天文學及太空科學子課題
VI.3 恆星與星系
Stars & Galaxies
光度與平方反比定律、H-R 圖讀法、光譜分類、恆星演化路徑與星系分類
Knowledge Groups
核心考點
1. 光度、亮度與恆星半徑
考評提示：亮度 ∝ L/d²；半徑用 L ∝ R²T⁴ 比較
- 公式**光度 L** 是恆星每秒輻射的總功率（W），是**本身性質**；**視亮度（輻射通量）∝ L / d²**（平方反比定律）。
- 考評重點同樣光度下距離加倍，視亮度降為 **1/4**；故只憑視亮度不能定光度，需同時知道距離。
- 對比由斯特凡定律 **L ∝ R²T⁴** 可比較半徑：^^同溫度下光度越高半徑越大；同光度下溫度越高半徑越小^^。
2. H-R 圖與光譜分類
考評提示：溫度軸向右遞減；先核軸向再讀圖
- 圖像**H-R 圖** 以表面溫度（或光譜型）對光度作圖；^^橫軸溫度向右遞減（熱在左、冷在右）^^，縱軸光度向上遞增。
- 定義**主序帶**是貫穿左上至右下的對角帶，約 90% 恆星在此進行核心氫聚變；太陽位於中段。
- 對比**紅巨星／超巨星**在右上（低溫高光度→半徑極大）；**白矮星**在左下（高溫低光度→半徑極小）。
- 流程光譜型由熱至冷為 **O B A F G K M**（助記「Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me」）；太陽屬 **G 型**，約 5800 K，黃色。
3. 恆星演化與星系分類
考評提示：質量決定終態；離開主序非「死亡」
- 流程所有恆星由**原恆星**（星雲塌縮）開始，主序帶階段最長（氫聚變）；^^離開主序不是「死亡」，而是進入下一演化階段^^。
- 考評重點**太陽質量級（≤ 8 M☉）**：主序 → 紅巨星 → 行星狀星雲 + **白矮星**（靠電子簡併壓支撐，無核聚變的穩定終態）。
- 考評重點**大質量（> 8 M☉）**：主序 → 紅超巨星 → **超新星**爆炸 → **中子星**（質量適中）或**黑洞**（質量極大，逃逸速度超光速）。
- 易錯陷阱星系分**橢圓、螺旋、不規則**；銀河系是**棒旋星系**，直徑約 30 kpc，太陽距銀心約 8 kpc；^^肉眼所見「銀河」只是銀盤側視，不等於整個宇宙^^。
常見題型 · scoring points
兩恆星溫度相同但甲的光度遠高於乙，試比較其半徑並說明（3 分）
- 引用 L ∝ R²T⁴（1 分）。
- 溫度 T 相同，故 L 較大者 R² 較大（1 分）。
- 所以甲的半徑大於乙（1 分）。
天文學及太空科學 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
