoka kwa aina za spectral O hadi Misa au mwangaza?
11. Tuseme unataka kutafuta dwarfs kahawia kutumia darubini nafasi. Je, utatengeneza darubini yako ili kuchunguza mwanga katika ultraviolet au sehemu ya infrared ya wigo? Kwa nini?
12. Mwanaastronomia anagundua nyota ya aina ya M yenye mwangaza mkubwa. Je! Hii inawezekanaje? Ni nyota ya aina gani?
13. Takriban nyota 9000 ni angavu ya kutosha kuonekana bila darubini. Je, ni mojawapo ya watoto wachanga hawa mweupe? Tumia maelezo yaliyotolewa katika sura hii ili kuelezea hoja zako.
14. Tumia data katika Kiambatisho J ili kupanga mchoro wa H—R kwa nyota angavu zaidi. Tumia data kutoka Jedwali\(18.4.2\) katika Sehemu ya 18.4 ili kuonyesha ambapo mlolongo kuu uongo. Je, 90% ya nyota angavu zaidi hulala juu au karibu na mlolongo kuu? Eleza kwa nini au kwa nini.
15. Tumia mchoro uliyochora kwa zoezi la awali ili kujibu maswali yafuatayo: Nyota ipi ni kubwa zaidi—Sirius au Alpha Centauri? Rigel na Regulus wana karibu aina hiyo ya spectral. Ambayo ni kubwa? Rigel na Betelgeuse wana karibu luminosity sawa. Ambayo ni kubwa? Ambayo ni redder?
16. Tumia data katika Kiambatisho I ili kupanga mchoro wa H—R kwa sampuli hii ya nyota zilizo karibu. Je, njama hii inatofautiana na ile ya nyota zenye mkali zaidi katika Zoezi la 14? Kwa nini?
17. Ikiwa mfumo wa binary unaoonekana ungekuwa na nyota mbili za sawa-molekuli, ingewezaje kuwa iko karibu na katikati ya wingi wa mfumo? Ungeona nini unapoangalia nyota hizi kama zilivyozunguka katikati ya masi, na kuchukua njia za mviringo sana, na kudhani kuwa obiti ilikuwa uso juu ya mtazamo wako?
18. Nyota mbili ni katika mfumo Visual binary nyota kwamba sisi kuona uso juu ya. Nyota moja ni kubwa sana ilhali nyingine ni ndogo sana. Kutokana na njia za mviringo, kuelezea njia zao za jamaa kwa suala la ukubwa wa obiti, kipindi, na kasi ya orbital.
19. Eleza spectra kwa binary spectroscopic kwa mfumo zikiwemo ya F-aina na L-aina nyota. Fikiria kwamba mfumo huo ni mbali sana ili uweze kuchunguza nyota ya aina ya L kwa urahisi.
20. Kielelezo\(18.2.4\) katika Sehemu ya 18.2 inaonyesha kasi ya nyota mbili katika mfumo spectroscopic binary. Ni nyota ipi iliyo kubwa zaidi? Eleza hoja zako.
21. Unatoka nje ukiangalia nyota usiku mmoja, na mtu anakuuliza ni umbali gani nyota angavu zaidi tunazoziona angani bila darubini zilivyo mbali. Nini itakuwa nzuri, jibu la jumla? (Matumizi Kiambatisho J kwa taarifa zaidi.)
22. Kama ungeweza kulinganisha nyota tatu zenye halijoto la uso sawa, na nyota moja ikiwa ni kubwa, nyingine kubwa, na ya tatu nyota kuu ya mlolongo, radii yao ingekuwa ikilinganishanaje na nyingine?
23. Je, nyota kubwa sana pia ni kubwa mno? Eleza hoja nyuma ya jibu lako.
24. Fikiria data zifuatazo juu ya nyota nne:

    Jedwali B
    Nyota	Mwangaza (katika L Sun)	Aina
    1	100	B, mlolongo kuu
    2	1/100	B, kibete nyeupe
    3	1/100	M, mlolongo kuu
    4	100	M, kubwa

    Nyota ipi ingekuwa na radius kubwa zaidi? Nyota ipi ingekuwa na radius ndogo zaidi? Ni nyota ipi iliyo ya kawaida katika eneo letu la Galaxy? Ni nyota ipi ambayo ni ya kawaida zaidi?

Kujihesabu mwenyewe

1. Ikiwa nyota mbili zipo katika mfumo wa binary yenye masi ya pamoja ya raia wa jua 5.5 na kipindi cha orbital cha miaka 12, ni umbali gani kati ya nyota mbili?
2. Inawezekana kwamba nyota nyingi kama mara 200 masi ya Jua au zaidi zipo. Je, ni mwanga gani wa nyota kama hiyo kulingana na uhusiano wa wingi wa mwanga?
3. Masi ya chini kabisa kwa nyota ya kweli ni 1/12 masi ya Jua. Je, ni mwanga gani wa nyota kama hiyo kulingana na uhusiano wa wingi wa mwanga?
4. Aina za spectral ni kiashiria cha joto. Kwa nyota 10 za kwanza katika Kiambatisho J, orodha ya nyota kali zaidi mbinguni zetu, hukadiria joto lao kutoka kwa aina zao za spectral. Tumia habari katika takwimu na/au meza katika sura hii na kuelezea jinsi ulivyofanya makadirio.
5. Tunaweza kukadiria raia wa nyota nyingi katika Kiambatisho J kutoka kwa uhusiano wa wingi wa mwanga katika Kielelezo\(18.2.6\) katika Sehemu ya 18.2. Hata hivyo, kumbuka uhusiano huu unafanya kazi tu kwa nyota kuu za mlolongo. Tambua ni nani kati ya nyota 10 za kwanza katika Kiambatisho J ni nyota kuu za mlolongo. Tumia moja ya takwimu katika sura hii. Fanya meza ya raia wa nyota.
6. Katika Diameters of Stars, kipenyo cha jamaa cha nyota mbili katika mfumo wa Sirius ziliamua. Hebu kutumia thamani hii kuchunguza mambo mengine ya mfumo huu. Hii itafanyika kupitia hatua kadhaa, kila mmoja katika zoezi lake mwenyewe. Chukua joto la jua ni 5800 K, na joto la Sirius A, nyota kubwa ya binary, ni 10,000 K. mwanga wa Sirius A unaweza kupatikana katika Kiambatisho J, na hutolewa kama mara 23 ile ya jua. Kutumia maadili yaliyotolewa, tumia rasilimali ya Sirius A kuhusiana na ile ya Jua.
7. Sasa hesabu radius ya rafiki mweupe wa Sirius, Sirius B, hadi Jua.
8. Je! Radi hii ya Sirius B inalinganishaje na ile ya Dunia?
9. Kutoka kwa mahesabu ya awali na matokeo kutoka kwa Diameters ya Stars, inawezekana kuhesabu wiani wa Sirius B kuhusiana na Jua. Ni muhimu kutambua kwamba radius ya rafiki ni sawa na ile ya Dunia, wakati wingi ni sawa na Jua. Kumbuka kwamba wiani = moleku/kiasi, na kiasi cha nyanja =\((4/3) \pi R^3\). Je, wiani huu unalinganishaje na ule wa maji na vifaa vingine vinavyojadiliwa katika maandiko haya? Je, unaweza kuona kwa nini wanaastronomia walishangaa na kushangazwa walipoamua kwanza obiti ya mwenzake wa Sirius?
10. Je! Ungepima kiasi gani ikiwa ungepelekwa ghafla kwenda kwenye kibete nyeupe Sirius B? Unaweza kutumia uzito wako mwenyewe (au kama hawataki kumiliki hadi ni nini, kudhani uzito wa kilo 70 au 150 lb). Katika kesi hii, kudhani kwamba rafiki wa Sirius ana wingi sawa na ule wa Jua na radius sawa na ile ya Dunia. Kumbuka sheria ya Newton ya mvuto:\(F=GM_1M_2/R^2\) na kwamba uzito wako ni sawia na nguvu unayohisi. Ni aina gani ya nyota unapaswa kusafiri ikiwa unataka kupoteza uzito (na usiipate)?
11. Nyota Betelgeuse ina halijoto ya 3400 K na mwangaza wa 13,200 L Jua. Tumia radius ya Betelgeuse kuhusiana na Jua.
12. Kutumia taarifa iliyotolewa katika Jedwali\(18.1.1\) katika Sehemu ya 18.1, ni wiani wa wastani wa stellar katika sehemu yetu ya Galaxy? Tumia nyota za kweli tu (aina O—M) na ukubali usambazaji wa spherical na radius ya miaka ya nuru 26.
13. Thibitisha kwamba kipenyo cha angular cha Jua cha 1/2° kinalingana na kipenyo cha mstari wa kilomita milioni 1.39. Tumia umbali wa wastani wa Jua na Dunia ili upate jibu. (Kidokezo: Hii inaweza kutatuliwa kwa kutumia kazi ya trigonometric.)
14. Mfumo wa nyota wa binary unaozingatiwa na nyakati zifuatazo za kuwasiliana kwa kupatwa kwa kuu:

    Jedwali C
    Kuwasiliana	Muda	Tarehe
    Mawasiliano ya kwanza	12:00 p.m.	Machi 12
    Mawasiliano ya pili	4:00 p.m.	Machi 13
    Mawasiliano ya tatu	9:00 asubuhi	Machi 18
    Mawasiliano ya nne	1:00 p.m.	Machi 19

    Kasi ya orbital ya nyota ndogo ikilinganishwa na kubwa ni 62,000 km/h.
15. Ikiwa nyota 100 ya molekuli ya jua ingekuwa na mwangaza wa mara 107 ya mwangaza wa Jua, wiani wa nyota kama hiyo ungelinganishaje wakati iko kwenye mlolongo mkuu kama nyota ya aina ya O, na wakati ni supergiant baridi (M-aina)? Matumizi maadili ya joto kutoka Takwimu\(18.4.3\) au\(18.4.4\) katika Sehemu ya 18.4 na uhusiano kati ya luminosity, Radius, na joto kama ilivyoelezwa katika Zoezi 12.
16. Ikiwa Betelgeuse alikuwa na wingi ambao ulikuwa mara 25 ule wa Jua, wiani wake wa wastani ungelinganishaje na ule wa Jua? Tumia ufafanuzi wa\(\text{density }= \frac{ \text{mass}}{\text{volume}}\), ambapo kiasi ni ile ya nyanja.