分恒星落在一条连续带上，其余的星（红巨星、白矮星等）则形成独立的小群（图2-6）。这种图后来就称为赫罗图（H-R diagram），图中90％恒星集中出现的连续条带代表相对稳定的主要演化序列，称为主星序（main sequence）或主序带，处于主序带内的恒星，就称为主序星（main saquence star）。
太阳作为主序星的寿命可达100亿年，现在虽“年及半百”，仍属壮年期。质量大于太阳20倍的恒星，处于主星序阶段的寿命只有1000万年。 （3）晚年期
主序星演化后期，当恒星中心10％氢燃料消耗殆尽时，标志着主星序阶段的结束。恒星核部再次在引力下收缩，恒星中心密度加大，温度再次升高；同时促使恒星外壳体积膨胀，密度变稀，成为表面温度很低但光度很大的红巨星或超巨星。
在红巨星阶段，恒星内部的排斥与吸引、膨胀与收缩循环往复，中心部分的温度逐步上升，出现了不同元素的热核反应。温度不低于108K时，发生3个氦核聚变为1个碳核，可经历数百万年；温度不低于6×108K时，发生2个碳核聚变为氧核，只能持续1～3万年；温度不低于109K时，发生氧核聚变为硅核；温度不低于3×109～4×109K时硅核聚变为铁核。巨大恒星内部的热核反应向着重元素形成的方向发展，证明宇宙中各种元素及其同位素并非由大爆炸单一过程一次产生，而是在恒星演化的热核核聚变过程中逐步合成的。
这种元素起源与恒星演化同步的元素合成理论，最早由布尔比吉夫妇（E．M．Burbidge和G．R．Burbidge），佛罗（W．A．Fowler）和霍伊尔（F．Hoyle）于1957年提出，简称为B2FH理论。由于得到原子核物理学、天体物理学和宇宙化学的有力支持，已经成为共识。 50亿年后太阳也将变成红巨星，其直径将扩展为现在的250倍。在扩张过程中，它的辐射热量将使地球上的任何生物都无法生存，这是真正的地球末日来临之时（图2-7）。届时地球上如果还有智慧生命存在，寻求可持续发展的唯一出路只能是，向太阳系以外的类地行星中去寻觅和重建家园。 （4）衰亡期
恒星中心热核反应一旦出现铁元素，就进入了恒星演化的老年期。铁核的热核反应不能释放能量，反而需要吸收大量能量，迫使恒星内核向中心猛烈塌缩，同时释放出惊人的能量，
导致恒星外壳发生爆炸，并使光度瞬间剧增万倍至上亿倍，这就是著名的超新星爆发现象。当超新星“昙花一现”之后，原有的恒星顷刻塌缩为体积小而密度极高的致密星（恒星的残骸）和爆发出去的星云物质（新恒星形成的物质基础），完成了银河系内空间物质-能量交换过程的一次循环。
恒星演化最后阶段的致密星包括白矮星（黑矮星）、中子星和黑洞三种不同类型的归宿，它们的形成与母体恒星的质量大小有关。
质量中等的恒星（小于1.4个太阳质量）经历超新星爆发后，恒星残骸的密度达到1.75×105g/cm3（相当太阳密度的12.5万倍，由异常致密的原子核和电子组成），表面温度升高至8000K，发出白光，称为自矮星。在银河系内，白矮星占可见恒星数量的3％。白矮星内部的核能已经枯竭，只能靠辐射热量发光，由于随着温度降低辐射热能速度相应变慢，也可有几十亿年寿命。一旦白矮星的热能耗尽，不再辐射可见光，称为黑矮星。黑矮星的最终归宿是继续冷却到与宇宙空间温度（3K）平衡为止，可视作一颗恒星经历了演化全过程后在宇宙中残留下来的一块天界墓石。质量更大的恒星经历超新星爆发后残存的质量如达到太阳质量的1.5～2倍，在暴缩情况下形成快速自转的中子星。直径一般仅10km，但密度达1014～1015g/cm3，主要由异常致密的中子组成。中子星具有很强的磁场，并因自转而辐射具精确周期的脉冲式无线电波。中子星的辐射强度大于白矮星，所以寿命小于10亿年。
超新星爆发后如果残骸质量超过太阳质量的2～3倍，即使到了中子星阶段也会继续塌缩至高于原子核的密度（相当于1cm半径球体内集中地球全部质量）。在这种超强引力场下，被吸入的任何物质和光线运动速度超过了光速。产生的效果是任何物体一旦达到这个速度，对远离引力中心的观察者来说就在视野中消失了；此外所有物质和光线只能被吸入，而无法逃逸出去，就形成了黑洞（图2-8）。黑洞是广义相对论在20世纪早期预言的暗天体和引力场中的一个奇点，这里密度和时空曲率都是无穷大。
由此可见，银河系中的恒星演化虽然都经历4个阶段，但大小质量不同，演化速度各异，最后的消亡途径也不尽一致。然而同样呈现出天地万物生生不息，生灭转化，永无止境的特点。超新星爆发的意义正如康德所言：“这个大自然的火凤凰之所以自焚，就是为了要从它的灰烬中恢复青春，得到重生。”在银河系内恒星演化的上述背景下，太阳这颗中等大小的普通恒星如何发展成为一个具有复杂行星系统的太阳系？银河系及河外星系的亿万颗恒星中是否也有类似太阳系的结构？人类寻找地外文明的努力倒底有什么意义？将在下节中介绍。
2．3 太阳系形成假说 （1）星云说的提出与发展
自从德国古典哲学家康德（I．Kant，1755）首创太阳系起源的星云说以来，迄今国内外提出的各种学说多达50多种，但从学术思想体系和立论依据方面基本上可归纳为三种类型。
①灾变说——行星物质是某种重大突发事件从太阳中分离出来，例如另一颗恒星走近或擦过太阳，或由于太阳自身爆发，分出的太阳物质后来形成行星。
②俘获说——太阳从恒星际空间俘获物质，形成原行星云，再演变为行星。
③共同形成说——太阳系的所有天体都由同一个原始星云形成，星云中心部分形成太阳，外围部分形成行星等天体。
18世纪康德与法国数学家、天文学家拉普拉斯（P．S．Laplace，1796）各自独立提出的星云假说，都设想太阳系由同一片“原始星云”演变而成。但面临的最大困难是无法解释太阳系内部质量和角动量分配的矛盾（太阳占总质量的99.85％，但其角动量仅占总角动量的0.6％）。星云说面临的尴尬导致20世纪初多种灾变说的兴起，但灾变说也遇到许多与观测事实不符的矛盾（恒星间的接近或相撞概率极少，约3000万亿年发生1次，银河系年龄仅150亿年左右），到20世纪40年代渐趋衰落。因此，20世纪后期以各种新星云假说的复兴为特征。例如英国天文学家霍伊尔（F．Hoyle，1960～1972）提出原始星云（低温慢转）在引力收缩中转速加快，分别脱出行星圆盘和卫星圆盘，最终形成了太阳系。在热核反应启动后的太阳升温过程中，电磁辐射产生磁力矩，实现了角动量从太阳向行星的转移，从而克服了传统星云说的致命弱点。
我国著名天文学家戴文赛等（1978）提出的新星云说，从天体观测新资料出发，论述周密细致，对太阳系的起源、主要特征以及运动规律的规则性和不规则性作了比较全面、系统的阐述，在理论上作出了重要贡献。
思考题2 请结合灾害应急管理、国防安全、资源与环境管理等工作实例，从遥感的技术特点上论述对地观测技术是如何应用到解决地表问题中去的？
参考资料
随着人类生存环境的变化和国际竞争的日益激烈,对自然资源、地理资源和太空资源的开发和争夺已经成为影响人类和民族发展进程的重要因素。遥感正是为了满 足这样的需求所产生的一门综合性应用技术, 它是以航空摄影技术为基础，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。经过几十年的发展，遥感技术已经从航空时代进入航天时代。由于遥感技术能够全面、 立体、快速有效地探明地上和地下资源的分布情况，其效率之高是以前各种技术无法企及的。因此，遥感技术已成为一门实用的，先进的空间探测技术。伴随遥感技 术在国民经济中发挥着越来越重要的作用，由此带来了新一轮遥感应用的热潮。现在，卫星应用覆盖了减灾、健康、环境监测、能源调查等，影响了人类生活的方方面面。因此，在许多领域，遥感对地观测技术有着无限光明的应用前景。 1. 遥感技术的涵义
遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。
当前遥感形成了一个从地面到空中，乃至空间，从信息数据收集、处理到判读分析和应用，对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系，成为获取地球资源与环境信息的重要手段。 2. 遥感技术主要特点
2.1 可获取大范围数据资料。
遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。例如，一张陆地卫星图像，其覆盖面积可达3万多km2。这种展示宏观景象的图像，对地球资源和环境分析极为重要。 2.2 获取信息的速度快，周期短。
由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影 测量无法比拟的。例如，陆地卫星4、5，每16天可覆盖地球一遍，NOAA气象卫星每天能收到两次图像。Meteosat每30分钟获得同一地区的图像。 2.3 获取信息受条件限制少。
在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。 2.4 获取信息的手段多，信息量大。
根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同 的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。
3. 遥感技术的实际应用
3.1 遥感技术在地质灾害中的应用
遥感技术应用于大面积的地质灾害调查, 可达到及时、详细、准确且经济的目的。在不同地质地貌背景下能监测出地质灾害隐患区段, 还能对突发性地质灾害进行实时或准实时的灾情调查、动态监测和损失评估。为此，我国设立了专门的“地质灾害遥感综合调查”课题, 经过近 20年的实践,已摸索了一套较为合理、有效的滑坡、泥石流等地质灾害遥感调查方法。在“5.12”汶川大地震的后续救援工作中，遥感技术就发挥了突出作 用，第一时间提供了地质地貌变化情况，为政府作出正确决策提供了依据。 3.2 遥感技术在生态环境中的应用
伴随着社会的进步和发展，气候变化、环境污染成为了人类世界所面临的发展瓶颈。遥感技术应用于宏观生态环境要素的监测,具有视野广阔、获取的信息量多、效率高、适应性强、可用于动态监测等众多优点,同时其技术方法成熟。为此,采用卫星遥感这一面向全球的先进技术,是环境科学研究的必要途径,它不仅可以为 我们提供大面积、全天时、全天候的环境监测手段,更重要的是能够为我们提供常规环境监测手段难以获得的全球性的环境遥感数据,这些数据将成为我们进行环境 监测、预报和科学研究不可缺少的基础。
遥感技术应用于环境监测上既可宏观观测空气、土壤、植被和水质状况,为环境保护提供决策依据,也可实 时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,及时制定处理措施,减少污染造成的损失。其从空中对地表环境进行大面积同步连续监测,突破了以往从地面研 究环境的局限性。
如赤潮遥感监测。1995年至1997年国家海洋局第二海洋研究所开展了“海洋水产养殖区赤潮监测及其短期预报试验研究” ,该项目成功地监测和预报了1997年11月发生在广东沿海和1997年7月发生在浙江的赤潮。开创了国内赤潮卫星遥感实时监测和预测的先河。 3.3 遥感技术在农业气象灾害中的应用
目前我国农业生产基础设施薄弱,抗灾能力差, 对气象环境的依赖性很大。农业气象灾害对国民经济,特别是农业生产造成了极为不利的影响。利用遥感技术，可以绘制更加清晰、形象的气象图；进行气候资源监 测评价；气象灾害评估；气象灾害预警、气候分析评价等等气象服务；建设基于遥感技术和地理信息系统(geographic information system) GIS支持下农业气象灾害监测系统开发；利用气象数据,结合GIS背景资料对危害区域、危险程度、受害作物面积进行分析、计算、评估，预测洪涝灾害的演进 规律，提供受灾区域、受灾人口与损失估算报告, 并根据已有的抗洪措施形成后期应急反应方案以及防灾系统建设方案。 3.4 遥感技术在海洋渔业中的应用
近年来,海洋渔业遥感技术的研究和应用, 受到国内外各渔业相关科研单位和大学的广泛关注和重视。遥感技术应用于海洋渔业，具有大面积观测和实时动态监测的优点, 可以获取多种海洋环境要素信息,对预报渔场渔情信息是一种十分理想的手段。 3.5 遥感技术在流行病学研究中的应用
遥感及其相关分析技术为流行病学研究开辟了新的途径。周晓农等人利用1989年与1995年两次全国血吸虫病抽样调查资料和我国黄河以南1∶100万数字化地图建立了我国钉螺分布的GIS,显示了我国不同地区血吸虫病的流行强度、分布范围、数据来源及时间等。
为应付未来突发事变,可利用遥感技术提供目标地区的流行病学疾病预测资料,以制订卫勤保障计划,保障部队战斗力。美国军方从1982年以来就运用遥感技 术开展了大量研究,他们以降雨量和气温以及从LANDSAT-3MSS获取的数据为参数预测了菲律宾血吸虫病的流行区分布,并用来计算美军军事演习期间可 能由于血吸虫病而导致的潜在伤亡数;另外还将遥感技术应用于战争时区别自然状态的疾病暴发与由于使用生物战剂引起的疾病暴发的研究。