6. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела

Цель работы:

Построить диаграмму температура-светимость и установить взаимосвязь между характеристиками звёзд средствами Microsoft Excel

Приборы и материалы:

Звёзды – огромные газовые шары, которые находятся очень далеко от Земли. Единственным источником информации о далеких звездах является их излучение. Уже в середине XIX в. астрономы научились определять физические характеристики звёзд по данным их наблюдений, и к началу ХХ в.накопились данные о десятках тысяч звёзд.

Но как наблюдаемые характеристики звёзд – звездная величина или светимость, спектральный класс – связаны с их физическими характеристиками?

В начале ХХ в. астрономы Эйнар Герцшрунг (Дания) и Генри Норис Рессел (США) построили теоретические графики, которые связывали две основные характеристики звёзд: светимость и спектральный класс. Ученые расположили звёзды на диаграмме, по вертикальной оси которой откладывали светимость звезды, а по горизонтальной – её спектральный класс. Оказалось, что звезды на этой диаграмме располагаются не беспорядочно, а образуют определенные группы.

Известно, что спектр звезды зависит от температуры. Поэтому на горизонтальной оси диаграммы откладываются либо спектральный класс звезды. либо её температуру. В последнем случае ось шкалы температур принято направлять справа налево, т.е. температура по горизонтальной оси убывает. Подобное построение – это дань традиции, чтобы диаграмма имела такой же вид, как и построенная Герцшпрунгом и Ресселом.

В честь первооткрывателей диаграмму называют их именами: диаграмма  Герцшпрунга —  Рессела. Но наряду с этим используют и другие названия: диаграмма спектр – светимость или температура –светимость, в зависимости от того, какие величины откладывают по горизонтальной и вертикальной осям диаграммы.

Исследование диаграммы Герцшпрунга —  Рессела является важнейшим источником сведений об эволюции звёзд. По положению звезды на диаграмме определяют и каков её дальнейший  «жизненный путь». С помощью диаграммы можно определить абсолютную звёздную величину звезды и оценить расстояние до неё. Кроме того, диаграмма спектр – светимость позволяет оценить основные характеристики звезд, не прибегая к долгим утомительным вычислениям

Результаты расчётов эволюции звёзд позволяют воспроизвести все детали Г.- Р. д. скоплений в зависимости от хим. состава и возраста и объяснить эволюционный статус большинства образующих их звёзд. Это является убедительным свидетельством правильности направления, в котором развивается современная теория эволюции звёзд.

Эйнар Герцшпрунг
Генри Норрис Расселл

Ход работы:

Задание 1. Построение диаграммы распределения звезд Герцшпрунга – Рассела:

  1. Скачать файл  Приложения к работе (Звездный каталог.xlsx)
  2. Сохранить файл в своей папке под именем Звездный каталог+вашафамилия.xls.
  3. Ознакомится со структурой базы, определить поля, которые необходимы для построения диаграммы.
  4. Отфильтровать базу по столбцу (по полю) температура (Т) (по убыванию).
  5. Построить Диаграмму (тип график, вид 4 (график с маркерами))

5.1. Диапазон – значения абсолютной звездной величины (М)
5.2. Подписи оси Х – поверхностная температура (Т).
5.3. Остальные параметры диаграммы:
5.3.1 Изменить положение оси Х (в значении Y=20).
5.3.2. Установить обратный порядок значений для оси Y.
5.3.3. Цена основных значений оси Y (значений) – 1.

  1. Убрать на диаграмме линию графика (Формат ряда данных, Вид, Линия, отсутствует).

Задание 2. Определение процентного отношения Белых карликов, Красных гигантов и звезд Главной последовательности от общего количества звезд в каталоге:

  1. Подсчитайте общее количество звезд в каталоге, используйте функцию СЧЕТЗ. Результат разместите на листе 2.
  2. Выберите из базы звезды типа Белые карлики, для этого:
    2.1. Подключите к базе Автофильтр (Данные, Фильтр, Автофильтр).
    2.2. Произведите фильтрацию по полям (столбцам) М и Т в соответствии с условиями приведенными в таблице 1.
    2.3. Скопируйте выделенные звезды на лист 2 и подсчитайте их количество (см. пункт1 задания 2).
    2.4. Отключите Автофильтр (Данные, Фильтр, Автофильтр).
  3. Выберите из базы звезды типа Красные гиганты и подсчитайте их количество.
  4. Рассчитайте количество звезд Главной последовательности.
  5. Заполните полученными данными таблицу 3 на листе 2 и постройте на отдельном листе круговую, объемную диаграмму, отражающую процентное соотношение типов звезд.

Контрольные вопросы

  1. Какую зависимость между температурой звезды и её цветом вы можете установить пользуясь предложенной диаграммой? 
  2. Оцените температуру и цвет звезды главной последовательности спектрального класса А. Приведите пример такой звезды.