簡(jiǎn)介：第七講、21世紀(jì)東方的諾貝爾獎(jiǎng)“邵逸夫獎(jiǎng)”,,邵逸夫獎(jiǎng),一、“邵逸夫獎(jiǎng)”的由來二、“邵逸夫獎(jiǎng)”獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置與章程三、“邵逸夫獎(jiǎng)”歷年的獲得者四、邵逸夫天文學(xué)獲獎(jiǎng)?wù)吆椭饕獦I(yè)績(jī)五、2012年邵逸夫獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單六、2013年邵逸夫獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)名單七、設(shè)立“邵逸夫獎(jiǎng)”的意義八、諾貝爾天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)對(duì)我們的啟示,一、“邵逸夫獎(jiǎng)”的由來,迢逸夫先生祖籍寧波鎮(zhèn)海，1907年出生于上海。邵逸夫先生是一名非常有實(shí)力、愛國的實(shí)業(yè)家。從20世紀(jì)二十年代起，迢逸夫先生先后在上海、香港投身于電影制作業(yè)。從20世紀(jì)七十年代起，邵逸夫出任香港最大的電視臺(tái)“無線”電視臺(tái)的行政主席。后來，他成立的“邵逸夫慈善信托基金”和“邵氏基金有限公司”，多年來一直致力于資助發(fā)展教育、科研、醫(yī)療、福利事業(yè)及文化事業(yè)。邵逸夫先生僅捐助內(nèi)地的教科文衛(wèi)事業(yè)的資金就超過25億港元。眾多大學(xué)獲得過邵逸夫先生捐助。,早在1985年，邵逸夫先生就已經(jīng)有獎(jiǎng)勵(lì)杰出科學(xué)家之意，后來在香港中文大學(xué)原校長(zhǎng)馬臨教授的倡議下，于2002年設(shè)立了“邵逸夫獎(jiǎng)”。“邵逸夫獎(jiǎng)”，目前只獎(jiǎng)勵(lì)在天文學(xué)、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)領(lǐng)域做出卓越貢獻(xiàn)的人。天文學(xué)和數(shù)學(xué)這兩個(gè)自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，從1901年“諾貝爾獎(jiǎng)”獎(jiǎng)勵(lì)以來，直到今天在“諾貝爾獎(jiǎng)”獎(jiǎng)項(xiàng)中都沒有單獨(dú)設(shè)立天文學(xué)、數(shù)學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。應(yīng)當(dāng)說這是“諾貝爾獎(jiǎng)”的一個(gè)缺陷，“邵逸夫獎(jiǎng)”彌補(bǔ)了“諾貝爾獎(jiǎng)”的不足。,二、獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置與章程,1、設(shè)置與管理2002年11月設(shè)立，由邵逸夫獎(jiǎng)基金會(huì)有限公司管理和執(zhí)行，基金辦事處設(shè)在香港。2、獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置現(xiàn)在只設(shè)三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)分別是天文學(xué)獎(jiǎng)、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)、數(shù)學(xué)獎(jiǎng)。天文學(xué)和數(shù)學(xué)在諾貝爾獎(jiǎng)中沒有單設(shè)獎(jiǎng)項(xiàng)。3、運(yùn)作模式與獎(jiǎng)勵(lì)金額它是國際性的、完全按照“諾貝爾獎(jiǎng)”的獎(jiǎng)勵(lì)對(duì)象和模式運(yùn)作。一年頒獎(jiǎng)一次，每項(xiàng)獎(jiǎng)金一百萬美元?！吧垡莘颡?jiǎng)”從2004年首屆頒獎(jiǎng)起算，到2012年共計(jì)頒發(fā)了九屆。,4、評(píng)審與頒獎(jiǎng)典禮數(shù)學(xué)、天文學(xué)及生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)，在每年的九月提名及評(píng)審；各學(xué)科的獎(jiǎng)項(xiàng)均由邵逸夫獎(jiǎng)基金會(huì)下設(shè)的評(píng)審委員會(huì)進(jìn)行評(píng)審。在翌年夏季時(shí)宣布評(píng)審結(jié)果，頒獎(jiǎng)典禮在秋季舉行。5、從2004年起，邵逸夫獎(jiǎng)的各獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)?，除了獲得一百萬美元獎(jiǎng)金外、還有一面獎(jiǎng)牌和一張證書。“邵逸夫獎(jiǎng)”每年頒獎(jiǎng)一次、每項(xiàng)100萬美元的巨額獎(jiǎng)金足以和被視為國際最高自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)的“諾貝爾獎(jiǎng)”媲美。“邵逸夫獎(jiǎng)”被人們稱之為“21世紀(jì)東方的諾貝爾獎(jiǎng)”。,三、歷年“邵逸夫獎(jiǎng)”的獲得者,數(shù)學(xué)獎(jiǎng)年份獲得者國籍2004年陳省身美籍華人2005年安德魯維爾斯美國2006年吳文俊、大衛(wèi)曼福德中國、美國2007年羅伯特朗蘭茲、理察泰勒美國、美國2008年弗拉基米爾阿諾德俄羅斯路德維希費(fèi)迪夫俄羅斯2009年西蒙唐納森、克利福陶布斯英國、美國2010年辛康布爾甘美國2011年德梅特里奧斯克里斯托多羅瑞士理查德哈密頓美國,天文學(xué)獎(jiǎng),年份獲得者國籍2004年詹姆斯皮布爾斯美國2005年杰弗里馬西、米歇爾麥耶美國、瑞士2006年索爾普密特、亞當(dāng)里斯美國布萊施米特澳大利亞2007年彼得高里美國2008年賴因哈德根策爾德國2009年徐遐生美籍華人2010年查爾斯班尼特、萊曼佩治美國戴維斯佩美國2011年恩里科科斯塔美國杰拉爾德菲什曼意大利,生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),年份獲得者國籍2004年簡(jiǎn)悅威美籍華人史丹利科恩、赫伯特布瓦耶美國、理查多爾英國2005年邁克爾貝里奇英國2006年王曉東美籍華人2007年羅伯特尼科威美國2008年伊恩威爾穆特、基思坎貝爾英國山中真也日本2009年道格拉斯高爾曼美國杰弗里弗理德曼美國2010年戴維朱利雅斯美國2011年朱爾斯霍夫曼法國大衛(wèi)華萊士、魯斯蘭麥哲托夫美國布魯斯比尤特勒美國,自２００４年，首次頒發(fā)邵逸夫獎(jiǎng)以來，到2012年已有４8位科學(xué)家榮獲２8個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。其中天文學(xué)科共有16人獲得邵逸夫獎(jiǎng)。2011年天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)，獎(jiǎng)給了意大利太空天體物理與宇宙物理研究所研究主任恩里科科斯塔、美國國家宇航局馬歇爾太空飛行中心主任科學(xué)家杰拉爾德菲什曼獲天文學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們證明了宇宙中最大能量的爆發(fā)“伽馬射線暴”來自宇宙學(xué)距離137億年。詳見下表天文學(xué)科獲得2004年2011年邵逸夫獎(jiǎng)項(xiàng)的學(xué)者和主要業(yè)績(jī),四、邵逸夫天文學(xué)獲獎(jiǎng)?wù)吆椭饕獦I(yè)績(jī),2004年，天文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C予加拿大籍的詹姆斯皮布爾斯教授，以表彰其對(duì)宇宙學(xué)的貢獻(xiàn)。詹姆斯?皮布爾斯20世紀(jì)60年代就曾預(yù)言過大爆炸宇宙的余音宇宙背景輻射存在。皮布爾斯當(dāng)時(shí)還認(rèn)識(shí)到天文學(xué)家觀測(cè)到的輕元素及其同位素豐度，需要由大爆炸理論來解釋。普林斯頓大學(xué)曾試圖建造儀器來探測(cè)皮布爾斯的預(yù)言。2005年，天文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C予美國杰弗里．馬西；瑞士的米歇爾．麥耶，為他們表彰最早發(fā)現(xiàn)太陽系以外的一個(gè)恒星的行星。了解該行星的質(zhì)量與軌道，從而引導(dǎo)出對(duì)地外行星產(chǎn)生的革命性的新認(rèn)識(shí)。,2006年，天文學(xué)獎(jiǎng)授予美國加州大學(xué)伯克利分校索爾普密特教授、美國約翰霍普金斯大學(xué)的亞當(dāng)里斯教授、澳大利亞布萊施密特教授，以表彰他們發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的速度在加速，顯示即使沒有物質(zhì)與任何輻射，空間的能量密度仍然大于零。三位科學(xué)家該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，2011年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)2007年，天文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C予美國的彼得高里教授，以表彰他一生在理論天體物理學(xué)和行星科學(xué)中所取得的成就。,2008年，天文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C予德國的萊因哈德根舍爾教授，以表彰他發(fā)現(xiàn)并證明銀河系中心存在超大質(zhì)量黑洞的杰出貢獻(xiàn)。2009年，天文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C予美籍華人徐遐生院士表彰他對(duì)理論天文學(xué)的杰出貢獻(xiàn)。2010年，天文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C予美國的查理斯珀尼特、萊曼佩治和大衛(wèi)斯佩格。以表揚(yáng)他們領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)工作，對(duì)精確測(cè)量宇宙學(xué)基本參數(shù)貢獻(xiàn)良多，包括宇宙的幾何大小、年齡和物質(zhì)組成等宇宙學(xué)參數(shù)。,2011年，天文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了來自意大利的恩里科科斯塔與美國的杰拉爾德菲什曼，他們過去20年的工作證明了伽瑪射線是來自宇宙，并且是宇宙中最大能量的爆發(fā)。2012年，天文學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給美國麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室越南裔科學(xué)家珍尼廬與加州大學(xué)天文學(xué)教授戴維C朱維特。表彰他們1993年首次發(fā)現(xiàn)了海王星以外（太陽系以外）的行星，為現(xiàn)代天文研究太陽系外生命奠定了基礎(chǔ)。至今，已探索到約1000顆太陽系外行星。尋找地外生命將成為未來10至30年間天文學(xué)的研究焦點(diǎn)。,五、2012年邵逸夫獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單,2012年5月29日，邵逸夫獎(jiǎng)基金會(huì)在香港宣布2012年度得獎(jiǎng)名單及其獲獎(jiǎng)業(yè)績(jī)。生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)德國科學(xué)家弗朗茲烏爾里奇哈特爾和美國耶魯大學(xué)教授阿瑟霍里奇，合作解決了蛋白質(zhì)折疊分子機(jī)制。哈特爾和霍里奇通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了一種被稱為GROE的分子伴侶活動(dòng)，利用高清晰度的結(jié)構(gòu)分析，解決了蛋白質(zhì)折疊機(jī)制的原子結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)開創(chuàng)性研究結(jié)果，有助于解釋因蛋白質(zhì)折疊錯(cuò)誤而導(dǎo)致的疾病，諸如老年癡呆癥等。有助于在不久的將來，逐步開發(fā)出具有針對(duì)性的治療方法。,天文學(xué)獎(jiǎng)美國麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室越南裔科學(xué)家珍尼廬與加州大學(xué)天文學(xué)教授戴維C朱維特，1993年首次發(fā)現(xiàn)了海王星以外（太陽系以外）的行星，為現(xiàn)代天文研究太陽系外生命奠定了基礎(chǔ)。至今已探索到逾1000顆外系行星。尋找地外生命將成為未來10至30年間天文學(xué)的研究焦點(diǎn)。數(shù)學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)法國高等科學(xué)研究所教授馬克西姆L康采維奇，以表彰他對(duì)形變量子化、MOTIVIC積分和鏡像對(duì)稱的開創(chuàng)性研究。,六、2013年邵逸夫獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)名單,天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)頒予英國牛津大學(xué)天文學(xué)講座教授史蒂芬?拜爾巴斯和美國維吉尼亞大學(xué)理學(xué)院副院長(zhǎng)兼天文學(xué)系主任約翰?霍利，以表彰他們對(duì)磁性旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的發(fā)現(xiàn)和硏究。生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)頒予美國緬因州奧羅諾緬因大學(xué)客席教授杰弗理霍爾、美國布蘭戴斯大學(xué)生物學(xué)教授暨霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員邁克爾羅斯巴殊和美國洛克菲勒大學(xué)學(xué)術(shù)事務(wù)副校長(zhǎng)及教授邁克爾楊，以表彰他們發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律的分子機(jī)制。數(shù)學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)頒予美國史丹福大學(xué)人文科學(xué)講座教授及統(tǒng)計(jì)學(xué)教授大衛(wèi)多諾霍，以表彰他對(duì)現(xiàn)代數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的深遠(yuǎn)貢獻(xiàn)。,七、設(shè)立“邵逸夫獎(jiǎng)”的意義,“邵逸夫獎(jiǎng)”目前只設(shè)立數(shù)學(xué)科學(xué)、天文學(xué)、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)3個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。邵逸夫獎(jiǎng)所設(shè)立的3個(gè)科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)與諾貝爾獎(jiǎng)不重復(fù)。1、數(shù)學(xué)與天文學(xué)都是基礎(chǔ)科學(xué)，諾貝爾獎(jiǎng)沒有在這兩個(gè)學(xué)科設(shè)立獎(jiǎng)項(xiàng)顯然是有缺陷的。數(shù)學(xué)是一切自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)語言。社會(huì)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以及人們?nèi)粘Ｉ疃茧x不開數(shù)學(xué)，21世紀(jì)數(shù)學(xué)的地位更為重要。天文學(xué)既是古老，又是年輕、極富挑戰(zhàn)力的學(xué)科。21世紀(jì)，天文學(xué)已經(jīng)成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要組成部分；21世紀(jì)又是人類探索宇宙空間的黃金時(shí)代。,“邵逸夫獎(jiǎng)”的生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)遠(yuǎn)比諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的范疇更廣闊，要為新世紀(jì)的人類帶來更好的健康和更高的生活素質(zhì)。2、“邵逸夫獎(jiǎng)”是彌補(bǔ)“諾貝爾獎(jiǎng)”的不足，不是代替。兩者之間關(guān)系是并駕齊驅(qū)、相得益彰的關(guān)系。邵逸夫獎(jiǎng)與諾貝爾獎(jiǎng)兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的評(píng)選機(jī)制、獎(jiǎng)勵(lì)領(lǐng)域、獲獎(jiǎng)業(yè)績(jī)等都非常類似。只是天文學(xué)和數(shù)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)沒有單獨(dú)設(shè)立獎(jiǎng)項(xiàng)。“邵逸夫獎(jiǎng)”單獨(dú)設(shè)立了天文學(xué)和數(shù)學(xué)，彌補(bǔ)“諾貝爾獎(jiǎng)”的不足。因此，“邵逸夫獎(jiǎng)”被人們授予“東方諾貝爾獎(jiǎng)”的美稱。,3、有學(xué)者在獲得邵逸夫獎(jiǎng)以后，再次獲得諾貝爾獎(jiǎng)。例如2011年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)?珀?duì)栺R特等三位天體物理學(xué)家的獲獎(jiǎng)業(yè)績(jī)，源于他們1998年的研究成果即發(fā)現(xiàn)宇宙在加速膨脹。該項(xiàng)研究成果在2006年就曾獲得了邵逸夫天文學(xué)獎(jiǎng)。,還有2011年邵逸夫生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的獲得者霍夫曼和比尤特勒，在2011年又共同榮膺了2011諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。顯示“邵逸夫獎(jiǎng)”和“諾貝爾獎(jiǎng)”這兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)評(píng)選的標(biāo)準(zhǔn)和原則的一致性。4、有人認(rèn)為諾貝爾獎(jiǎng)是西方的，因而獲獎(jiǎng)?wù)邭W美人士居多?，F(xiàn)在邵逸夫獎(jiǎng)是東方的，獲獎(jiǎng)?wù)邔⒁詵|方人特別是中國人及海外華人為主，這是極大的誤解邵逸夫獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)原則與諾貝爾獎(jiǎng)原則都一樣“不論得獎(jiǎng)?wù)叩姆N族、國籍、宗教信仰，都以其在學(xué)術(shù)及科學(xué)研究或應(yīng)用獲得突破成果，且該成果對(duì)人類生活有意義深遠(yuǎn)的影響為旨要?！边@是邵逸夫獎(jiǎng)影響力所在，并將與日俱增,八、諾貝爾天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)對(duì)我們的啟示,1、諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)授予自然科學(xué)中的重大發(fā)現(xiàn)和科學(xué)技術(shù)與方法的重大發(fā)明，都屬最高層次的創(chuàng)造性智慧。目前的諾貝爾天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)基本上都屬于天文學(xué)科中的重大發(fā)現(xiàn)，如脈沖星的發(fā)現(xiàn)、宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)、宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)等。2、現(xiàn)代社會(huì)創(chuàng)造性的智慧擁有是其實(shí)力的所在獲得自然科學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)越多的國家，自然他們國家的科學(xué)技術(shù)實(shí)力就越強(qiáng)，例如，美國。自然科學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)110多年的歷史中，還沒有一次重大發(fā)現(xiàn)或重大發(fā)明的工作是來自于中華大地。不能不說不是一個(gè)遺憾，應(yīng)引起國人的高度關(guān)注那么從現(xiàn)有的諾貝爾天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)中我們能獲得什么啟示呢,3、幾點(diǎn)啟示,1）、重大發(fā)現(xiàn)不一定是特定的觀測(cè)與研究任務(wù)和專門研制的觀測(cè)設(shè)備實(shí)例一脈沖星的發(fā)現(xiàn)是劍橋大學(xué)休伊什教授和貝爾博士在射電源星際閃爍觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)的。使用的射電望遠(yuǎn)鏡是劍橋大學(xué)自行設(shè)計(jì)制造的。實(shí)例二宇宙微波背景輻射是貝爾實(shí)驗(yàn)室工程師彭齊亞斯和威爾遜博士在進(jìn)行射電源輻射流量絕對(duì)測(cè)量中發(fā)現(xiàn)的。使用的射電望遠(yuǎn)鏡竟是貝爾實(shí)驗(yàn)室，為通訊制造的61米喇叭形天線，完成通訊任務(wù)廢置不用的望遠(yuǎn)鏡。,二者在這種背景下，竟取得了重大科學(xué)成就發(fā)現(xiàn)了脈沖星即理論上尋找的中子星。發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射，溫度滿足各向均勻、同性的黑體輻射的普朗克曲線分布。我們從中應(yīng)當(dāng)?shù)玫叫┯幸娴膯l(fā)他們的成功看似偶然，實(shí)際是他們平時(shí)養(yǎng)成的勤奮、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)；面對(duì)問題（或機(jī)遇）有求真、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度的必然結(jié)果。把握住機(jī)遇總是有準(zhǔn)備的人。先進(jìn)的設(shè)備固然重要，但關(guān)鍵還是使用設(shè)備的人。當(dāng)時(shí)世界上幾臺(tái)大型射電望遠(yuǎn)鏡都記錄到了脈沖信號(hào)，并沒有引起觀測(cè)者注意和跟蹤觀測(cè)，錯(cuò)失了發(fā)現(xiàn)良機(jī)；彭齊亞斯的同事奧姆以及普林斯頓大學(xué)迪克教授，他們都是觀測(cè)到了、都失掉了重大發(fā)現(xiàn)的良機(jī)。,2）、堅(jiān)持科學(xué)理念、有為實(shí)現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)獻(xiàn)身的精神A、美國馬薩諸塞大學(xué)泰勒教授和他的學(xué)生赫爾斯，1974年發(fā)現(xiàn)第一對(duì)脈沖雙星。他們決定利用所發(fā)現(xiàn)的第一對(duì)雙中子星系統(tǒng)，全力投入到廣義相對(duì)論預(yù)言的引力波驗(yàn)證工作。經(jīng)過近20年的不懈堅(jiān)持和努力，一直到1993年才最終于取得了觀測(cè)成果。以無可質(zhì)疑的觀測(cè)事實(shí)，間接證實(shí)了引力波的存在。B、太陽中微子探測(cè)是一項(xiàng)相當(dāng)困難的課題美國科學(xué)家雷蒙德戴維斯1914是唯一的一位敢于堅(jiān)持探測(cè)太陽中微子的科學(xué)家,在20世紀(jì)50年代，物理學(xué)家甚至認(rèn)為根本就不可能探測(cè)到太陽中微子。戴維斯歷經(jīng)30年的艱辛探測(cè)，共發(fā)現(xiàn)來自太陽的中微子2000多個(gè)。中微子終于被觀測(cè)到了。若不是以下這三位科學(xué)家泰勒、赫爾斯、戴維斯對(duì)科學(xué)目標(biāo)孜孜不倦地追求和不畏艱辛地探測(cè)，這兩項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)就不知何日了。3）、先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段與方法是必要的天文學(xué)主要是通過接收來自天體和宇宙的電磁輻射來認(rèn)識(shí)宇宙空間。在這個(gè)意義上說，天文學(xué)是一門觀測(cè)科學(xué)。,天文觀測(cè)方法和觀測(cè)工具的改進(jìn)和創(chuàng)新，總會(huì)推動(dòng)天文學(xué)的發(fā)展，甚至?xí)鹛煳膶W(xué)的深刻革命。例如脈沖星巡天觀測(cè)和雙脈沖星系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)及其引力波驗(yàn)證都與世界射電口徑最大的美國阿雷西博天文臺(tái)305米口徑射電天文望遠(yuǎn)鏡分不開。太陽中微子丟失之謎被徹底揭開，也與不斷更新中微子接收設(shè)備有關(guān)。天文學(xué)對(duì)科學(xué)技術(shù)的依賴，反過來也促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。只有高分辨率、高精度的觀測(cè)手段才能觀測(cè)到宇宙的真實(shí)面貌?；居^測(cè)技術(shù)和手段是保障。,4）、自由發(fā)揮的空間和寬容的科學(xué)研究環(huán)境從著名天文學(xué)家愛丁頓對(duì)錢德拉塞卡研究成果采取了全面封殺不給報(bào)告機(jī)會(huì)、甚至當(dāng)場(chǎng)把論文撕成二半，并宣稱錢德拉塞卡的理論”全盤皆錯(cuò)“、“根本不存在什么相對(duì)論兼并態(tài)”和“白矮星質(zhì)量上限”結(jié)論，爭(zhēng)論過程中。不難看出自由發(fā)揮的空間和寬容的環(huán)境的重要性。特別是在對(duì)待青年學(xué)生和青年科學(xué)工作者時(shí)，自由發(fā)揮的空間和寬容的科學(xué)研究環(huán)境尤為重要性。根據(jù)，對(duì)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，在20世紀(jì)100年間159人次獲得者的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)有突出成就時(shí)的年齡分布30歲以下占29；牛頓23歲時(shí)發(fā)現(xiàn)引力定律。40歲以下占67；愛因斯坦26歲時(shí)發(fā)表狹義相對(duì)論。,可見青年學(xué)子和青年科學(xué)工作者是自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域生力軍，是重大發(fā)現(xiàn)和重大發(fā)明的主要群體。管理者和學(xué)科帶動(dòng)人，對(duì)青年科學(xué)工作者應(yīng)倍加關(guān)心和愛護(hù)，積極支持和提攜他們的研究工作。5）、加強(qiáng)國際之間學(xué)術(shù)交流與合作非常重要以前，我們的國門未能打開時(shí)，有我們自身的原因，也有當(dāng)時(shí)國際環(huán)境所決定的原因，即機(jī)遇和平臺(tái)。造成外界對(duì)中國不太了解、我們也不太了解外面的世界局面。例如國際間自然科學(xué)領(lǐng)域論文的三大檢索SCI、EI、ISTP系統(tǒng)。,20世紀(jì)八十年代以前，我國自然科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)雜志和期刊，完全沒有被納入三大檢索系統(tǒng)。我國科學(xué)家的研究成果，外國的同行不了解。改革開放后，大批科學(xué)工作者、專家學(xué)者走出國門；大批外國專家被請(qǐng)進(jìn)來?，F(xiàn)在，中國發(fā)表的論文被三大檢索系統(tǒng)收錄量，可能在國際上是最多的。6）、在自然科學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)加大投入支持基礎(chǔ)性的研究工作；應(yīng)大膽支持科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、取得原創(chuàng)性的研究成果，這方面尤為重要期盼國人在中華大地上早日實(shí)現(xiàn)自然科學(xué)領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)零的突破,

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簡(jiǎn)介：5．3萬有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn),,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,,課前自主學(xué)案,,知能優(yōu)化訓(xùn)練,53,,,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)1能夠應(yīng)用萬有引力理論分析研究人們觀測(cè)到的天體運(yùn)動(dòng)的一些精彩事例．2．會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量．重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)能夠應(yīng)用萬有引力定律分析天體的運(yùn)動(dòng)和計(jì)算天體的質(zhì)量．難點(diǎn)中心天體質(zhì)量的確定．,課前自主學(xué)案,一、筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星歷史上天文學(xué)家曾經(jīng)根據(jù)萬有引力定律計(jì)算太陽系中天王星的運(yùn)動(dòng)軌道，由于計(jì)算值與實(shí)際情況有較大偏差，促使天文學(xué)家經(jīng)過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)了________星．這顆星的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證明了______________的正確性，而且也顯示了______________對(duì)天文學(xué)研究的重大意義．,海王,萬有引力定律,萬有引力定律,二、哈雷彗星的預(yù)報(bào)英國天文學(xué)家哈雷根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出了哈雷彗星的橢圓軌道，并發(fā)現(xiàn)它的周期約為76年．哈雷彗星的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)再一次證明了_________________的正確性．,萬有引力定律,WWW3EDUNET,完全免費(fèi),無需注冊(cè),天天更新,萬有引力,三、把天體的質(zhì)量“稱”出來1．地球質(zhì)量的計(jì)算利用地球表面的物體若不考慮地球自轉(zhuǎn)，質(zhì)量為M的物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的___________，即MG＝________，則M＝_______，只要知道G、R的值，就可計(jì)算出地球的質(zhì)量．,WWWAAAXKCOM,三星學(xué)科,教師助手,學(xué)生幫手,家長(zhǎng)朋友,萬有引力,周期,軌道半徑,思考感悟根據(jù)月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律應(yīng)用萬有引力定律求出的天體的質(zhì)量是地球的還是月球的月球的質(zhì)量怎么求,核心要點(diǎn)突破,3．解決天體問題時(shí)應(yīng)注意的問題1在用萬有引力等于向心力列式求天體的質(zhì)量時(shí)，只能測(cè)出中心天體的質(zhì)量，而環(huán)繞天體的質(zhì)量在方程式中被消掉了．2應(yīng)用萬有引力定律求解時(shí)還要注意挖掘題目中的隱含條件．如地球公轉(zhuǎn)一周是365天，自轉(zhuǎn)一周是24小時(shí)，其表面的重力加速度約為98M/S2等．,即時(shí)應(yīng)用即時(shí)突破，小試牛刀2．2011年高考天津卷質(zhì)量為M的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為G，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的,課堂互動(dòng)講練,天體質(zhì)量的估算,為了研究太陽的演化進(jìn)程，需要知道目前太陽的質(zhì)量M已知地球半徑R＝64106M，地球質(zhì)量M＝61024KG，日地中心的距離R＝151011M，地球表面的重力加速度G取10M/S2，一年約為32107S，試估算目前太陽的質(zhì)量M保留一位有效數(shù)字，引力常量未知．,【答案】21030KG,天體密度的估算,2011年陜西渭南高一考試我國航天技術(shù)飛速發(fā)展，設(shè)想數(shù)年后宇航員登上了某星球表面．宇航員手持小球從高度為H處，沿水平方向以初速度V拋出，測(cè)得小球運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng)已知該行星的半徑為R，萬有引力常量為G求1行星表面的重力加速度；2行星的平均密度．,雙星模型分析,宇宙中有一種雙星，質(zhì)量分別為M1、M2的兩個(gè)星球繞同一圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離恒為L(zhǎng)，不考慮其他星體的影響，兩顆星的軌道半徑和周期各是多少,【自主解答】如圖所示，雙星繞圓心O做圓周運(yùn)動(dòng)，所需向心力由雙星之間的萬有引力提供，并且兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同，半徑之和為L(zhǎng),WWW3EDUNET,完全免費(fèi),無需注冊(cè),天天更新,WWWAAAXKCOM,三星學(xué)科,教師助手,學(xué)生幫手,家長(zhǎng)朋友,【方法總結(jié)】解決雙星模型的習(xí)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)其一，兩星之間的萬有引力提供各自所需要的向心力；其二，兩星繞某一圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的繞向相同、周期相同；其三，兩星的軌道半徑之和等于兩星間的距離．,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,按ESC鍵退出全屏播放,謝謝使用,WWWAAAXKCOM,三星學(xué)科,教師助手,學(xué)生幫手,家長(zhǎng)朋友,WWW3EDUNET,完全免費(fèi),無需注冊(cè),天天更新,

簡(jiǎn)介：中國古代天文學(xué),11級(jí)科學(xué)教育牟陳天,中國古代天文學(xué)簡(jiǎn)介,一、星象的知識(shí),1、七政、五緯古人把日月和金木水火土稱七政，也叫七曜。其中金木水火土合起來又稱五緯。金星古稱明星，又名太白。金星黎明見于東方叫“啟明”，黃昏見于西方叫“長(zhǎng)庚”。木星常稱為歲星，簡(jiǎn)稱歲水星又叫辰星?；鹦枪琶麩苫?。土星又叫鎮(zhèn)星或填星,（一）、基本概念,中國古代天文學(xué)中的星區(qū)劃分使用的是“星官”系統(tǒng)，類似于西方的“星座”。我國古代為了便于認(rèn)星和觀測(cè)，把若干顆恒星組成一組，每組用地上的一種事物命名，這一組就稱為一個(gè)星官，簡(jiǎn)稱一官。唐宋后也有稱之為一座的。三國陳卓把石氏、甘氏、巫咸三家星官合并組成一個(gè)283官，共1464顆星的星官系統(tǒng)，為后代天文學(xué)家所沿用。中國古代“星官”系統(tǒng)把天空分為“三垣二十八宿”以及其他星官。再將“二十八宿”分為四大星區(qū)，分別用“朱雀”、“玄武”、“青龍”、“白虎”四靈獸命名，即是所說的“四象”又稱為“四靈”或“四陸”?？梢岳斫鉃?，“朱雀”、“玄武”、“青龍”、“白虎”是四個(gè)大規(guī)模的“星座”。,2、星官,古人選取黃道赤道附近的二十八星宿作為坐標(biāo)。古人把比較靠近的幾顆恒星聯(lián)系起來，東西南北各有七宿，每七宿，想象成一種動(dòng)物，稱為二十八宿東方蒼龍角亢氐房心尾箕北方玄武斗扣女虛危室壁西方白虎奎婁胃昴畢觜參南方朱雀井鬼柳星張翼軫蒼龍、玄武、白虎和朱雀稱為四象。三垣紫薇垣、太微垣、天市垣,3、三垣、二十八宿、四象,,,古人選取黃道赤道附近的二十八星宿作為坐標(biāo)。古人把比較靠近的幾顆恒星聯(lián)系起來，東西南北各有七宿，每七宿，想象成一種動(dòng)物，稱為二十八宿東方蒼龍角亢氐房心尾箕北方玄武斗扣女虛危室壁西方白虎奎婁胃昴畢觜參南方朱雀井鬼柳星張翼軫蒼龍、玄武、白虎和朱雀稱為四象。三垣紫薇垣、太微垣、天市垣,3、三垣、二十八宿、四象,古人選取黃道赤道附近的二十八星宿作為坐標(biāo)。古人把比較靠近的幾顆恒星聯(lián)系起來，東西南北各有七宿，每七宿，想象成一種動(dòng)物，稱為二十八宿東方蒼龍角亢氐房心尾箕北方玄武斗扣女虛危室壁西方白虎奎婁胃昴畢觜參南方朱雀井鬼柳星張翼軫蒼龍、玄武、白虎和朱雀稱為四象。三垣紫薇垣、太微垣、天市垣,3、三垣、二十八宿、四象,,返回,古人選取黃道赤道附近的二十八星宿作為坐標(biāo)。古人把比較靠近的幾顆恒星聯(lián)系起來，東西南北各有七宿，每七宿，想象成一種動(dòng)物，稱為二十八宿東方蒼龍角亢氐房心尾箕北方玄武斗扣女虛危室壁西方白虎奎婁胃昴畢觜參南方朱雀井鬼柳星張翼軫蒼龍、玄武、白虎和朱雀稱為四象。三垣紫薇垣、太微垣、天市垣,3、二十八宿、四象,,,古人選取黃道赤道附近的二十八星宿作為坐標(biāo)。古人把比較靠近的幾顆恒星聯(lián)系起來，東西南北各有七宿，每七宿，想象成一種動(dòng)物，稱為二十八宿東方蒼龍角亢氐房心尾箕北方玄武斗扣女虛危室壁西方白虎奎婁胃昴畢觜參南方朱雀井鬼柳星張翼軫蒼龍、玄武、白虎和朱雀稱為四象。三垣紫薇垣、太微垣、天市垣,3、三垣、二十八宿、四象,古人以二十八宿來觀測(cè)日月和五個(gè)行星的運(yùn)行。尚書“月離于畢”指的是月亮附于畢宿（離通麗，附著的意思）；詩經(jīng)“太白食昴”指金星遮蔽了昴宿。,北斗七星在古代天文也占有重要地位。北斗是由天樞、天璇、天璣、天權(quán)、玉衡、開陽、搖光七星組成的。古人把這七星聯(lián)系起來想像成舀酒的斗形。北斗七星屬于大熊座。古人很重視北斗，因?yàn)榭梢岳盟鼇肀娣较?，定季?jié)。北斗星在不同的季節(jié)和夜晚不同的時(shí)間，出現(xiàn)在于天空不同的方位。人們看起來它在圍繞著北極星轉(zhuǎn)動(dòng)，所以古人又根據(jù)初昏時(shí)斗柄所指的方向來決定季節(jié)斗柄指東，天下皆春；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬。,古人是把天上的星宿和地上的州域聯(lián)系起來看的。在春秋戰(zhàn)國時(shí)代，人們根據(jù)地上的區(qū)域來劃分天上的星宿，把天上的星宿分別指配于地上的州圖，使它們相互對(duì)應(yīng)。說某星是某國的分星，某某星宿是某某州國的分野。古人的建立分野的目的在觀察天象，以占卜地上所配州國的吉兇。論衡中談到熒惑守心時(shí)就說“熒惑，天罰也；心，宋分野也。視當(dāng)君?！比缤醪蹰w序，“星分翼軫”，李白蜀道難“捫參歷井”。指的就是所描繪的地方的星宿分野。,五、分野,1、是古人測(cè)定歲時(shí)季節(jié)的觀測(cè)對(duì)象。上古時(shí)代，人們認(rèn)為初昏時(shí)參宿在南方就是春季正月，心宿在正南方就是夏季五月等。,（二）、作用,2、古代是把天象的變化和人事的吉兇聯(lián)系到一起的。如日食是上天對(duì)當(dāng)政者的警告，彗星的出現(xiàn)象征關(guān)兵災(zāi)。熒惑運(yùn)行到某一星配，這個(gè)地區(qū)就會(huì)有災(zāi)禍等。古人還認(rèn)為，一些天象的變化還是水旱、饑饉、疾疫、盜賊等自然、社會(huì)現(xiàn)象的預(yù)兆。,二、宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說論天三家,蓋天說、渾天說和宣夜說，是我國古代關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說的三個(gè)主要流派，合稱論天三家。它們都在漢代形成了成熟的學(xué)說。,1、蓋天說,代表著作周髀算經(jīng),它把先秦時(shí)期主張“天圓如張蓋，地方如棋局”的早期蓋天說加以改造，提出了“天象蓋笠，地法覆盤”等新的學(xué)說。認(rèn)為天和地均為拱形，天在上，地在下，天比地高出八萬里。日月星辰均附著在天上，繞北天極平轉(zhuǎn)，不會(huì)轉(zhuǎn)到地下面去。太陽的出沒與離人的遠(yuǎn)近相關(guān)，太陽離人遠(yuǎn)時(shí)，人的目力不及，表現(xiàn)為日沒；近時(shí)，為人所見，表現(xiàn)為日出。太陽位置的四季變化，則是由于太陽運(yùn)行的軌道四季不同而造成的。,要點(diǎn),2、渾天說,代表人物西漢天文學(xué)家落下閎、鮮于妄人耿壽昌和揚(yáng)雄東漢全才張衡,代表著作渾天儀注,天和地都是圓球形的，天在外，地在內(nèi)，天比地大得多，天包裹著地，猶如雞蛋殼包裹著蛋黃一般。日月星辰附麗于天球之上，天球以南北極為軸，每天自東向西繞軸旋轉(zhuǎn)一周，天可以繞到地下面去，北極出地平的高度為36度。太陽沿黃道運(yùn)行，黃道與天球赤道交成24度角。張衡為了解決天地不墜不陷和穩(wěn)定性問題，引進(jìn)了天球表里有水，地載水而浮等觀念，遂使渾天說在解釋太陽繞地而行等問題時(shí)遇到理論上的困難，而且使關(guān)于地球的觀念黯然失色。,要點(diǎn),3、宣夜說,代表人物東漢郄萌,宣夜說認(rèn)為，天是無形無體、無色無質(zhì)、無邊無際的廣袤空間，人目所見的渾圓的藍(lán)天，僅是視覺上的錯(cuò)覺造成的，這如同“旁望遠(yuǎn)道之黃山而皆青，俯察千仞之谷而窈黑”是一個(gè)道理。宣夜說還認(rèn)為，天體在廣闊無垠的空間中的分布與運(yùn)動(dòng)是隨其自然的，并不受想象中的天殼的約束，它們各具特性，并在氣的作用下懸浮不動(dòng)或運(yùn)動(dòng)不息。這樣，宣夜說既否定了天殼的存在，又描繪了一幅天體在物質(zhì)的無限空間自然分布與運(yùn)動(dòng)的圖景，較蓋天說和渾天說都更接近事物的本來面目。,要點(diǎn),三、歷法的演變,歷法是天文學(xué)的分支學(xué)科。它是一種推算年、月、日的時(shí)間長(zhǎng)度和它們之間的關(guān)系，制定時(shí)間的序列的方法。,分類陽歷、陰歷、陰陽歷,大致可以分為四個(gè)時(shí)期，即古歷時(shí)期漢武帝太初元年以前所采用的歷法；中法時(shí)期從漢太初元年以后，到清代初期改歷為止。這期間制訂歷法者有七十余家，諸家歷法雖多有改革，但其原則卻沒有大的改變；中西合法時(shí)期從清代期蘇會(huì)傳教士湯若望上呈新法歷書到辛亥革命為止；公歷時(shí)期辛亥革命之后，于1912年孫中山先生宣布采用格里高歷（即公歷，又稱陽歷），即進(jìn)入了公歷時(shí)期，中華人民共和國成立后，在采用公歷的同時(shí)，考慮到人們生產(chǎn)、生活的實(shí)際需要，還頒發(fā)中國傳統(tǒng)的農(nóng)歷。,中國古代歷法大致說來包括歷日制度的安排；對(duì)太陽、月亮和土、木、火、金、水五大行星的運(yùn)動(dòng)及位置的計(jì)算；恒星位置的測(cè)算；每日午中日影長(zhǎng)度和晝夜時(shí)間長(zhǎng)短的推算；日月交食的預(yù)報(bào)等等。,中國古代歷法經(jīng)歷了發(fā)生、發(fā)展、完善、沒落，最終融入近現(xiàn)代天文學(xué)的漫長(zhǎng)演變過程。,（一）、西周以前天文歷法的起源,遠(yuǎn)古時(shí)代天文歷法的起源,羲和制歷傳說堯在任時(shí)，歷法含糊不清，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到損害，各方工作拖拉無序。他便命令羲氏、和氏觀察天象的變化、日月星辰的運(yùn)行位置，制定一年四季的歷法，以教導(dǎo)人們按時(shí)令節(jié)氣從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和各項(xiàng)工作。他們世代掌天地之官，負(fù)責(zé)祭祀天地之神、觀測(cè)天地變化的工作。,夏代的歷法成就夏小正,夏小正是一篇按月份記載物候氣象天文農(nóng)事田獵等活動(dòng)的文獻(xiàn)，夏末商初成書，現(xiàn)保存在西漢戴德編的大戴禮記中?，F(xiàn)存的夏小正，分經(jīng)文和傳文兩部分。經(jīng)文記載的內(nèi)容是夏朝的歷法和生活情況，傳文就是后代學(xué)者的注文。,這里所用的歷法是夏歷。在中國古代歷法中，甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸被稱為“十天干”；子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥叫作“十二地支”。兩者按固定的順序互相配合，組成了天干地支相配的紀(jì)年漢，簡(jiǎn)稱“干支紀(jì)法”，標(biāo)志著中國歷法的產(chǎn)生。古代的人們把十二地支和一年的十二個(gè)月互相配合，有冬至的那一月配子，依此類推。史書記載夏正建寅，殷正建丑，周正建子。只有夏歷最符合人們的活動(dòng)規(guī)律，被后世所采用，產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。,商代的歷法把十天干和十二地支相配合，組成六十干支，用來紀(jì)日。,（二）、春秋戰(zhàn)國時(shí)期天文歷法體系的奠基,二十四節(jié)氣形成。掌握了推算日月全朔的方法。,這一時(shí)期涌現(xiàn)了許多天文學(xué)家魯有梓慎，晉有卜偃，鄭有裨灶，宋有子韋，齊有甘德，楚有唐昧，趙有尹皋，魏有石申夫。,最早的天文學(xué)著作甘石星經(jīng),陰陽臺(tái)歷的成熟。到春秋末至戰(zhàn)國時(shí)代，已經(jīng)定出回歸年長(zhǎng)為365日，并發(fā)現(xiàn)了19年設(shè)置7個(gè)閏月的方法。誕生了具有歷史意義的科學(xué)歷法四分歷。在歐洲，羅馬人在公元前43年采用的儒略歷中，也用365日這個(gè)數(shù)據(jù)，但比我國晚了大約500年左右。19年7閏法，古代希臘人默冬在公元前432年才發(fā)現(xiàn)，比我國也晚大約100年。,古六歷黃帝歷、顓頊歷、夏歷、殷歷、周歷、魯歷,二十四節(jié)氣,,（三）、秦漢魏晉時(shí)期天文歷法體系的成熟,太初歷的編制,,西漢初年，沿用秦朝的顓頊歷。但顓頊歷有一定的誤差。公元前104年（元封六年），經(jīng)司馬遷等人提議，漢武帝下令改定歷法。公元前104年，天文學(xué)家落下閎、鄧平等人制訂了太初歷。太初歷不僅是我國第一部有完整文字記載的歷法，也是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的歷法，它問世以后，一共行用了一百八十九年。將行星的會(huì)合周期測(cè)得很準(zhǔn)，如水星為11587日，比今測(cè)值只小001日；采用135個(gè)月的交食周期，即1食年34666日，比今測(cè)值大不到004日。經(jīng)西漢末年天文學(xué)家劉歆改造成為三統(tǒng)歷。,（四）、南北朝隋唐五代時(shí)期天文歷法體系的完善,1、祖沖之及其大明歷,祖沖之，字文遠(yuǎn)，是劉宋時(shí)期杰出的科學(xué)家。463年他撰成大明歷，是為我國古代最著名的歷法之一，首次將東晉虞喜（公元281356年）發(fā)現(xiàn)的歲差引用到他編制的大明歷中，定一個(gè)回歸年為36524281481日（今測(cè)為36524219878日），誤差僅46秒，這是我國古代所用的最佳值之一。祖沖之測(cè)定的交點(diǎn)月長(zhǎng)為2721223日，與今測(cè)值僅差十萬分之一。祖沖之還很好地選定了十分準(zhǔn)確的新閏周391年144閏，這是我國古代得到的最佳閏周。對(duì)于五星會(huì)合周期，祖沖之也進(jìn)行了重新測(cè)量，得木星398903日（誤差0019日），火星780031日（誤差0094日），土星378070日（誤差0022日），金星583931日（誤差0009日），水星115880日（誤差0002日）。,2、一行及其大衍歷,一行（673～727），中國唐代著名的天文學(xué)家和佛學(xué)家，本名張遂，河北巨鹿人。張遂自幼刻苦學(xué)習(xí)歷象和陰陽五行之學(xué)。青年時(shí)代即以學(xué)識(shí)淵博聞名于長(zhǎng)安。為避開武則天的拉攏，剃度為僧，取名一行。曾翻譯過多種印度佛經(jīng)，后成為佛教一派密宗的領(lǐng)袖。開元九年（公元721年），據(jù)李淳風(fēng)的麟德歷幾次預(yù)報(bào)日食不準(zhǔn)，玄宗命一行主持修編新歷。一行一生中最主要的成就是編制大衍歷，他在制造天文儀器、觀測(cè)天象和主持天文大地測(cè)量方面也頗多貢獻(xiàn)。,一行為編此歷，進(jìn)行了大量的天文實(shí)測(cè)，并對(duì)中外歷法系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，在繼承傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上，頗多創(chuàng)新。（張遂成為發(fā)現(xiàn)恒星運(yùn)動(dòng)的第一個(gè)中國人，英國天文學(xué)家哈雷的觀點(diǎn)比張遂的發(fā)現(xiàn)晚一千多年。）一行為了制定大衍歷做的準(zhǔn)備工作有制造儀器和觀測(cè)（黃道游儀、渾天銅儀）、主持天文大地測(cè)量。從開元十三年（公元725年）起，一行開始編歷。經(jīng)過兩年時(shí)間，寫成草稿，定名為大衍歷。經(jīng)過檢驗(yàn)，大衍歷比唐代已有的其他歷法都更精密。開元二十一年傳入日本，行用近百年。大衍歷以其革新號(hào)稱“唐歷之冠”，又以其條理清楚而成為后代歷法的典范。,徐昂制訂的宣明歷頒發(fā)實(shí)行于長(zhǎng)慶二年（公元822年），是繼大衍歷之后，唐代的又一部?jī)?yōu)良?xì)v法，它給出的近點(diǎn)月以及交點(diǎn)月日數(shù)分別為2755455日（今測(cè)值275545503日）和272122日（今測(cè)值272122206日）,（五）、宋元時(shí)期天文歷法體系發(fā)展的高峰,1、精確的統(tǒng)天歷,宋代在三百余年內(nèi)頒發(fā)過18種歷法，其中以南宋楊忠輔制定的統(tǒng)天歷最優(yōu)。統(tǒng)天歷取回歸年長(zhǎng)為3652425日，是當(dāng)時(shí)世界上最精密的數(shù)值，歐洲著名的格里高歷，即當(dāng)今世界通行的公歷，其回歸年長(zhǎng)亦取3652425日（公元1582年頒發(fā)），但比統(tǒng)天歷晚了383年。統(tǒng)天歷還指出了回歸年的長(zhǎng)度在逐漸變化，其數(shù)值是古大今小。,2、郭守敬與授時(shí)歷,郭守敬（12311316年），字若思，順德邢臺(tái)（今河北省邢臺(tái)市）人，是元代著名的科學(xué)家。他在天文儀器制造、天文觀測(cè)和水利工程等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中成績(jī)卓著，他與王恂、許衡等人共同編制的授時(shí)歷則是我國古代歷法發(fā)展到巔峰狀態(tài)的標(biāo)志。元朝初年沿用當(dāng)年金朝的“重修大明歷”。幾十年以來，誤差積累日漸顯著，發(fā)生過好幾次預(yù)推與實(shí)際現(xiàn)象不符的事。再一次重新修改是迫切需要的事了。1276年（至元二十年），元軍攻下了南宋首都臨安（今浙江杭州），全國統(tǒng)一已成定局。就在這一年，元世祖遷都大都，并且決定改訂舊歷，頒行元朝自己的歷法。于是，元政府下令在新的京城里組織歷局，調(diào)動(dòng)了全國各地的天文學(xué)者，另修新歷。郭守敬等人接受了編制新歷法的任務(wù)。,,郭守敬、王恂等人在制訂授時(shí)歷過程中，既總結(jié)、借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)，博采眾家之長(zhǎng)，又研制大批觀天儀器；在此基礎(chǔ)上郭守敬主持并參加了全國規(guī)模的天文觀測(cè)。1277年左右，郭守敬向政府建議，為編制新歷法，組織一次全國范圍的大規(guī)模的天文觀測(cè)。元世祖接受了建議，派14名天文學(xué)家，到國內(nèi)26個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了幾項(xiàng)重要的天文觀測(cè)，歷史上把這項(xiàng)活動(dòng)稱為“四海測(cè)量”，為編制新歷提供了較為精確的數(shù)據(jù)。元世祖至元十七年1280年春天，新歷法完成。元世祖按照“敬授民時(shí)”的古語，取名為授時(shí)歷。測(cè)出的北極出地高度平均誤差只有035；新測(cè)二十八宿距度，平均誤差還不到5；測(cè)定了黃赤交角新值，誤差僅1多；取回歸年長(zhǎng)度為3652425日，與現(xiàn)今通行的公歷值完全一致。授時(shí)歷一直延用到明亡（公元1644年），長(zhǎng)達(dá)363年，足見授時(shí)歷的精密。它作為我國古代傳統(tǒng)歷法發(fā)展的高峰，同時(shí)也是終結(jié)而載入史冊(cè)。朝鮮、越南都曾采用過授時(shí)歷。,（六）、明清時(shí)期傳統(tǒng)天文歷法的沒落和中西天文學(xué)的融合,明清時(shí)期，傳統(tǒng)天文歷法雖然在個(gè)別領(lǐng)域仍有所發(fā)展，在個(gè)別時(shí)期也曾有復(fù)興的苗頭，但從整體上看，它經(jīng)歷了長(zhǎng)期停滯，漸趨衰落，并融入世界天文學(xué)發(fā)展的總潮流中去的歷史過程。,自明初開始，到明萬歷年間的約二百年中，除了對(duì)異常天象的觀測(cè)仍在繼續(xù)，個(gè)別實(shí)用天文學(xué)（如航海天文學(xué)）有所進(jìn)展外，天文歷法的研究完全陷于停頓的狀態(tài)。明初統(tǒng)治者對(duì)天文歷法采取了極其嚴(yán)厲的政策“國初學(xué)天文有嚴(yán)禁，習(xí)歷者遣戍，造歷者殊死”。這嚴(yán)重地摧殘了民間對(duì)天文歷法的研究，歷法在民間幾成絕學(xué)。此外，極少數(shù)有幸涉足天文歷法的官員，多趨保守，滿足于成規(guī)舊法以應(yīng)付日歷等的安排，久而久之，對(duì)于歷理漸漸茫然無知，甚至出現(xiàn)以訛傳訛的現(xiàn)象。間有改革歷法的議論，亦并無真知灼見之識(shí)，或?yàn)椤白嬷撇豢勺儭钡膹?qiáng)大思潮所淹沒。,到明萬歷年間（15731620年），國初的禁令已松弛，間有朱載堉、邢云路等人起而對(duì)授時(shí)歷進(jìn)行較深入的研究。萬歷三十六年（1608年）冬至?xí)r刻的實(shí)測(cè)工作，算得回歸年長(zhǎng)度值為36524219日的新值，與理論值之差僅約2秒，是為我國古代、亦為當(dāng)時(shí)世界上的最佳值。明末，正當(dāng)人們漸漸從二百多年的迷蒙中醒來，開始發(fā)掘傳統(tǒng)歷法并有所發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，西方傳統(tǒng)的天文學(xué)知識(shí)，隨著傳教士的東來，開始傳入中國。從此開始了兩種不同體系的天文歷法相互交鋒，又彼此融匯的復(fù)雜過程。,崇禎歷書的編纂,明代末年，一批懂天文學(xué)的耶穌會(huì)傳教士來華傳教，中國學(xué)者向他們學(xué)習(xí)了歐洲天文學(xué)的計(jì)算方法。萬歷三十八年和崇禎二年五月乙酉朔日食，欽天監(jiān)預(yù)報(bào)有錯(cuò)，而徐光啟按西法預(yù)報(bào)均得應(yīng)驗(yàn)。于是，崇禎皇帝接受禮部建議，授權(quán)徐光啟組織歷局，修訂歷法。徐光啟除選用中國制歷家之外，還聘用了耶穌會(huì)士鄧玉函、羅雅谷、湯若望等人來歷局工作。歷經(jīng)五年的努力，撰成46種137卷的崇禎歷書，該歷書引進(jìn)了歐洲天文學(xué)知識(shí)、計(jì)算方法和度量單位等。徐光啟的編歷，不僅是中國古代制歷的一次大改革，也為中國天文學(xué)由古代向現(xiàn)代發(fā)展，奠定了一定的理論和思想基礎(chǔ)。,崇禎歷書撰完后，明已近滅亡，未能用來編歷。清初，湯若望將崇禎歷書刪改為103卷，上呈清政府，得到頒發(fā)實(shí)行。刪改后的崇禎歷書更名為西洋新法歷書。在其后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，它一直成為當(dāng)時(shí)天文學(xué)家學(xué)習(xí)和研究西方天文學(xué)的最主要著作，對(duì)我國天文學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了很大影響。,1723年，清雍正皇帝下令把西方傳教士趕出中國，自此到1840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)的一百余年中，清王朝采取的閉關(guān)鎖國政策和愈演愈烈的文字獄，對(duì)于天文學(xué)的發(fā)展，帶來了極其嚴(yán)重的惡果。這時(shí)的學(xué)者只能埋頭于對(duì)古代傳統(tǒng)歷法的注釋和整理工作，而西方天文學(xué)在此間更取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。如果說明末清初中國傳統(tǒng)歷法還可以與西方傳統(tǒng)天文學(xué)相媲美，到此時(shí)則無以望其項(xiàng)背了，傳統(tǒng)天文歷法的落后狀況已成定局，而這時(shí)的中國學(xué)者還不能自知。1840年以后，長(zhǎng)期禁錮的門戶才被打開，近代天文學(xué)知識(shí)第二次以全新的面貌傳入，在中國學(xué)者面前，展現(xiàn)了一個(gè)五彩紛呈的天文學(xué)知識(shí)的世界，人們才認(rèn)識(shí)到自身的落后，開始翻譯、學(xué)習(xí)新的天文學(xué)知識(shí)，踏上了追趕近現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)展潮流的艱巨而漫長(zhǎng)的道路。,（七）、歷法的作用,1、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn),2、預(yù)測(cè)日食、月食、五星會(huì)合等天文現(xiàn)象,1、張衡,張衡，字平子，南陽西鄂（今河南南陽市石橋鎮(zhèn)）人。他是我國東漢時(shí)期偉大的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、發(fā)明家、地理學(xué)家、制圖學(xué)家、詩人，為我國天文學(xué)、機(jī)械技術(shù)、地震學(xué)的發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。他曾先后二次任太史令，時(shí)達(dá)十四年之久，所以在天文學(xué)上的貢獻(xiàn)也最大。,張衡是東漢中期渾天說的代表人物之一；他指出月球本身并不發(fā)光，月光其實(shí)是日光的反射；他還正確地解釋了月食的成因，并且認(rèn)識(shí)到宇宙的無限性和行星運(yùn)動(dòng)的快慢與距離地球遠(yuǎn)近的關(guān)系。張衡觀測(cè)記錄了兩千五百顆恒星，創(chuàng)制了世界上第一架能比較準(zhǔn)確地表演天象的漏水轉(zhuǎn)渾天儀，第一架測(cè)試地震的儀器候風(fēng)地動(dòng)儀，還制造出了指南車、自動(dòng)記里鼓車行飛行數(shù)里的木鳥等等。,,張衡所做的渾天儀是一種演示天球星象運(yùn)動(dòng)用的表演儀器。它的外部輪廓有球的形象，合于張衡所主張的渾天說，故名之為渾天儀。,2、郭守敬,郭守敬（12311316年），字若思，順德邢臺(tái)（今河北省邢臺(tái)市）人，是元代著名的科學(xué)家。他在天文儀器制造、天文觀測(cè)和水利工程等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中成績(jī)卓著，他與王恂等人共同編制的授時(shí)歷則是我國古代歷法發(fā)展到巔峰狀態(tài)的標(biāo)志。,郭守敬為修歷而設(shè)計(jì)和監(jiān)制的新儀器有簡(jiǎn)儀、高表、候極儀、渾天象、玲瓏儀、仰儀、立運(yùn)儀、證理儀、景符、窺幾、日月食儀以及星晷定時(shí)儀12種（史書記載稱13種，有的研究者認(rèn)為末一種或?yàn)樾顷信c定時(shí)儀兩種）。,五、中國古代的天文機(jī)構(gòu),天學(xué)為天子壟斷，天學(xué)機(jī)構(gòu)及其直接象征觀象臺(tái)也為皇家獨(dú)占，其他任何地方政權(quán)或個(gè)人都不能建立，否則就是“犯上作亂”的行為。天學(xué)機(jī)構(gòu)的工作人員主要有三個(gè)來源一是世襲的天學(xué)官員，二是從社會(huì)上招集，三是本身的專門培訓(xùn)。,秦太史令西漢太史公太史令東漢太史令魏晉南北朝太史局；太史隋太史曹太史監(jiān)；太史令唐太史局渾天監(jiān)渾儀監(jiān)太史監(jiān)司天臺(tái)；太史局令渾天監(jiān)太史監(jiān)司天臺(tái)監(jiān)。824人宋司天監(jiān)太史局天文院；司天監(jiān)遼司天監(jiān)；太史令金司天臺(tái)；提點(diǎn)司天監(jiān)元司天監(jiān)回回司天監(jiān)太史院；提點(diǎn)司天監(jiān)太史院史。259人明欽天監(jiān)；太史令監(jiān)正。4123人清欽天監(jiān)；監(jiān)正。154人,歷代天學(xué)機(jī)構(gòu)名稱及主要負(fù)責(zé)人官名變動(dòng)沿革如下,天學(xué)機(jī)構(gòu)的主要工作如下首先是天象的觀測(cè)記錄與報(bào)時(shí)，內(nèi)容有恒星位置的測(cè)定，并編制成星表或繪制為星圖；日月食和掩星觀測(cè)；行星在恒星背景下的視運(yùn)動(dòng)狀況；異常天象的觀測(cè)記錄，包括彗星、新星、流星、太陽黑子等。對(duì)其中的某些天象還要有選擇地向皇帝匯報(bào)。其次是觀天儀器的研制和管理。三是修訂歷法，編算歷書歷譜并印制頒發(fā)。,與西方文化背景相比，天文學(xué)官員和天文機(jī)構(gòu)在古代中國社會(huì)中的特殊地位，曾令西方學(xué)者感到不可思議。19世紀(jì)末某些西方學(xué)者驚訝中國人竟把天文學(xué)家放在部長(zhǎng)和國務(wù)卿一級(jí)的職位若問何以如此，就需對(duì)當(dāng)時(shí)的政治、社會(huì)、皇帝喜好等因素做全面分析才能回答。,古代天文機(jī)構(gòu)多設(shè)有天文、歷法、漏刻等分職機(jī)構(gòu)。其中負(fù)責(zé)觀察天文天象的部門與制歷、報(bào)時(shí)等部門相比地位尤為特殊，它不僅與參驗(yàn)歷法的推算結(jié)果有關(guān)，具有重要的科學(xué)功能；而且與占驗(yàn)人事的吉兇禍福有關(guān)，具有重要的社會(huì)功能。,中國古代天文學(xué)興盛和衰敗的原因維護(hù)專制主義中央集權(quán)（君主專制）、維護(hù)并發(fā)展小農(nóng)經(jīng)濟(jì)的封建經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、中國古代敬天的傳統(tǒng)、宣揚(yáng)“君權(quán)神授”的需要。,我國古代天文學(xué)的成就大體可歸納為三個(gè)方面，即,六、評(píng)價(jià),天象觀察、儀器制作和編訂歷法。,先進(jìn)性中國古代的天文學(xué)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)曾經(jīng)位居世界前列，是我國古代最發(fā)達(dá)的四門科學(xué)之一，在天象觀察、儀器制作和編訂歷法等方面，領(lǐng)先于世界其他地區(qū)。它極大地促進(jìn)了古代生產(chǎn)力的進(jìn)步，促進(jìn)了中國古代精耕細(xì)作農(nóng)業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展，促進(jìn)了奴隸社會(huì)的解體和封建社會(huì)的確立，并在一定程度上起到了約束古代帝王行為的作用，在前期起到了促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的作用，并促進(jìn)了其他學(xué)科如數(shù)學(xué)的發(fā)展。,落后性其也具有明顯的落后性。古代天文學(xué)重實(shí)踐，輕理論，是束縛其發(fā)展的一個(gè)重要原因。天文學(xué)常與占卜術(shù)聯(lián)系，并發(fā)展為讖緯的理論，使人們長(zhǎng)期無法正確認(rèn)識(shí)宇宙規(guī)律。統(tǒng)治者將其作為一種工具，而非一種科學(xué)，來宣揚(yáng)君主專制和君權(quán)神授，且將其由皇家壟斷不準(zhǔn)民間私習(xí)，禁錮了人們的思想。由于天文學(xué)是為統(tǒng)治者服務(wù)的，所以當(dāng)天文學(xué)發(fā)展到一定程度時(shí)（即繼續(xù)發(fā)展會(huì)阻礙封建專制時(shí)）統(tǒng)治者便會(huì)禁止其繼續(xù)發(fā)展，這是中國古代天文學(xué)在近古時(shí)期突然滯后的根本原因。,各月星空,封面,封底,目錄,上一頁,下一頁,,,

簡(jiǎn)介：1,第四章天文學(xué)重要的基本概念,1恒星距離及其測(cè)定2恒星的大小和質(zhì)量3恒星的亮度，視星等，熱星等和熱改正4恒星的絕對(duì)星等和光度5恒星的輻射與光譜,,,2,1恒星的距離及其測(cè)定測(cè)量距離的重要性我們?nèi)庋壑荒苤篮阈窃谔烨蛏系耐队暗奈恢?。兩顆挨得很近的恒星，實(shí)際上在縱深方向上可能離得非常遙遠(yuǎn)，遠(yuǎn)的暗的星也就可能比近的實(shí)際上更亮,,3,4,不知道恒星的距離就不能確定恒星空間的真實(shí)分布、運(yùn)動(dòng)速度、大小和質(zhì)量、發(fā)射電磁波的真實(shí)強(qiáng)度，等等。,,5,怎樣測(cè)量恒星的距離方法三角視差，分光視差，造父視差，力學(xué)視差，星團(tuán)視差，平均視差，哈勃定律，等等。,6,三角視差法TRIGNOMETRICPARALLAX基線越長(zhǎng)，可測(cè)量的恒星距離越遠(yuǎn)。,DB/SINΡ,7,EXPERIMENTWHAT’SPARALLAX,8,視差（角）天文上，兩個(gè)相對(duì)靜止的觀測(cè)者在兩個(gè)不同的位置上看到同一天體的方向之差。恒星太遠(yuǎn)了，視差角太小，基線要非常長(zhǎng)日地平均距離A,9,三角視差測(cè)量的困難地球上的基線太短地球直徑約13萬公里（13109光年）最近恒星43光年，角度太小無法測(cè)量地球軌道提供3億公里基線，情況好轉(zhuǎn),10,11,距離單位恒星之遙遠(yuǎn)，遠(yuǎn)到無法用公里來做單位天文學(xué)家特別定義了3把不同的尺子1天文單位（AU）太陽和地球之間的平均距離稱為1“天文單位”，1AU1495978701011米2光年（LY光1年所走的距離，1LY09460531016米，約10萬億公里,12,1角秒,1秒差距,地球軌道,太陽,天文單位,3）秒差距（PC）把恒星視差為1角秒時(shí),恒星所對(duì)應(yīng)的距離作為一種單位“秒差距”,13,恒星的距離通常以秒差距PARSEC或光年LIGHTYEAR作為單位。令A(yù)1AU為平均日地距離（1天文單位），R為恒星的距離，則1秒差距是周年視差為1″的恒星的距離。1秒差距PC30861018厘米CM326光年LY206265天文單位AU,14,恒星距離越遠(yuǎn)，它的視差越小恒星越近，視差越大恒星距離和恒星視差成反比R秒差距，Π″角秒例如織女星的視差為0″12，則距離＝81秒差距。,,15,隔半年的兩次觀測(cè)，觀測(cè)同一顆星，其視位置會(huì)發(fā)生變化,AB3億公里,,,16,最近的恒星,ΑCENTAURIPROXIMAΡ076″R13PC（43LY）,BARNARD星Ρ055″R18PC60LY,,,17,早期視差測(cè)量恒星距離非常遙遠(yuǎn)，視差極為微小哥白尼在創(chuàng)立日心學(xué)說時(shí)，曾嘗試測(cè)量恒星視差（未成功），以證明地球圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)哥白尼之后經(jīng)過了三百來年的努力，1838年才測(cè)量出恒星的視差如天鵝座61的視差為（現(xiàn)代測(cè)量值為0“29，它相當(dāng)于從12公里處看一個(gè)1分硬幣所成的張角）,18,限制由于受到地球大氣擾動(dòng)的影響，周年視差的精確測(cè)量受到限制。地面望遠(yuǎn)鏡的角分辨本領(lǐng)一般不超過001″HIPPARCOS衛(wèi)星（1989年8月發(fā)射）的角分辨率達(dá)到0001″，測(cè)量了約100萬顆恒星的距離。三角測(cè)距法只適用于近距離（≤30500PC）的恒星。恒星的周年視差都小于1″,19,恒星不恒恒星的相對(duì)位置幾乎保持不變；明亮程度也似乎不發(fā)生變化；因而稱它們?yōu)楹阈鞘聦?shí)上，恒星有很高的運(yùn)動(dòng)速度有的可超過每秒一千公里亮度也在發(fā)生變化各類變星，造父變星是特殊的一類,20,造父變星造父變星1784年，發(fā)現(xiàn)仙王座Δ星是變星（我國叫做“造父一”）造父一最亮?xí)r是36等，最暗時(shí)是43等,周期性變化（537天）后來發(fā)現(xiàn)的造父變星越來越多，成為一種類型造父變星,21,造父變星的周光關(guān)系勒維特在研究小麥哲倫星云中1777顆變星時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中25顆造父變星它們的視星等從125等到155等，光變周期從2天到120天；發(fā)現(xiàn)了造父變星的周光關(guān)系造父變星越亮，光變周期越長(zhǎng),22,造父變星的周光關(guān)系測(cè)出一批知道距離的造父變星得到光變周期和絕對(duì)星等關(guān)系,23,造父變星測(cè)距法測(cè)出造父變星的光變周期利用周光關(guān)系曲線得到造父變星的絕對(duì)星等；由關(guān)系式M＝M＋5－5LGR，算出造父變星的距離；可測(cè)定遙遠(yuǎn)的造父變星及其中含有造父變星的天體系統(tǒng)如星團(tuán)、星系等的距離。“量天尺”,24,2恒星的大小和質(zhì)量,恒星的大小角直徑非常小，最大的不超過0“05線直徑范圍大幾百到一兩千倍D⊙小白矮星102D⊙；中子星直徑只有20公里,25,測(cè)量結(jié)果根據(jù)恒星體積的大小可以把它們分成以下幾類超巨星R1001000R⊙巨星R10100R⊙矮星RR⊙恒星的大小分布為105R⊙中子星103R⊙超巨星,26,恒星的質(zhì)量范圍（理論）65M⊙008M⊙觀測(cè)驗(yàn)證很好直接測(cè)太陽和部分雙星,27,3恒星的亮度，視星等，熱星等和熱改正,亮度BRIGHTNESS在地球上單位時(shí)間單位面積接收到的天體的輻射能。視亮度的大小取決于三個(gè)因素天體的光度、距離和星際物質(zhì)對(duì)輻射的吸收和散射。,28,視星等古希臘天文學(xué)家希帕恰斯（HIPPARCOS）在公元前150年左右首先創(chuàng)立表征恒星亮度的系統(tǒng)按明暗程度分成6個(gè)等級(jí)（1等星6等星）。星等值越大，視亮度越低。肉眼能見到的約有6000顆恒星。,29,眼睛看起來最為明亮1等星看起來比1等星稍暗一些2等星再暗一些的3等星，依此類推眼睛剛能看到的6等星,30,星等值越大，視亮度越低。,,,1等星,6等星,,31,視星等的科學(xué)性1850年，普森發(fā)現(xiàn)星等和亮度有一定的關(guān)系星等按等差級(jí)數(shù)增加，亮度按等比級(jí)數(shù)減小1等星比6等星亮100倍；相鄰2個(gè)星等的亮度差2512倍1001/52512,32,星等分別為M1和M2的恒星亮度之比為E1/E21004M1M2M1－M2－25LOGE1/E2或M－25LOGE/E0，其中E0為定標(biāo)常數(shù)。取零星等的亮度為單位普森公式M25LGE,33,視星等越大恒星越暗,34,視星等的種類,視星等的測(cè)量通常是在某一波段范圍內(nèi)進(jìn)行的。根據(jù)測(cè)量波段的不同，視星等可以分為目視星等MV、照相星等MP、光電星等和仿視星等MPV，等等。,35,輻射星等MR測(cè)量恒星亮度的輻射探測(cè)器對(duì)所有波長(zhǎng)的輻射都是一樣敏感時(shí)所測(cè)得的星等；熱星等MB在輻射星等的基礎(chǔ)上作過大氣消光和儀器消光兩項(xiàng)改正之后的星等；熱改正BC或BC熱星等與目視星等之差（MBMV）累積星等對(duì)有視面天體各部分的亮度求和而得到的星等。,36,色指數(shù)COLORINDEX在不同波段測(cè)量得到的星等之差，如UB,BV等。,37,4恒星的絕對(duì)星等和光度,視星等不是恒星真實(shí)發(fā)光能力，視星等表征觀測(cè)者接收到的能量。光度LLUMINOSITY天體在單位時(shí)間內(nèi)輻射的總能量，是恒星的固有量。絕對(duì)星等天體位于10PC距離處的視星等，它實(shí)際上反映了天體的光度。絕對(duì)星等表征恒星輻射能力。,38,對(duì)同一顆恒星E10/ER10/R2M－M－25LOGE10/ER5－5LOGRPC或M＝M＋55LGΠ“對(duì)不同的恒星M1－M2－25LOGL1/L2M－M⊙－25LOGL/L⊙其中L⊙3861033ERGS1,M⊙475M距離模數(shù)DISTANCEMODULUSMMR10MM5/5,39,光度和體積、溫度的關(guān)系恒星的光度由其溫度和表面積決定溫度愈高光度愈大；表面積（半徑）愈大光度也愈大；STEFANBOLTZMANN定律光度L4ΠR2ΣT4Σ56703271105爾格厘米2度4秒1光度大的恒星叫做巨星，光度比巨星更大的叫超巨星；光度小的稱為矮星。光度大的巨星，體積也大光度小的矮星，體積也小,40,光度和絕對(duì)星等都是指恒星的輻射適用于光學(xué)，紅外、紫外、射電、Χ及Γ射線波段光度單位爾格/秒；通常以太陽光度為單位恒星之間的光度差別非常大光度最大的恒星比太陽約強(qiáng)106倍；光度最小的恒星只有太陽的106,41,光度與絕對(duì)星等之間的關(guān)系,,,,,,,,10,000,100,1,001,00001,525,025,475,975,1475,光度L/L⊙,絕對(duì)星等,42,5恒星的輻射與光譜,43,恒星的電磁輻射,44,大氣窗口ATMOSPHERICWINDOW地球大氣阻擋了來自空間的電磁輻射的大部分，僅在射電和光學(xué)部分波段較為透明。,45,不同輻射波段的太陽,光學(xué),紫外,X射線,射電,46,不同輻射波段的銀河系,47,不同波段的旋渦星系M81,光學(xué)中紅外遠(yuǎn)紅外,X射線紫外射電,48,太陽光譜,典型的恒星光譜,49,恒星光譜的形成,恒星的連續(xù)譜來自相對(duì)較熱、致密的恒星內(nèi)部。吸收線來自較冷、稀薄的恒星大氣。,,,50,OH,BEAFINEGUYGIRL,KISSME,HARVARD光譜分類根據(jù)恒星光譜中BALMER線的強(qiáng)弱，恒星的光譜首先被分成從A到P共16類。后來經(jīng)過調(diào)整和合并，按照溫度由高到低的次序，將恒星光譜分成O,BA,F,G,K,M七種光譜型SPECTRALTYPE每一種光譜型可以繼續(xù)分為09十個(gè)次型太陽的光譜型為G2,51,根據(jù)恒星光度的高低，將恒星分為I–VII七個(gè)光度級(jí)。光度級(jí)數(shù)值越小，表明恒星的光度越高。IA最亮超巨星IB次亮超巨星II亮巨星III巨星IV亞巨星V矮星VI亞矮星VII白矮星,

簡(jiǎn)介：天文學(xué),?東北大學(xué)志愿者協(xié)會(huì)活動(dòng)二部,,小朋友們，我們今天來學(xué)習(xí)天文學(xué)。在你心里，對(duì)于宇宙是不是有著許許多多的問題呢那今天，就讓我們跟隨著大哥哥大姐姐們的腳步，揭開宇宙的神秘面紗吧,★宇宙是怎樣形成的★宇宙有多大★我們的太陽★“地心說”與“日心說”★浪漫的星座★外星人之謎,宇宙的形成,宇宙是如何形成的沒有人知道詳細(xì)的情形，科學(xué)家經(jīng)過對(duì)星星、銀河和宇宙的研究，提出了一些不同的猜想。目前被人們所廣泛接受的一種猜想是，宇宙是距今150億年前的一次大爆炸之后形成的。大概在150億年前，宇宙中所有的物質(zhì)都集中在一起，形成一個(gè)又重又熱的大火球。這個(gè)原始的火球在不斷地膨脹著，有一天突然發(fā)生了大爆炸，宇宙就這樣誕生了。爆炸后的一秒鐘，大火球的溫度就升高至攝氏100億度，里面擠滿了許多數(shù)不清的粒子，互相撞來撞去，產(chǎn)生了各種元素，他們慢慢混雜在一起，組合成了世界萬物?，F(xiàn)在宇宙中的幾千億個(gè)銀河就是這樣來的，我們的銀河系只是其中的一個(gè)而已。銀河系受萬有引力的作用不斷地旋轉(zhuǎn)，密集的物質(zhì)開始凝聚在一起，形成了太陽和它的九顆行星，地球誕生了。這樣經(jīng)過了幾十億年，因?yàn)榈厍蛏细鞣矫娴臈l件都特別好，生物在地球上出現(xiàn)了，接著人類出現(xiàn)了，我們的世界就這樣開始了。,,那我們的宇宙有多大呢,小朋友都知道，我們?nèi)祟惥幼〉倪@個(gè)星球叫地球。地球夠大了吧坐火車?yán)@地球的腰圍（也就是赤道）轉(zhuǎn)一圈要17天；如果是步行，白天晚上不休息不停地走，花上一年的時(shí)間也還走不完。地球這么大，但和太陽放在一起比，就是小巫見大巫了。太陽有多大呢太陽能裝下130萬個(gè)地球。那太陽就是最大的嗎也不是，其實(shí)太陽在銀河系里不過是一顆普通得不能再普通的恒星。如果把太陽比作沙子，那銀河系就是海灘，而在宇宙中，像銀河系這樣的銀河至少還有幾千億個(gè)現(xiàn)在，我們用射電望遠(yuǎn)鏡最遠(yuǎn)能觀測(cè)到一百多億光年遠(yuǎn)的星系，這是目前為止人類能了解宇宙的最大范圍。,→點(diǎn)我,,我們的太陽,QUESTION1我們的太陽有多熱像所有的恒星一樣，我們的太陽是一顆散發(fā)著巨大熱量的火球。它的中心最熱，溫度在一千五百萬攝氏度左右。太陽邊緣的溫度比它中心的溫度低多了，只有六千攝氏度。但這樣的溫度對(duì)我們來說依然非常熾熱，要比我們用的最熱的爐子熱二十五倍。,,我們的太陽,QUESTION2太陽有一天會(huì)消失嗎太陽終有一天會(huì)把它所有的氣體燃料都燒完，然后消亡。但這一切不會(huì)發(fā)生在你的有生之年，也不會(huì)發(fā)生在你的兒子、孫子甚至孫子的孫子的年代。天文學(xué)家認(rèn)為，太陽有充足的燃料，至少還可以再燃燒五十億年。,,我們的太陽,QUESTION3太陽離我們有多遠(yuǎn)每天，我們都可以看到太陽升起，然后又落下；也可以感覺到太陽光曬在我們身上，暖乎乎的。太陽離我們到底很近，還是很遠(yuǎn)呢太陽離地球有14960萬公里，假設(shè)太陽到地球之間有一條路連接，如果我們邁開雙腿不停地朝著太陽走，一刻也不停歇，要走上4000年才到得了太陽。如果坐飛機(jī)，要飛上20年，就算乘著光速那么快的飛船，也需要8分19秒，太陽離我們真是太遠(yuǎn)了。,熾熱的太陽,,統(tǒng)治千年的“地心說”,地心說是長(zhǎng)期盛行于古代歐洲的宇宙學(xué)說。它最初由古希臘學(xué)者歐多克斯提出，后經(jīng)亞里士多德、托勒密進(jìn)一步發(fā)展而逐漸建立并完善起來。托勒密認(rèn)為，地球處于宇宙中心靜止不動(dòng)。從地球向外，依次有月球，水星、金星、太陽等星體，在各自的圓軌道上繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。地心說是世界上第一個(gè)行星體系模型。盡管它把地球當(dāng)做宇宙中心是錯(cuò)誤的，然而它的歷史功績(jī)不應(yīng)被抹殺。地心說最重要的成就是運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算行星的運(yùn)行，托勒密還第一次提出“運(yùn)行軌道”的概念，設(shè)計(jì)出了一個(gè)本輪均輪模型。按照這個(gè)模型，人們能夠推測(cè)行星所在的位置，這是一個(gè)了不起的創(chuàng)造。,天文學(xué)家托勒密,天文學(xué)家哥白尼,,沖破枷鎖的“日心說”,1543年，波蘭天文學(xué)家哥白尼在臨終時(shí)發(fā)表了一部具有歷史意義的著作天體運(yùn)行論，完整地提出了“日心說”理論。這個(gè)理論體系認(rèn)為，太陽是行星系統(tǒng)的中心，一切行星都繞太陽旋轉(zhuǎn)。地球也是一顆行星，它一面像陀螺一樣自轉(zhuǎn)，一面又和其他行星一樣圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。日心說把宇宙的中心從地球挪向太陽，這看上去似乎很簡(jiǎn)單，實(shí)際上卻是一項(xiàng)非凡的創(chuàng)舉。哥白尼依據(jù)大量精確的觀測(cè)材料，運(yùn)用當(dāng)時(shí)正在發(fā)展中的三角學(xué)的成就，分析了行星、太陽和地球之間的關(guān)系，計(jì)算了行星軌道的相對(duì)大小和傾角，“安排”出一個(gè)比較和諧而有秩序的太陽系。這比起地心說，不僅結(jié)構(gòu)上優(yōu)美和諧，而且計(jì)算簡(jiǎn)單，更重要的是，哥白尼的計(jì)算與實(shí)際觀測(cè)資料更好地吻合。因此，日心說最終代替了地心說。,浪漫的星座,,星座,星座是指占星學(xué)中必不可少的組成部分之一，也是天上一群群的恒星組合。自古以來，人類便把三五成群的恒星與他們神話中的人物或器具聯(lián)系起來，稱之為“星座”。星座幾乎是所有文明中確定天空方位的手段，在航海領(lǐng)域應(yīng)用頗廣。對(duì)星座的劃分完全是人為的，不同的文明對(duì)于其劃分和命名都不盡相同。星座一直沒有統(tǒng)一規(guī)定的精確邊界，直到1930年，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)為了統(tǒng)一繁雜的星座劃分，用精確的邊界把天空分為88個(gè)正式的星座。這些正式的星座大多都以中世紀(jì)傳下來的古希臘神話為基礎(chǔ)，與此相對(duì)地，有一些廣泛流傳答沒有被認(rèn)可為正式星座的星星的組合叫做星群，如北斗七星。,,十二星座,金牛座421521,雙子座522621,巨蟹座622722,獅子座723822,處女座823922,白羊座321420,,十二星座,天蝎座10241122,摩羯座1222120,水瓶座121219,雙魚座220320,射手座11231221,天秤座9231023,之謎外星人,,迄今為止，我們只知道人類自己是宇宙中的有智慧的物種。那么，宇宙中還有沒有其他智慧生命呢這個(gè)所謂“外星人”問題，一直困擾著中外科學(xué)家。要合理地解釋這個(gè)問題，基點(diǎn)只能放在人類迄今對(duì)生命，特別是智慧生命存在條件的認(rèn)識(shí)和對(duì)天文學(xué)研究的結(jié)論之上，而不能靠神話、傳說或幻想?？茖W(xué)家經(jīng)過多年的研究，層層選拔，最終認(rèn)為在銀河系中符合生命生存的恒星系統(tǒng)不足全部恒星的1，那么銀河系中擁有智慧生命的行星大約有39億到10億個(gè)，這使外星人的存在成了可能。但這些只是科學(xué)家們的推測(cè)，具體是否有外星人存在，沒有人知道，相信，就在未來的某一天，這個(gè)千古之謎終會(huì)被我們揭開它神秘的面紗。,→點(diǎn)我,經(jīng)過本堂課的學(xué)習(xí)小朋友們對(duì)宇宙有沒有一個(gè)初步的了解了呢那接下來，我們來欣賞一些美妙的星空?qǐng)D片吧O∩_∩O,謝謝觀賞,

簡(jiǎn)介：第七講恒星的結(jié)構(gòu)與能源STELLARSTRUCTUREENERGY,SAMPLESTARDISTRIBUTION,,質(zhì)量－半徑關(guān)系MASSRADIUSRELATIONRM051質(zhì)光關(guān)系MASSLUMINOSITYRELATIONLM24,赫羅圖HRDIAGRAM,恒星的光度和表面溫度之間的關(guān)系。,1913年，美國天文學(xué)家HENRYNORRISRUSSELL羅素把太陽近鄰恒星的光度和光譜型繪制在一張圖上。光度–光譜型分布圖,,,L,T,,HRRUSSELL,1911年，丹麥天文學(xué)家EJNARHERTZSPRUNG赫茲普隆把同一個(gè)星團(tuán)的每一顆恒星的亮度對(duì)色指數(shù)創(chuàng)制成一張圖。,EHERTZSPRUNG,恒星在赫羅圖上的分布特征,主序星,白矮星,紅巨星,藍(lán)超巨星,,,,,CONCLUSIONSFROMTHEHRDIAGRAM,CONCLUSIONSFROMTHEHERTZSPRUNGRUSSELLDIAGRAMSTARSCANBECLASSIFIEDINTODIFFERENTGROUPSMOSTSTARSLIEINABANDSTRETCHING伸展FROMVERYREDLOWLUMINOSITYSTARSTOBLUESTARSTHATAREVERY,VERYLUMINOUSVERYFEWSTARSAREREDANDLUMINOUSEVENFEWERSTARSARE‘WHITE’ANDHAVEALOWLUMINOSITYWHYISTHERESUCHANORDER,RIGEL參宿七SIRIUSA天狼星AREGULUS軒轅十四VEGA織女星ALTAIR牽牛星PROCYONA南河三ASIRIUSB天狼星BPROCYONB南河三B,BETELGEUSE參宿四ANTARES心宿二ALDEBARAN畢宿五ARCTURUS大角星MIRA薴藁增二鯨魚座POLLUX北河三,100顆最亮的恒星在赫羅圖上的分布,太陽附近5PC范圍內(nèi)的恒星在赫羅圖上的分布,PROXIMACENTAURI半人馬座比鄰星,ERIDANUS波江座,CENTAUR半人馬座,赫羅圖上的等半徑線超巨星巨星半徑R主序星白矮星,,,,LOGR/R⊙＝847－02M－2LOGT,恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)太陽模型,BASICSUNDATA,DISTANCETOEARTHMEANDISTANCE1AU149,598,000KMLIGHTTRAVELTIMETOEARTH832MINMAXIMUM152,000,000KMMINIMUM147,000,000KMMEANANGULARDIAMETER32ARCMINRADIUS696,000KM109EARTHRADIIMASS19891X1030KG333X105EARTHMASSES,BASICSUNDATA,COMPOSITIONBYMASS74HYDROGEN,25HELIUM,1OTHERELEMENTSCOMPOSITIONBYNUMBEROFATOMS921HYDROGEN,78HELIUM,01OTHERELEMENTSMEANDENSITY14GCM3MEANTEMPERATURESSURFACE5800K,CENTRE155MILLIONKTOTALLUMINOSITY386X1026W1SEC?ENOUGHENERGYFOR1MILLIONYEARSFORHUMANKIND,HOWOLDISTHESUN,REALLYPROBLEMATICSUNDOESNOTCOMEWITHATIMESTAMP,SHOWSNOWRINKLESETCSTARTWITHEARTHSOLARSYSTEMDATEGEOLOGICALFORMATIONS,ROCKS地質(zhì)層組VARIOUSGEOCHRONOMETRICALMETHODSUSINGRADIOACTIVEDECAYPROPERTIES?42BILLIONYEARSFINDOLDESTMETEORITES隕星?4547BILLIONYEARSCONCLUSIONSUNATLEASTTHATOLD,MODELSOFTHESUN,SOLARSURFACETEMPERATURE5800KTEMPERATUREREQUIREDFORFUSION10MILLIONKFUSIONCANONLYOCCURATCOREOFTHESUNCANWEUNDERSTANDANDDESCRIBETHECONDITIONSINSIDETHESUNUSETHEORETICALMODELSSTARTWITHWELLKNOWNPRINCIPLESANDLAWSOFPHYSICS,MODELSOFTHESUN,OBSERVATIONALFACT1THESUNDOESNOTCHANGESIZEOVERLONGPERIODSOFTIME,KEEPSITSSHAPEQUITEWELLPRINCIPLEOFHYDROSTATICEQUILIBRIUM流體靜力學(xué)PRESSUREANDGRAVITYMAINTAINABALANCE,HYDROSTATICEQUILIBRIUM流體靜力學(xué)平衡,,,MODELSOFTHESUN,CONCLUSIONSPRESSUREINCREASESWITHDEPTHTEMPERATUREINCREASESWITHDEPTH,MODELSOFTHESUN,OBSERVATIONALFACT2THESUNDOESNOTHEATUPORCOOLDOWNOVERLONGPERIODSOFTIME,KEEPSITSTEMPERATUREQUITEWELLPRINCIPLEOFTHERMALEQUILIBRIUM熱平衡ENERGYGENERATIONANDENERGYTRANSPORTMAINTAINABALANCE,MODELSOFTHESUN,MODESOFENERGYTRANSPORTHEATCONDUCTION?VERYINEFFICIENTFORGASESCONVECTION‘CIRCULATIONOFFLUIDS’,UPWELLINGOFHOTGASESRADIATIVEDIFFUSIONPHOTONSCARRYINGAWAYENERGY,CONVECTION,,,,HOTBLOBRISES,,PHOTONRANDOMWALK,,,MODELSOFTHESUN,MODELSOFTHESUN,CONSTRUCTCOMPUTERMODELTODESCRIBESTATEOFSOLARMATERIALFROMCORETOATMOSPHEREHOWCANWETESTTHOSEMODELSDOTHEYDESCRIBETHEINTERIOR內(nèi)部WELLHOWCANWE‘SEE’INTOTHESUN,恒星的內(nèi)部結(jié)構(gòu),熱平衡THERMALEQUILIBRIUM能量傳輸?shù)娜N形式輻射、傳導(dǎo)與對(duì)流。太陽核心區(qū)產(chǎn)生的能量主要通過輻射與對(duì)流向外傳遞。,輻射RADIATION輻射傳熱恒星內(nèi)部的冷物質(zhì)通過吸收熱區(qū)的光子而加熱。輻射平衡如果恒星內(nèi)部產(chǎn)生的能量全部由輻射向外傳遞，則稱恒星處于輻射平衡。輻射平衡下的溫度梯度為其中K為不透明度系數(shù)。,不透明度來源電子束縛束縛躍遷（原子吸收線）電子束縛自由躍遷（光致電離）電子自由自由躍遷（軔致輻射）不透明度對(duì)恒星結(jié)構(gòu)的影響K↓→DL↑→TC↓→P↓→R↓→K↑K↑→TC↑→P↑→R↑→K↓,對(duì)流CONVECTION氣體在冷熱區(qū)域之間的大規(guī)模的循環(huán)流動(dòng)產(chǎn)生對(duì)流的物理?xiàng)l件隨著恒星內(nèi)部的不透明度或產(chǎn)能率增大，輻射溫度梯度值增大，輻射不再是傳遞能量的有效方式，或輻射平衡是不穩(wěn)定的，這時(shí)在恒星內(nèi)部產(chǎn)生對(duì)流。對(duì)流傳熱的物理過程熱氣體膨脹上升，冷卻后下沉，形成物質(zhì)流動(dòng)的循環(huán)和熱量的傳遞。對(duì)流不僅傳遞能量，還起著混合物質(zhì)的作用。對(duì)流平衡下的溫度G絕熱指數(shù),3物態(tài)PHYSICALSTATE,氣體內(nèi)部的總壓強(qiáng)主要由兩部分組成氣體粒子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)和光子產(chǎn)生的輻射壓強(qiáng)P＝PG＋PRAD非簡(jiǎn)并氣體NONDEGENERATEGAS理想氣體狀態(tài)方程PG＝NKT＝RKT/MMH其中M平均分子量，MHH原子質(zhì)量對(duì)完全電離等離子體PG＝RKT2X＋3Y/4＋Z/2/MH輻射壓PRAD＝AT4/3,簡(jiǎn)并氣體DEGENERATEGAS1電子簡(jiǎn)并條件高密、低溫。2電子簡(jiǎn)并壓的物理成因PAULI不相容原理電子不可能占據(jù)兩個(gè)相同的能態(tài)HEISENBERG測(cè)不準(zhǔn)原理△X△PX＞H3電子簡(jiǎn)并壓非相對(duì)論性電子（VENERGYRADIATEDINTOSPACEMAXIMUMCONTRACTIONTIME25MILLIONYEARSONLYIMPORTANTATVERYEARLYSTAGEBIRTHOFSUN,可能的能源1化學(xué)反應(yīng)CHEMICALREACTION2HO→H2OEΤ≤30YR2引力收縮GRAVITATIONALCONTRACTION輻射→壓力↘→收縮→溫度↗→輻射ΤGM⊙2/R⊙L⊙107YR,LORDKELVIN,HVONHEMLHOLTZ,ANEWENERGYSOURCE,PROBLEMNEEDMOREENERGYRELEASEDPERATOMSOLUTIONALBERTEINSTEINEMC2MMASS,CSPEEDOFLIGHT,EENERGYMASSANDENERGYAREEQUIVALENTWHYDOESTHATHELPSPEEDOFLIGHTISALARGENUMBER,熱核聚變反應(yīng)THERMALNUCLEARFUSION,核子1核子2?核子3能量質(zhì)量虧損核子1質(zhì)量核子2質(zhì)量核子3質(zhì)量熱核聚變反應(yīng)要求粒子處于高溫高密狀態(tài),SIRARTHURSEDDINGTON,,COULOMBBARRIERFORCHARGEDPARTICLEREACTIONS,熱核反應(yīng)原理,EINSTEIN質(zhì)量能量關(guān)系E＝MC2原子核結(jié)合能Q＝ZMP＋NMN－MZ,NC2/AZ核電荷數(shù)（原子序數(shù)），N中子數(shù)A＝Z＋N原子量FE元素具有最大的結(jié)合能,結(jié)合能較小的原子核聚變成結(jié)合能較大的原子核會(huì)釋放能量。,THERMONUCLEARFUSION,TURNINGMASSINTOENERGYTRANSFORMINGHYDROGENINTOHELIUMMASSBALANCE41HATOMS6693X1027KG14HEATOM6645X1027KGMASSLOST0048X1027KGEXTREMELYEFFICIENTPROCESSFUSING1KGOFHYDROGENRELEASESSAMEENERGYASBURNING20,000METRICTONSOFCOAL,H燃燒HBURNING,41H→4HEEENEE＝4MH－MHEC2≈4105ERG燃燒效率H≈07,質(zhì)子－質(zhì)子鏈PROTONPROTONCHAINFORSTARSWITHM＜11M⊙PPI①1H1H→2HENE②2H1H→3HEG③3HE3HE→4HE21H,2碳氮氧循環(huán)CNOCYCLEFORSTARSWITHM＞11M⊙①12C1H→13NG②13N→13CENE③13C1H→14NG④14N1H→15OG⑤15O→15NENE⑥15N1H→12C4HE,,質(zhì)子質(zhì)子鏈與碳氮氧循環(huán)核反應(yīng)率的比較,T4,T17,恒星如何維持穩(wěn)定的核燃燒,恒星內(nèi)部的核反應(yīng)速率對(duì)溫度十分敏感，E∝T4PP,T17CNO恒星是穩(wěn)定的氣體球，其內(nèi)部任意一點(diǎn)必須維持流體靜力學(xué)平衡。（向內(nèi)的）重力?（向外的）壓力差T↑→E↑→P↑→R↑→T↓,比H更重的元素的燃燒,HE燃燒3A反應(yīng)T＞108K34HE→12CG①4HE4HE?8BE②8BE4HE→12CG,碳燃燒M＞3M⊙12C12C→24MGΓ→23NAP→20NE4HE→23MGN→16O24HE,氧燃燒12O12O→32S?！?1PP→28SI4HE→31SN→24MG24HE,硅燃燒28SI28SI→56NIΓ56NI→56FE2E2ΝE,,,,T,當(dāng)恒星內(nèi)部形成FE后，由于FE的聚變反應(yīng)吸熱而不是放熱，恒星內(nèi)部的熱核反應(yīng)由此停止，形成洋蔥狀的結(jié)構(gòu)。,恒星質(zhì)量光度關(guān)系的解釋,質(zhì)量越大的恒星引力越大?流體靜力學(xué)平衡要求內(nèi)部壓強(qiáng)越大?狀態(tài)方程表明內(nèi)部溫度越高?產(chǎn)能率越高?光度越高,恒星的結(jié)構(gòu)與演化,由于核反應(yīng)的進(jìn)行，恒星內(nèi)部的化學(xué)組成發(fā)生變化，如經(jīng)過DT時(shí)間H元素豐度的變化為DX∝EDT。將新的化學(xué)組成作為初始條件重新代入上述方程組求解，得到恒星在時(shí)間DT后的結(jié)構(gòu)。依次類推，可以求得恒星的結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化，即恒星的演化。,

簡(jiǎn)介：天文學(xué)發(fā)展,第1講天文學(xué)發(fā)展史第2講光與天文望遠(yuǎn)鏡第3講天體的視運(yùn)動(dòng),第1講天文學(xué)發(fā)展史,本講內(nèi)容,引言中國古代天文學(xué)成就（簡(jiǎn)介）古希臘天文學(xué)天文學(xué)的發(fā)展期哥白尼、第谷、開普勒和伽利略牛頓的萬有引力定律愛因斯坦的相對(duì)論,星座（星宿、星宮）赤道坐標(biāo)系太陽黑子公元前140年，歐洲（807年）日食約4000年前，650次（春秋戰(zhàn)國元末1368年）彗星、流星和隕石新星和超新星古代天文研究古代天文儀器張衡、祖沖之、一行、沈括、郭守敬等,1。古希臘的地球中心說,從亞里斯多德到托勒密的地球中心學(xué)說古希臘人首先采用觀測(cè)和模型解釋宇宙內(nèi)在的邏輯性和系統(tǒng)性大約2000年,畢達(dá)哥拉斯的宇宙觀,PYTHAGOREAN（569475BC）總結(jié)出關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)的3個(gè)常識(shí)同心圓軌道行星、太陽、月亮和恒星都在完美的同心圓軌道上運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)行星、太陽、月亮和恒星都在作勻速圓周運(yùn)動(dòng)地球中心地球處于所有天體運(yùn)動(dòng)的正中心,行星的運(yùn)動(dòng)難題,相對(duì)于背景恒星，行星為什么是“流浪漢”（需數(shù)月觀測(cè)）順行向東逆行向西逆行時(shí)行星變亮,在地球?yàn)樾行沁\(yùn)動(dòng)靜止中心的錯(cuò)誤思想指引下，古希臘人對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)做出了幾何解釋，特別是“詭異”的逆行和亮度變化,科學(xué)鼻祖亞里斯多德,ARISTOTLE384322BC可能是歷史上對(duì)多個(gè)學(xué)科（科學(xué)，神學(xué)，哲學(xué)等等）最具影響力的人物他的思想不可挑戰(zhàn)長(zhǎng)達(dá)幾乎2000年之久，直到,亞里斯多德地球中心學(xué)說,天體鑲嵌在55個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度不同的同心水晶球?qū)由?，每個(gè)球?qū)幼鲃蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，地球處于中心“原動(dòng)力”使最外層天球勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并一層一層向內(nèi)傳遞，導(dǎo)致所有天體的轉(zhuǎn)動(dòng),不能解釋行星的逆行和亮度變化,本輪EPICYCLES解釋行星逆行與變亮,行星不是固定在同心球?qū)樱ň啠┥?，而是固定在本輪上，但是本輪固定在同心球?qū)由媳据喼行暮捅据喖葱行蔷赝环较蜃鲃蛩賵A周運(yùn)動(dòng),本輪,均輪,需要多個(gè)本輪,在某些情況下，本輪套本輪實(shí)際模型本輪中心作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但不圍繞均輪的中心，其圍繞中心偏離均輪的中心,PTOLEMY‘SGEOCENTRICUNIVERSE托勒密的地球中心學(xué)說,提出完備的以地球?yàn)橹行牡挠钪嬲摻忉屝行堑哪嫘泻土炼茸兓?，且依然維持所有天體的運(yùn)動(dòng)都是勻速圓周運(yùn)動(dòng)天體是完美的，內(nèi)稟特征（如亮度）不變地球是宇宙的中心,PTOLEMY85165CE,行星皆以本輪的軌跡運(yùn)動(dòng)，而本輪中心依附均輪的大正圓繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)水星、金星的本輪中心和地球及太陽的中心永遠(yuǎn)連成一條直線?水星、金星與太陽幾乎同升同落，但不能解釋金星的圓缺眾星則依附在一個(gè)最外層的大天球上,本輪,西方思想停滯的中世紀(jì),托勒密于公元150年在長(zhǎng)達(dá)13卷名為ALMAGESTTHEGREATEST天文學(xué)大成/至大論）的巨著中發(fā)表了他的地球中心說這個(gè)理論所預(yù)測(cè)的行星位置和實(shí)際位置的誤差在數(shù)度之內(nèi)，因此主宰西方世界約1500年之久阿拉伯伊斯蘭文明興起,2。天文學(xué)的發(fā)展期,哥白尼太陽中心說，發(fā)展的起點(diǎn)（首次揭示真實(shí)）第谷（布拉赫）杰出的觀測(cè)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律；理論直覺伽利略“首次”使用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天空1609，他的天文與物理發(fā)現(xiàn)徹底顛覆了古希臘學(xué)說,COPERNICUS’SHELIOCENTRICUNIVERSE哥白尼的太陽中心學(xué)說,,NICOLAICOPERNICUS14731543POLAND,對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)單解釋,逆行小軌道行星（地球）比大軌道行星（火星）繞日公轉(zhuǎn)得更快亮度變化行星到地球的距離在變化,哥白尼學(xué)說的意義,亞里斯多德體系的3個(gè)主要錯(cuò)誤觀點(diǎn)1。中心；2。運(yùn)動(dòng)；3。物質(zhì)哥白尼挑戰(zhàn)了1，但沒有挑戰(zhàn)2，且隱含了3革命掉地球是太陽系的中心但仍假設(shè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)（行星軌道實(shí)際上是橢圓）仍不能解釋行星運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)?需要本輪，但與托勒密體系相比，因?yàn)樘栐谥行?，所以大多?shù)情形只需很少的本輪由于托勒密體系是教堂根深蒂固的教條，而且日心說預(yù)測(cè)天體運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和地心說不相上下，所以并不為當(dāng)時(shí)的人普遍接受。但拉開了現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)展的序幕，開普勒、伽利略以及牛頓的工作徹底摧毀了亞里斯多德思想體系,薩摩斯島的亞利斯塔克,SAMOS薩摩斯島的ARISTARCHUS亞利斯塔克，310230BC）早在哥白尼之前就提出了太陽中心說由于觀測(cè)不支持地球在運(yùn)動(dòng)，他的模型當(dāng)時(shí)是不被接受的，直到哥白尼再次提出了太陽中心說,URANIBURG,第谷布拉赫TYCHOBRAHE15461601的杰出觀測(cè),丹麥貴族、受寵天文堡、煉金屬士失寵，1588，布拉格，與開普勒（因戰(zhàn)爭(zhēng)）偉大會(huì)晤禮節(jié),第谷布拉赫的重要天文貢獻(xiàn),在望遠(yuǎn)鏡發(fā)明之前，做了最好的天文儀器和最精確的觀測(cè)對(duì)行星特別是火星的觀測(cè)為開普勒建立正確的太陽系模型提供了至關(guān)重要的數(shù)據(jù)1572發(fā)現(xiàn)一顆超新星，現(xiàn)為第谷超新星（遺跡）1577發(fā)現(xiàn)一顆彗星恒星視差不能很好理解自己所得觀測(cè)數(shù)據(jù)的意義曾提出流行一時(shí)的太陽系模型地球?yàn)橹行?，太陽繞地球轉(zhuǎn)，但行星繞太陽轉(zhuǎn),開普勒J(rèn)OHANNESKEPLER15711630行星運(yùn)動(dòng)定律（理論直覺）,生于德國，貧困多病，聰明，獎(jiǎng)學(xué)金，路德教會(huì)任職；學(xué)習(xí)哥白尼學(xué)說為逃避30年戰(zhàn)爭(zhēng)，移居布拉格，成為布拉赫的助手利用完備的火星數(shù)據(jù)，于1605發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)定律（1609發(fā)表）開普勒式望遠(yuǎn)鏡,開普勒第一定律軌道形狀,所有行星皆以橢圓軌道環(huán)繞太陽運(yùn)行，而太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,在地球繞太陽公轉(zhuǎn)過程中，日地距離連續(xù)變化,PERIHELION近日點(diǎn)APHELION遠(yuǎn)日點(diǎn),開普勒第二定律行星速度,行星和太陽的（假想）連線在相同的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積?行星越接近太陽則運(yùn)行速度越快,近日點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)最快遠(yuǎn)日點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)最慢,開普勒第三定律軌道周期,行星公轉(zhuǎn)周期的平方和其到太陽的平均距離的立方成正比公轉(zhuǎn)周期2常數(shù)X平均距離3公式中的常數(shù)適用于行星以及一切環(huán)繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造或天然物體,P2R3公轉(zhuǎn)周期平方之比等于半長(zhǎng)軸立方之比軌道半長(zhǎng)軸越大，則公轉(zhuǎn)周期越大距太陽最近的水星繞太陽一周僅需88天冥王星公轉(zhuǎn)周期248年,,土星木星火星地球金星水星,開普勒猜測(cè)太陽對(duì)行星的磁吸引開普勒三定律適用于由于引力而造成的繞任何物體轉(zhuǎn)動(dòng)的任何物體的軌道運(yùn)動(dòng),伽利略望遠(yuǎn)鏡與運(yùn)動(dòng)學(xué)定律,GALILEOGALILEI15641642,意大利天文學(xué)家與物理學(xué)家（現(xiàn)代天文學(xué)和物理學(xué)之父。愛因斯坦如是說）提供了證明哥白尼學(xué)說至關(guān)重要的天文觀測(cè)奠定了正確理解物體在地球表面運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)和引力的基礎(chǔ),望遠(yuǎn)鏡不是伽利略發(fā)明的，荷蘭商人發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡伽利略是“第一個(gè)”1609年使用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天空的人，首次利用儀器增強(qiáng)人類的天文觀測(cè)能力,伽利略與望遠(yuǎn)鏡,伽利略的主要天文發(fā)現(xiàn),月球上有山脈地形，有隕坑，命名環(huán)形山太陽黑子，且運(yùn)動(dòng)?太陽自轉(zhuǎn)這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)證明天空并非完美繞木星旋轉(zhuǎn)的4顆衛(wèi)星（現(xiàn)稱為伽利略衛(wèi)星），表明宇宙有其它“中心”，地球不是唯一的轉(zhuǎn)動(dòng)中心金星亦有盈虧（月相），證明它必繞太陽運(yùn)行，而不是本輪。因此支持哥白尼體系，否定托勒密體系,伽利略的落體實(shí)驗(yàn),距離與時(shí)間的平方成正比著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)可能是不真實(shí)的?？梢钥隙ǖ氖琴だ岳斫饬似渲械脑?，可能作了類似的斜面實(shí)驗(yàn)來理解物體的運(yùn)動(dòng)定律引力產(chǎn)生的加速度與物體的質(zhì)量無關(guān)是牛頓引力理論的基礎(chǔ),慣性概念,對(duì)物理學(xué)的最大貢獻(xiàn)也許是關(guān)于慣性的概念除非施加外力，運(yùn)動(dòng)物體具有的慣性使它保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)慣性概念是牛頓定律的基石，其本身成為牛頓第一定律,伽利略晚年被迫公開放棄哥白尼觀點(diǎn),哥白尼和開普勒沒有真正引起教會(huì)的重視伽利略挑戰(zhàn)了教堂的權(quán)威（亞里斯多德的宇宙觀）。宗教裁判所定罪為“研究科學(xué)”，被終身監(jiān)禁（10年）。“畢竟地球還在轉(zhuǎn)動(dòng)”真理與權(quán)威沖突的一個(gè)悲劇,3。牛頓的引力理論SIRISAACNEWTON16421727,最偉大的科學(xué)家之一，25歲前完成主要科學(xué)貢獻(xiàn)微積分用數(shù)學(xué)描述物理運(yùn)動(dòng)學(xué)三定律萬有引力定律光的微粒理論制造第一個(gè)反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理教授，神學(xué)家，煉金屬士，造幣廠長(zhǎng)，皇家學(xué)會(huì)主席，議員,劍橋大學(xué)的三一學(xué)院,牛頓運(yùn)動(dòng)學(xué)三定律,慣性定律FMA作用力與反作用力,,萬有引力定律和蘋果的故事,月球,,萬有引力定律,萬物皆有吸引萬有引力常數(shù)很小，當(dāng)物體質(zhì)量很小時(shí)，它們之間的引力便微不足道看不到日常物體的相互吸引，例如兩個(gè)人由于萬有引力而相互碰撞,有關(guān)引力有趣的例子,人和木星對(duì)你的引力基本相同嬰兒出生醫(yī)生護(hù)士PK星座喜馬拉雅山使物斜立（19世紀(jì)末英探險(xiǎn)家）采礦金屬密度大于大多數(shù)巖石密度低引力零引力,雙體系統(tǒng)的質(zhì)心,,兩種極端情況,M1M2，體系的質(zhì)心基本位于M1的質(zhì)心，即太陽系情況太陽位于一個(gè)焦點(diǎn)上“不動(dòng)”，而行星環(huán)繞它在轉(zhuǎn)動(dòng)M1M2，質(zhì)心距離M1和M2相等，M1和M2同繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)，雙（恒）星多近似為此情況,兩體近似,地球的橢圓軌道假設(shè)宇宙中只有太陽和地球，地球繞它們的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)實(shí)際情況是，萬有引力定律表明地球不僅與太陽相互作用，而且也與宇宙中的其它質(zhì)量相互作用月亮，其它行星，小行星和彗星，遙遠(yuǎn)的恒星計(jì)算行星軌道可用兩體近似太陽質(zhì)量遠(yuǎn)大于行星和小天體；其它恒星距離太遠(yuǎn),引力攝動(dòng)和新行星的預(yù)言,其它質(zhì)量對(duì)兩體近似的偏離稱為引力攝動(dòng)，通過仔細(xì)觀測(cè)也有重要作用。如果考慮了所有已知行星對(duì)某顆行星的引力攝動(dòng)后，這顆行星的運(yùn)動(dòng)仍偏離預(yù)言，可能有兩種選擇另有未被發(fā)現(xiàn)的天體攝動(dòng)所觀測(cè)行星的軌道萬有引力定律需要修正（廣義相對(duì)論）根據(jù)牛頓萬有引力定律，天文學(xué)史上恰好給出了這兩種情況,1。海王星的發(fā)現(xiàn),1781年，英國天文學(xué)家威廉赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星發(fā)現(xiàn)天王星的軌道預(yù)言和實(shí)際觀測(cè)不一致1845，亞當(dāng)斯與勒威耶預(yù)言在天王星的軌道以外還有一顆未知的大行星1846，德國柏林天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)伽勒發(fā)現(xiàn)海王星,,2。牛頓引力攝動(dòng)以外的效應(yīng),萬有引力定律的偉大是顯而易見的，仔細(xì)的計(jì)算越來越精確解釋了行星的軌道以至于任何軌道觀測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)言的偏離都被認(rèn)為是太陽系中“不可見”質(zhì)量的證據(jù)但是觀測(cè)到的水星軌道的不規(guī)則卻是假設(shè)一個(gè)新行星所產(chǎn)生的引力攝動(dòng)所不能解釋的。所假設(shè)的新行星，祝融星VULCAN，也是不存在的20世紀(jì)初，愛因斯坦的廣義相對(duì)論發(fā)展了牛頓的萬有引力定律,水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng),5600角秒/100年（金星等）引力攝動(dòng)解釋5557角秒愛因斯坦廣義相對(duì)論解釋另外的43角秒（太陽附近強(qiáng)引力）早期愛因斯坦廣義相對(duì)論的重要證據(jù)所有其它行星軌道的進(jìn)動(dòng)可用牛頓引力攝動(dòng)解釋,4。愛因斯坦的相對(duì)論,牛頓運(yùn)動(dòng)學(xué)定律的適用范圍低速（速度遠(yuǎn)小于光速）可指導(dǎo)飛船經(jīng)過幾年飛行幾十億千米到達(dá)目的地的誤差僅有幾分鐘牛頓萬有引力定律適用于弱引力場(chǎng)，例如太陽系（水星除外）,高速和強(qiáng)引力場(chǎng),高速（V01C）情況下會(huì)發(fā)生什么新現(xiàn)象強(qiáng)引力場(chǎng)的時(shí)空性質(zhì)如何愛因斯坦ALBERTEINSTEIN18791955對(duì)空間和時(shí)間中的運(yùn)動(dòng)和引力做出了新的詮釋狹義相對(duì)論SPECIALRELATIVITY1905光電效應(yīng)，質(zhì)能方程，布朗運(yùn)動(dòng)（1905）廣義相對(duì)論GENERALRELATIVITY1915,狹義相對(duì)論,基本物理學(xué)定律不依賴于實(shí)驗(yàn)者的位置和運(yùn)動(dòng)靜止的實(shí)驗(yàn)者和在勻速直線運(yùn)動(dòng)火車或火箭中的實(shí)驗(yàn)者得到相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果勻速直線運(yùn)動(dòng)火車或火箭中的實(shí)驗(yàn)室是封閉的，那么沒有實(shí)驗(yàn)可以證明實(shí)驗(yàn)者在運(yùn)動(dòng)光速不變光速和測(cè)量者的相對(duì)速度無關(guān)假設(shè)火箭速度C/2，靜止觀測(cè)者和火箭上的觀測(cè)者測(cè)量到的光速相同，而不是15倍火箭速度光速要得到相同的光速（距離/時(shí)間），兩個(gè)觀測(cè)者對(duì)距離和時(shí)間的理解必定不同,相對(duì)論的意義,所有運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)于一個(gè)選定的參考系，這正是愛因斯坦相對(duì)論中“相對(duì)”的真正含義長(zhǎng)度、時(shí)間和質(zhì)量依賴觀測(cè)者相對(duì)于所選定的參考系的運(yùn)動(dòng)處于不同運(yùn)動(dòng)（參考系）中的觀測(cè)者在各自的參考系中如果要得到相同光速的唯一辦法是他們的“米”和“秒”不同，即長(zhǎng)度和時(shí)間是相對(duì)量,狹義相對(duì)論效應(yīng)（1，2）,對(duì)于高速勻速運(yùn)動(dòng)的物體，一個(gè)靜止的觀測(cè)者將會(huì)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)度收縮LENGTHCONTRACTION尺子變短時(shí)間膨脹TIMEDILATION時(shí)鐘變緩但是，處于高速運(yùn)動(dòng)物體內(nèi)的觀測(cè)者將看到其內(nèi)部的長(zhǎng)度和時(shí)間都是正常的但其外部世界的長(zhǎng)度收縮和時(shí)鐘變緩,光速不變,狹義相對(duì)論表明光速最大，光速是任何力（引力）所引起的最大速度但是牛頓的引力理論暗示光速可無限大，因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)物體靠近時(shí)引力將連續(xù)變?yōu)闊o限大,宇宙射線COSMICRAYS極好的例子,宇宙射線（極高能高速粒子，多為質(zhì)子）在通過地球大氣外層時(shí)產(chǎn)生大量做相對(duì)論速度運(yùn)動(dòng)0995C的Μ介子Μ介子壽命22106S，最多穿行600米。但它們卻在穿越100千米后到達(dá)地球表面這是因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)于我們的運(yùn)動(dòng)速度接近光速，因此它們內(nèi)部的時(shí)鐘（相對(duì)于靜止的我們）比靜止Μ介子的時(shí)鐘慢得多但是在快速運(yùn)動(dòng)Μ介子的參考系中，其時(shí)鐘運(yùn)轉(zhuǎn)正常，其壽命仍為22106S（大氣層厚度縮短）,物質(zhì)能量,物質(zhì)和能量可以互相轉(zhuǎn)換能量和物質(zhì)等效愛因斯坦質(zhì)能方程能量質(zhì)量光速2EMC2靜止能量；靜止質(zhì)量,狹義相對(duì)論效應(yīng)（3）,對(duì)于勻高速運(yùn)動(dòng)的物體，一個(gè)靜止的觀測(cè)者將會(huì)發(fā)現(xiàn)3物體的質(zhì)量增加,洛侖茲變換,狹義相對(duì)論的3個(gè)“詭異”效應(yīng)只有在速度大于01C時(shí)才能察覺諸多實(shí)驗(yàn)已經(jīng)驗(yàn)證狹義相對(duì)論的正確性,你身體的能量甚至可以“巨大無比”,四維時(shí)空FOURDIMENSIONALSPACETIME,時(shí)間和空間是相對(duì)于觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)的，且不互相獨(dú)立時(shí)間和空間在一起構(gòu)成四維時(shí)空（三維空間和一維時(shí)間）這不奇怪宇宙距離以光年為單位一個(gè)事件既有發(fā)生的時(shí)間也有發(fā)生的地點(diǎn)，事件是發(fā)生在時(shí)空里的,廣義相對(duì)論GENERALRELATIVITYGR,愛因斯坦把狹義相對(duì)論發(fā)展為包括引力和非勻速（加速度）運(yùn)動(dòng)的情況，即廣義相對(duì)論。這是受到兩種方法測(cè)量到相同質(zhì)量的啟發(fā),FMA,M低抗運(yùn)動(dòng)改變加速度，慣性）的大小的量度,M所感受到的吸引力的大小的量度,這正是伽利略發(fā)現(xiàn)所有物體都以相同加速度下落的推論?引力可等效于加速度,,“愛因斯坦的電梯實(shí)驗(yàn)”,靜止在地球表面G98M/S2,無引力場(chǎng)中向上加速度AG98M/S2,兩個(gè)電梯中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同小球下落的加速度都是98M/S2,等效原理EQUIVALENCEPRINCIPLE,“在一個(gè)封閉的小空間內(nèi)沒有實(shí)驗(yàn)?zāi)軈^(qū)分引力場(chǎng)和等效的勻加速度”等效原理是廣義相對(duì)論的基石,失重與超重,失重（因地球引力）自由落體的電梯中遠(yuǎn)離任何天體（零引力場(chǎng)）的電梯中沒有實(shí)驗(yàn)?zāi)軈^(qū)分以上兩種情況地球引力場(chǎng)中電梯加速向上?超重,,光線彎曲LIGHTBENDING,等效原理?光線在強(qiáng)引力場(chǎng)中要彎曲,三種情況下，電梯外的觀測(cè)者均看到光沿水平方向運(yùn)動(dòng),,引力是時(shí)空的彎曲,時(shí)空兩點(diǎn)之間光走最短距離。如果空間彎曲，則光線彎曲加速度?光線彎曲加速度?引力愛因斯坦假設(shè)所謂的引力其實(shí)就是時(shí)空彎曲的結(jié)果,月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng),牛頓力學(xué)月球受到地球的引力廣義相對(duì)論地球質(zhì)量扭曲其附近的時(shí)空，月球在不平坦的時(shí)空以最自然的方式運(yùn)行，即繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的曲線,引力時(shí)空彎曲的觀測(cè)證據(jù),預(yù)言光線彎曲從大質(zhì)量天體附近經(jīng)過的光線要彎曲。質(zhì)量越大，彎曲程度越大日全食提供了極好的觀測(cè)驗(yàn)證機(jī)會(huì)（愛丁頓）,WHOISGREATER,NEWTONTHEORYOFGRAVITYANDTHETOOLCALCULUS,儀器與實(shí)驗(yàn)EINSTEINTHEORYOFRELATIVITY,NOTTOOL張量分析,WHONEXTONE,時(shí)代在召喚,一個(gè)世紀(jì)以前的兩朵烏云“以太”與“黑體譜”－導(dǎo)致了世紀(jì)性的成果相對(duì)論與量子力學(xué)本世紀(jì)初天文學(xué)乃至整個(gè)物理學(xué)正面臨著嶄新的挑戰(zhàn)，即暗能量和暗物質(zhì)這兩大朵“烏云”會(huì)導(dǎo)致什么上世紀(jì)初愛因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論。時(shí)代在召喚更偉大的科學(xué)家，暗物質(zhì)與暗能量也許正在呼喚新的”EINSTEIN”“MOND（修正的牛頓引力）PK暗物質(zhì)暗能量”,擴(kuò)展閱讀,天文學(xué)簡(jiǎn)史（牛津通識(shí)讀本）霍斯金MICHAELHOSKIN著、陳道漢譯，譯林出版社，201006出版天文學(xué)簡(jiǎn)史G伏古勒爾著，羅玉君、李珩譯，中國人民大學(xué)出版社201004出版劍橋插圖天文學(xué)史霍斯金主編，江曉原等譯，山東畫報(bào)出版社，2003年3月出版科學(xué)世界2010年第9/10期，時(shí)空幻象深入淺出介紹相對(duì)論的時(shí)空觀科學(xué)世界2012年第2期光速不變,

簡(jiǎn)介：天文學(xué)概論（公共選修課教程）,隴東學(xué)院人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)張建香ZHANGJIANXIANG_67163COM,參考書目,蘇宜天文學(xué)新概論M．武漢華中科技大學(xué)出版社，2002洪韻芳天文愛好者手冊(cè)M．成都四川辭書出版社，1999胡中為．普通天文學(xué)M．南京南京大學(xué)出版社，2003CAMILLEFLAMMARION大眾天文學(xué)M．桂林廣西師范大學(xué)出版社，2002劉學(xué)富．基礎(chǔ)天文學(xué)M．北京高等教育出版社，2004葉壬癸．天文知識(shí)選講M．北京科學(xué)出版社，2002．吳鑫基，溫學(xué)詩．現(xiàn)代天文學(xué)十五講M．北京北京大學(xué)出版社，2005．卞德培．第十大行星之謎M．長(zhǎng)沙湖南教育出版社，1999．卞德培，張?jiān)獤|．生活中的天文學(xué)M．北京人民出版社，1997．胡中為，嚴(yán)家榮．星空觀測(cè)指南M．南京南京大學(xué)出版社，2003．張明昌．天體演化M．南京南京大學(xué)出版社，1997．,王士舫，董自勵(lì)．科學(xué)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史M．北京北京大學(xué)出版社，2005王玉民．天上人間中國星座的故事M．北京群言出版社，2004．姜曉原．歷史上的星占學(xué)M．上海上?？萍冀逃霭嫔?，2001．中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)．空間技術(shù)M．上海上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1994聶云．太空風(fēng)云秘錄M．北京當(dāng)代世界出版社，1998中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)．空間技術(shù)M．上海上海科學(xué)技術(shù)出版社，1994石磊．神劍搏蒼穹航天科技M．北京北京理工大學(xué)出版社，2002．王艷梅．神舟內(nèi)部報(bào)告來自中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心M．北京新世界出版社，2005．約翰皮爾盧米．黑洞M．湖南湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1997．,§1緒論,知道什么是天文學(xué)及其研究對(duì)象。知道天文學(xué)的主要分類和發(fā)展概況。了解天文學(xué)基本概念（如尺度、亮度、角度、物理性質(zhì)的描述等）。,一、簡(jiǎn)述天文學(xué),“三代以上，人人皆知天文?！鳖櫻孜淇脊虐l(fā)現(xiàn)距今6400多年前的青龍、白虎、北斗的星象圖案,,1、天文學(xué)是最古老的自然學(xué)科,天文學(xué),哲學(xué),物理學(xué),數(shù)學(xué),光學(xué),量子力學(xué),航海,,歷法,航空,航天,軍事,歷史,,,,,,,,,,,,,,,天文學(xué)是研究天體和宇宙的科學(xué),天體地球及大氣層以外的物體，包括日月星辰和人造天體在內(nèi)，大氣層以外為主。,宇宙是全部時(shí)間、空間和所有天體的總稱,天文學(xué)研究天體的位置、分布、運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)、化學(xué)組成、相互關(guān)系及演化規(guī)律,“天地四方曰宇，往古今來曰宙?！睉?zhàn)國尸佼,2、天文學(xué)基本概念,二、天文學(xué)的研究對(duì)象,天文學(xué)研究天體的位置、分布、運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)、化學(xué)組成、相互關(guān)系及演化規(guī)律。,天體恒星、行星、小行星、彗星、流星體、衛(wèi)星、星團(tuán)、星云、星際物質(zhì)（行星際物質(zhì)）、星系、輻射帶、磁層、引力場(chǎng),注意天文和氣象是有很大區(qū)別的,天文學(xué)分支,天文學(xué),天體測(cè)量學(xué),天體力學(xué),天體物理學(xué),,天體測(cè)量學(xué),球面天文學(xué),方位天文學(xué),實(shí)用天文學(xué),天文地球動(dòng)力學(xué),攝動(dòng)理論,天體力學(xué)數(shù)值,天體力學(xué)定性理論,天文動(dòng)力學(xué),歷書天文學(xué),自轉(zhuǎn)理論,實(shí)測(cè)天體物理學(xué),理論天體物理學(xué),太陽物理學(xué),太陽系物理學(xué),恒星物理學(xué),恒星天文學(xué),星系天文學(xué),宇宙學(xué),宇宙化學(xué),高能天體物理學(xué),天體演化學(xué),空間天文學(xué),射電天文學(xué),,,,天文學(xué)基礎(chǔ)要講述的內(nèi)容,星座天球坐標(biāo)系日、地、月及太陽系基礎(chǔ)行星系統(tǒng)和行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)間和歷法恒星星云、星團(tuán)和星系望遠(yuǎn)鏡天文學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史中國古代星座空間探測(cè)和航天技術(shù),三、天文學(xué)的尺度、物理量和單位,1、時(shí)間時(shí)、分、秒秒是銫133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)輻射9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間。,2、質(zhì)量1875年至今以鉑銥合金制成的國際千克原器為標(biāo)準(zhǔn),3、長(zhǎng)度米是光在真空中1/299792458秒的時(shí)間間隔所經(jīng)路程的長(zhǎng)度,天文單位（AU）1AU149597871011M光年（LY）1LY9460731015M63240AU秒差距（PC）1PC206265AU≈326LY,109納（毫微）N106微Μ103毫M102厘C101分D103千K106兆（百萬）M109吉（千兆）G1012太T,數(shù)目的表示、中文讀音和符號(hào),4、星等是衡量天體光度的量。5、光度恒星或其它天體光源的輻射量6、角距是由一定點(diǎn)到兩物體之間所量度的夾角7、體積物體在三維空間所占有的空間8、波長(zhǎng)指波在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)傳播的距離；9、頻率單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),各類客體的差異,天體系統(tǒng),太陽系,其它恒星（系）,星云,星團(tuán),仙女座星系,銀河系,大麥云,其它成員星系,其它星系群,室女座星系團(tuán),其它星系團(tuán),后發(fā)座超星系團(tuán),其它超星系團(tuán),地月系,其它行星系,其它太陽系天體,,,,,,,,,,,小麥云,,,,,,,,本星系群,,,,,,,本超星系團(tuán),,,,,總星系,,四、天文學(xué)的歷史跨越,計(jì)算機(jī)技術(shù)和空間天文學(xué)發(fā)展,天文學(xué)的發(fā)展歷程也是人類認(rèn)識(shí)世界的歷程,神話故事,,認(rèn)識(shí)地球是個(gè)圓球,地心說（AD2世紀(jì)）,日心說（1543年）,望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)（17世紀(jì)初）,萬有引力定律（17世紀(jì)70年代）,,,,,,太陽系演化理論,,建立銀河系和星系概念（18世紀(jì)中葉到1962年）,,天體物理學(xué)興起（20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)）,相對(duì)論的提出（20世紀(jì)初）,,,

簡(jiǎn)介：西華師范大學(xué)公共選修課天文學(xué)概論,第五講銀河系和河外星系,劉雄偉物理與電子信息學(xué)院,（一）人類探索銀河系的歷程（二）銀河系的結(jié)構(gòu)（三）銀河系的成員,一，銀河系,夏秋兩季，星空中有條光帶，從北到南橫跨天空。這就是銀河。我國牛郎織女的故事牛郎星、織女星和天津四組成夏季大三角。,（一）人類探索銀河系的歷程,1609年，當(dāng)伽利略用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)銀河時(shí)，看到多如牛毛的星星。18世紀(jì)中葉，康德推測(cè)銀河、恒星和太陽共同組成了一個(gè)非常龐大的天體系統(tǒng)，形狀很像一個(gè)磨盤。英國天文學(xué)家赫歇爾觀測(cè)十幾萬顆恒星，確認(rèn)銀河是一個(gè)天體系統(tǒng)。,銀河是什么,1609年，伽利略“借助望遠(yuǎn)鏡，我的觀察十分細(xì)致而直觀。銀河不是別的，是匯聚成群的無數(shù)恒星的大集合。無論把望遠(yuǎn)鏡指向它的哪個(gè)部位，大量恒星立即進(jìn)入視野。它們中的許多大而明亮，小的恒星則多得數(shù)不清?！敝蟮?00多年，天文學(xué)家仍沉溺于太陽系的研究。不關(guān)心銀河系。,建立銀河系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵,要想建立銀河系的結(jié)構(gòu)模型，需要準(zhǔn)確地測(cè)量一批恒星的距離，包括很遠(yuǎn)的邊緣處的恒星的距離，很困難。,非常強(qiáng)的星際塵埃消光；光學(xué)上很難測(cè)量距離100PC銀盤里的天體,NGC1232,不識(shí)銀河真面目，只緣身在此河中。,一個(gè)扁平形狀的恒星系統(tǒng)，長(zhǎng)度和厚度大約是61，邊緣不那么整齊，太陽在正中心。,赫歇爾的銀河截面圖（1785年發(fā)表）,1776年，38歲的英國天文學(xué)家威廉赫歇爾開始觀測(cè)恒星，十來年觀測(cè)117600顆恒星，被譽(yù)為恒星天文學(xué)之父。妹卡羅琳赫歇爾終身做他的助手，未嫁。,,赫歇爾的銀河系模型的問題,尺度太小赫歇耳認(rèn)為在銀河系內(nèi)約有1億顆恒星；測(cè)距離的方法不準(zhǔn)確用恒星的視亮度估計(jì)距離。銀河系尺度為7500光年，厚度是1300光年。太小了。中心不對(duì)認(rèn)為太陽系是銀河系的中心。,直徑為55萬光年，厚度為11萬光年，包含了474億顆恒星。太陽靠近銀河系中心，銀心在北天的仙后座。（保留了赫歇爾的錯(cuò)誤）主要的原因?qū)︺y河系內(nèi)星際介質(zhì)及其消光作用缺乏認(rèn)識(shí)，把距離估計(jì)錯(cuò)了。,卡普坦的小銀河系模型（1922年）,沙普利的大銀河系模型（1922年）否定太陽是銀河系中心。正確指出中心在南半球人馬座以西的地方。銀河系直徑33萬光年，比真實(shí)尺度大了3倍。原因是沒有考慮星際消光，距離估計(jì)遠(yuǎn)了。沙普利僅用幾年時(shí)間獲得的銀河系模型，公認(rèn)比卡普坦的模型好。,改用球狀星團(tuán)的空間分布來估計(jì)銀河系的結(jié)構(gòu)。球狀星團(tuán)亮，看得遠(yuǎn)，數(shù)目少。采用新的估計(jì)距離的方法造父變星方法和天琴座RR變星方法。發(fā)現(xiàn)球狀星團(tuán)的分布不對(duì)稱，說明太陽不在銀河系中心。球狀星團(tuán)絕大部分都分布在人馬座方向，找到了銀河系中心。,沙普利的研究方法的優(yōu)越性,球狀星團(tuán)在銀河系中的分布,左圖分布在銀河兩邊右圖由球狀星團(tuán)分布，確定銀河系中心,（二）、銀河系的結(jié)構(gòu)隨著現(xiàn)代大型望遠(yuǎn)鏡的使用以及觀測(cè)技術(shù)和方法的進(jìn)步，對(duì)銀河系的認(rèn)識(shí)逐漸清晰,形狀象一個(gè)大鐵餅。由銀盤、銀暈、核球和旋臂等組成。直徑8～10萬光年。太陽離中心約33萬光年。銀河系并沒有一個(gè)明顯的邊界。,1，結(jié)構(gòu),太陽系附近的3條旋臂,2，銀河系旋臂是銀河系內(nèi)物質(zhì)密集的部分，共發(fā)現(xiàn)了4條三千秒差距臂、英仙臂、人馬臂和獵戶臂。,3,銀河系多波段觀測(cè)結(jié)果,射電（04GHZ中性氫射電（27GHZ分子氫紅外遠(yuǎn)紅外光學(xué)X射線GAMMA射線,銀河系較差自轉(zhuǎn)在靠近銀心的地方，接近于剛體旋轉(zhuǎn)；離銀心較遠(yuǎn)地方，角速度變小。自轉(zhuǎn)周期為25億年。從恒星繞行軌道曲線，找出繞行中心銀心在人馬座方向上，離太陽約33萬光年。,4，銀河系的自轉(zhuǎn),1999年中國韓金林、喬國俊利用脈沖星的偏振測(cè)量出銀河系的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu),5，銀河系的磁場(chǎng),（三）、銀河系的成員除了恒星，還有星團(tuán)、星際介質(zhì)、分子云、星云等等,球狀星團(tuán),球狀星團(tuán)形狀呈球形或橢球形，包含成千上萬顆恒星，越往中心密度越大。直徑一般為100300光年，包含幾千到幾百萬顆恒星。銀河系中約有500多個(gè)球狀星團(tuán)，至今已確認(rèn)100多個(gè)，大多分布在銀暈中。,武仙座球狀星團(tuán)M13,外形不規(guī)則，包含的成員星比球狀星團(tuán)少得多，少的只有幾十個(gè)，最多1000多個(gè)。疏散星團(tuán)的數(shù)目比球狀星團(tuán)多許多，約有18萬個(gè)，已發(fā)現(xiàn)了1000多個(gè)。疏散星團(tuán)中的成員星種類十分復(fù)雜，分三類只有主序星；主序星及一些黃色和紅色巨星；主序星及很多黃色和紅色巨星。大多數(shù)疏散星團(tuán)都比較年輕。,疏散星團(tuán),日本昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡拍攝的金牛座昴星團(tuán),在我國民間俗稱七姐妹星團(tuán)，肉眼可見。是最明亮的疏散星團(tuán)。亮星周圍有暗的反射星云。,星際介質(zhì),恒星之間的氣體、塵埃、宇宙線與磁場(chǎng)氫占70％，以3種形成存在，即氫原子HⅠ、電離氫HⅡ和氫分子（H2）。氦（HE）占28。來自超新星、新星、行星狀星云、恒星風(fēng)以及從外面進(jìn)入銀河系的碎快。塵埃占星際質(zhì)量的比例僅1％，直徑～00101微米。吸收和散射可見光的能力很強(qiáng)，是星際消光的主要因素。,星云由氣體和塵埃微粒組成，總稱為銀河星云。銀河星云一般都比較暗弱，肉眼可見的只有獵戶座大星云。按照形態(tài)，分為彌漫星云和行星狀星云。星云－－恒星形成區(qū)。,銀河系星云,著名的暗星云馬頭星云形狀酷似一匹駿馬的頭部而得名。位于獵戶星座中心區(qū)域。星云中的氣體和塵埃處于雜亂無章的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中，隨著時(shí)間的推移，馬頭的形狀會(huì)發(fā)生變化。,著名的亮星云獵戶座星云,天空中最明亮的發(fā)射星云。獵戶座星云是著名的恒星形成區(qū)。能生育幾百或幾千課恒星。,銀河系是孤立的宇宙島18世紀(jì)中葉，德國哲學(xué)家康德猜想宇宙中還存在著無數(shù)個(gè)與銀河系類似的天體系統(tǒng)。1922年，哈勃的觀測(cè)證明了河外星系的存在。,二，河外星系,早在18世紀(jì)，就有兩種看法1，銀河系外的巨大恒星系統(tǒng)；2，銀河系內(nèi)部氣體塵埃云，形成恒星的區(qū)域。,（一）仙女座大星云是什么,1922年開始，哈勃利用造父變星測(cè)距法，測(cè)定仙女座大星云中造父變星的距離為約為90萬光年（實(shí)際上是220萬光年），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了銀河系的直徑，由此確認(rèn)仙女座大星云是河外星系。認(rèn)識(shí)宇宙的一次飛躍,哈勃發(fā)現(xiàn)河外星系,仙女座大星云M31（NGC224）最明亮，肉眼可見。側(cè)面對(duì)著我們，旋臂的特征不很明顯。M31核心部分有兩個(gè)相距僅5光年的核。可能是幾十億年前的一個(gè)小星系闖入了仙女座大星云，經(jīng)過引力的吸引作用形成了兩個(gè)核。,總數(shù)達(dá)2000億。最遠(yuǎn)的河外星系有100多億光年。天文研究的范圍擴(kuò)展到以百億光年為尺度的廣闊空間。我們接收到百億光年遠(yuǎn)的天體的輻射，是百億年以前發(fā)出的，是宇宙早期發(fā)生的事件。,（二）河外星系知多少,對(duì)數(shù)量眾多、形態(tài)各異的河外星系，哈勃1926年提出了哈勃星系分類法橢圓星系，旋渦星系和不規(guī)則星系,哈勃星系分類法,橢圓星系的形狀是圓球形或橢球形，沒有旋渦結(jié)構(gòu)，中間部分較明亮。橢圓星系數(shù)目不多，占河外星系總數(shù)的17％。質(zhì)量最大和最小的河外星系都是橢圓星系。最大和最小的相差107倍,1，橢圓星系,2，美麗的旋渦星系,旋渦星系NGC1232,旋渦星系M101,數(shù)量最多、形態(tài)最美的，都有明亮的核心，彎曲的旋臂以及旋臂上突出的結(jié)點(diǎn)和斑點(diǎn)。旋臂上物質(zhì)比較稠密，有比較多的氣體、和塵埃，因此成為孕育恒星的場(chǎng)所。,草帽星系（旋渦）,基本是側(cè)面對(duì)著我們，看不清楚旋渦結(jié)構(gòu),中心有棒狀結(jié)構(gòu)。旋臂源于棒的兩端。屬于旋渦星系。,NGC1365,3，棒旋星系,4，透鏡狀星系,介于橢圓星系和旋渦星系之間的、無旋臂的盤星系。主要由年老恒星組成，氣體很少。,沒有一定形狀的亮斑，沒有核球，沒有旋臂。大、小麥哲倫云離銀河系最近。觀測(cè)到許多與銀河系中相同的天體，有像太陽一樣的恒星，巨星、超巨星、變星、中子星、造父變星；星團(tuán)、星云等。,5，不規(guī)則星系,與正常星系不同，表現(xiàn)各異，很復(fù)雜，有如下幾種（1）射電星系射電波段特別強(qiáng)；（2）賽弗特星系光度強(qiáng)，蘭光連續(xù)譜；（3）星暴星系恒星大量產(chǎn)生；（4）致密星系直徑小，密度大，像恒星（5）爆發(fā)星系大量拋射氣體；（6）馬卡良星系紫外連續(xù)譜強(qiáng)；,6、不平靜的特殊星系,類星體（活動(dòng)星系核）,類星體觀測(cè)上很像恒星，但是通過光譜紅移發(fā)現(xiàn)它們非常遙遠(yuǎn)，因此它們非常明亮。它們實(shí)際上是活動(dòng)星系核，亮度超過其宿主星系。,有些類星體有噴流，是正在吸積物質(zhì)的證據(jù)有些噴流視速度可以超過光速,（三）多重星系、星系團(tuán)和超星系團(tuán),恒星喜歡“群居”，它們中大部分都是雙星、多重星或者星團(tuán)，“孤家寡人”比較少。星系更是如此。目前已知的幾千億個(gè)河外星系，它們形成雙星系、多重星系，星系團(tuán)乃至超星系團(tuán)。,1、多重星系,所有的星系，幾乎都有自己的伴侶。銀河系與大小麥哲倫云，是一個(gè)非常典型的三重星系。近年來發(fā)現(xiàn)伴星系又增加了9個(gè)，變成十二重星系。,施特芳5重星系,五個(gè)星系分別為NGC7317，7318A，7318BA，7319和NGC7320，由于星系間的激烈作用，在星系間產(chǎn)生由幾百萬顆比較年青恒星組成的星團(tuán)。,比星系群更大的星系集團(tuán)是星系團(tuán)。目前已經(jīng)確認(rèn)的星系團(tuán)有上萬個(gè)。星系團(tuán)形態(tài)有比較對(duì)稱的“規(guī)則”型和不對(duì)稱的“不規(guī)則”型。,2、星系團(tuán),由幾十～幾百個(gè)星系團(tuán)組成，大小約100MPC,質(zhì)量約1016太陽質(zhì)量，成員星系團(tuán)之間引力作用弱，導(dǎo)致膨脹。質(zhì)量較大的超星系團(tuán)具有細(xì)長(zhǎng)、纖維狀結(jié)構(gòu)，沒有明顯的核心和對(duì)稱性；宇宙中至少有50個(gè)左右超星系團(tuán),3，超星系團(tuán),4，宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)長(zhǎng)城,星系的分布不均勻，具有類似海綿狀結(jié)構(gòu)，由細(xì)長(zhǎng)的纖維（超星系團(tuán)）及其周圍的巨洞組成。巨洞的典型大小為50MPC。宇宙中大部分物質(zhì)位于纖維結(jié)構(gòu)上，約占整個(gè)空間面積的12。,（四）星系碰撞和星系演化,星系互相遭遇的事件很多，由于星系很大，星系之間的距離比星系本身的尺度大不了太多。銀河系和仙女座大星云尺度分別為10萬和16萬光年，之間相距220萬光年，才大十幾倍。大約有15的星系都經(jīng)歷過碰撞的事件。因擠壓使物質(zhì)密度驟然增加，進(jìn)而催發(fā)一批新的恒星誕生。,1、星系碰撞很容易,NASA預(yù)言40億年后銀河系將與仙女座星系相撞,兩星系相撞的結(jié)果往往是質(zhì)量較大的星系將質(zhì)量較小的星系“吃掉”，合并成一個(gè)更大一些的星系。合并過程漫長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)幾十億年。有時(shí)，兩個(gè)橢圓星系相撞會(huì)變成兩個(gè)旋渦星系，有時(shí)兩個(gè)旋渦星系相撞以后也會(huì)合并為一個(gè)橢圓星系。相撞導(dǎo)致的結(jié)果由多種因素決定。計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬星系的碰撞。,星系相撞的結(jié)果,宇宙中互擾星系還有很多。有1800個(gè)互擾星系被列入星表。（1）帶孩子的星系M51（2）天線星系（3）車輪星系（4）老鼠星系（5）蝌蚪星系,2、幾個(gè)典型的互擾星系,M51是第一個(gè)顯示旋渦結(jié)構(gòu)的河外星系。在它旁邊有一個(gè)較小的伴星系NGC5195。相互作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生某些畸變。天文學(xué)家戲稱M51為帶孩子的星系。,帶孩子的星系M51,NGC4038和NGC4039碰撞形成，“長(zhǎng)出”兩條細(xì)長(zhǎng)、彎曲的“天線”，酷似昆蟲的一對(duì)觸角。,天線星系,一大、一小兩個(gè)星系碰撞而成。小星系碰上大星系，增加了大星系的引力，將大星系周圍的恒星吸引到星系中心。當(dāng)小星系遠(yuǎn)離大星系時(shí)，大星系的引力驟減，恒星又四散離去，形成美麗的車輪狀的光環(huán)。,車輪星系,蝌蚪星系距離地球42億光年，拖著一條由恒星組成的“尾巴”酷似一尾游動(dòng)著的蝌蚪。,老鼠星系是一對(duì)旋渦星系（NGC4676A和NGC4676B），兩個(gè)星系互相作用，分別拖著由恒星和氣體組成的長(zhǎng)尾,星系團(tuán)也會(huì)碰撞著名的子彈星系團(tuán)，是暗物質(zhì)存在的強(qiáng)烈證據(jù),子彈星系團(tuán)的多波段合成圖,思考和復(fù)習(xí)題,1，為什么測(cè)量銀行的結(jié)構(gòu)非常困難2，為什么哈勃被譽(yù)為“星系之父”3，星系有哪幾類4，星系如何組成宇宙的結(jié)構(gòu),

簡(jiǎn)介：恒星北京天文館張長(zhǎng)喜,⒈恒星的一般性質(zhì),⑴恒星的概念，人們用肉眼不用望遠(yuǎn)鏡觀看天上的星星，除了太陽系內(nèi)的五顆大行星、流星和彗星外都是恒星。與行星不同它們的位置看來固定不變，因而古人稱之為“恒”星，即固定不動(dòng)的星。一般來說，恒星都是氣體球，沒有固態(tài)表面，通過自身引力聚集而成。它區(qū)別于行星的一個(gè)重要性質(zhì)是它自己能夠強(qiáng)烈發(fā)光。太陽是一顆恒星。,⑵恒星的距離和光度,天文學(xué)上的距離單位，①天文單位，即日地平均距離，為1AU149597870千米②光年，光在一年中走過的距離，1LY09460531016米③秒差距，周年視差為1″對(duì)應(yīng)的距離，1PC3085681016米④除太陽外，距離我們最近的恒星叫比鄰星，（半人馬座Α）距離為422光年。因此即使在望遠(yuǎn)鏡中恒星仍是一個(gè)光點(diǎn)。,⑵恒星的距離和光度,恒星的光度、照度和星等光度恒星內(nèi)部產(chǎn)生的能量，不斷向表層轉(zhuǎn)移，最終從恒星表面逸出，射向太空。它的能量發(fā)射率，即整個(gè)星面每秒釋放的能量。表示恒星的發(fā)光或輻射本領(lǐng)。照度對(duì)于接受天體輻射的人眼或儀器來說，單位時(shí)間入射到其單位面積的能量。表示某處感應(yīng)器感應(yīng)到的恒星的能量。亮度我們看起來恒星的明亮程度。實(shí)際上就是照度。星等視星等）公元前2世紀(jì)，希臘天文學(xué)家喜帕恰斯（HIPPARCHUS）把肉眼看見的恒星分為六個(gè)等級(jí)，最亮的為一等星，最暗的為六等星。1850年普森（POGSON）把星等跟光度計(jì)測(cè)出的亮度作比較，發(fā)現(xiàn)星等相差5等，亮度之比約為100，因此有公式M1－M2KLGE2－E1太陽﹣2675，夜空最亮恒星天狼星﹣144，金星最亮?xí)r﹣44，滿月﹣1274。星等系統(tǒng)目視星等、照相星等、光電星等,⑶恒星的大小和質(zhì)量,①恒星大小的測(cè)量方法干涉法，月掩星法，對(duì)食雙星法②觀測(cè)結(jié)果；恒星的直徑相差很大，大的有太陽直徑的幾百倍甚至一兩千倍，小的只有不到太陽直徑的十分之一。如獵戶座Α（參宿四）直徑為太陽的900倍，恒星的質(zhì)量，它是恒星最重要的一個(gè)物理量，是恒星內(nèi)部性質(zhì)和如何演化的決定因素。恒星的質(zhì)量比較難以測(cè)定。恒星的質(zhì)量大體介于008001至50200個(gè)太陽質(zhì)量。太陽質(zhì)量為19891030千克。若恒星質(zhì)量太大，則不穩(wěn)定，容易發(fā)生爆炸和分裂；若質(zhì)量太小，則不能產(chǎn)生核聚變反應(yīng)，星體不能發(fā)光，則不成其為恒星了。,⑷恒星的光譜,①什么是光譜②什么是恒星光譜③恒星光譜的分類。O型藍(lán)星，有效溫度4000030000K。B型藍(lán)白星，有效溫度3000010000KA型白星，有效溫度100007500KF型黃白星，有效溫度75006000KG型黃星，有效溫度60005000KK型紅橙星，有效溫度50003500KM型紅星，有效溫度35002500KOH，BEAFINEGIRLKISSME,⑷恒星的光譜,④20世紀(jì)初，天文學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為，恒星的光譜型序列反映了恒星演化的順序，即從O型星逐漸冷卻演變到M型星。因此O和B型星稱為早型星，K和M型星稱為晚型星。后來知道這是不對(duì)的。⑤恒星連續(xù)輻射隨波長(zhǎng)的分布，近似于溫度等于恒星有效溫度的黑體輻射能量的分布，因而恒星的連續(xù)光譜也隨光譜型而變化。天狼星和織女星，白色，A型星，室女?。ń撬抟唬?，藍(lán)色，O型星，太陽，黃色，G型星，獵戶Α（參宿四）和天蝎?。ㄐ乃薅?，紅色，M型星⑥恒星的光譜分析在天體物理學(xué)中占有重要地位，它可以定性或定量的測(cè)定恒星的化學(xué)成分，直接或間接的確定恒星的表面溫度、光度、直徑、質(zhì)量、磁場(chǎng)。研究恒星的視向運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)。,⑸恒星的化學(xué)成分,①恒星的化學(xué)成分是通過恒星的光譜分析方法得到的。②太陽的化學(xué)成分已證認(rèn)出存在的元素69種，這些元素的含量相差懸殊。按質(zhì)量而言，氫784、氦198、氧08、碳03、氮02、氖02、鎳02、硅006、硫004、鐵004、鎂0015、鈣0009③大多數(shù)恒星的化學(xué)成分同太陽差不多。少數(shù)恒星的化學(xué)成分是特殊的。例如在碳型星中，碳元素特別多。在S型星中，鋯和锝元素特別多。,⑹赫羅圖和恒星的結(jié)構(gòu),①什么是赫羅圖丹麥科學(xué)家赫茨普龍EHERTZSPRUNG于1911年，美國天文學(xué)家羅素（HNRUSSELL）于1913年，分別獨(dú)立的繪制了恒星的光譜光度圖。②恒星的結(jié)構(gòu)，恒星的光球以內(nèi)稱為恒星內(nèi)部，光球以外稱為恒星大氣。③恒星的核反應(yīng)，聚變反應(yīng)。,⑺恒星的自轉(zhuǎn),①多普勒原理②自轉(zhuǎn)是星球的一種普遍現(xiàn)象，地球、月球、太陽和太陽系的各大行星都在自轉(zhuǎn)，恒星也是如此。,⒉變星,①變星凡光學(xué)波段亮度有變化的恒星，不管是由于內(nèi)在的物理原因還是外在的幾何原因，都稱為變星。②分類內(nèi)因變星（物理變星）和外因變星（幾何變星或光學(xué)變星）③內(nèi)因變星脈動(dòng)變星，星體程度不同地發(fā)生有節(jié)奏的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)，如徑向脈動(dòng)，星體交替的膨脹和收縮，引起光度、半徑和溫度的變化。它是恒星演化到某些短暫的不穩(wěn)定階段的產(chǎn)物。極早期演化階段的變星，如金牛T型星。耀星，亮度增加率在每分鐘03星等以上的變星。新星，亮度在很短的時(shí)間內(nèi)（幾小時(shí)至幾天）突然劇增，然后緩慢減弱，增量幅度多在914等之間。實(shí)際上它不是‘新’誕生的星，它是已演化到老年階段的星。只不過以前是一顆很微弱的星。,⒉變星,④超新星，超新星的爆發(fā)規(guī)模比新星還要大，它發(fā)亮?xí)r亮度的增幅為新星的數(shù)百至數(shù)千倍，拋出的氣殼速度可超過10000KM/S。是所有變星中最壯觀的一類，是恒星的災(zāi)變性爆發(fā)。輻射能估計(jì)為10421043J,拋出的物質(zhì)質(zhì)量達(dá)110M⊙,動(dòng)能達(dá)10431044J。宋史記載，1054年7月4日在金牛座Ζ附近出現(xiàn)了一顆超新星，有23天在白天能見到，像金星那樣亮，最亮?xí)r目視星等約為﹣5等，到1056年4月6日消失，故能用肉眼看到的時(shí)間達(dá)21個(gè)月。蟹狀星云距離2000PC，7′48′，4PC3PC。超新星1987A于1987年2月23日夜晚，在智利拉斯坎帕斯天文臺(tái)被謝爾頓觀測(cè)到，它是383年以來最明亮的、肉眼唯一可見的超新星；是除太陽之外人類唯一探測(cè)到中微子的天體源。鐵核，T109K，密度1011KG/M3。裂變，吸能，塌縮，耗能，塌縮加速，溫度密度增加，生成中子，中微子動(dòng)能輻射能，帶走能量，能量來自引力勢(shì)能。,⒊不同的恒星系統(tǒng),①雙星，為包含兩顆恒星的系統(tǒng)，在相互引力的影響下，兩顆恒星繞著它們共同的引力中心描繪出閉合的軌道。較亮的子星為主星，較暗的子星為伴星。根據(jù)觀測(cè)方法又可分為目視雙星、分光雙星和食雙星。利用雙星的軌道運(yùn)動(dòng)參數(shù)和開普勒定律可以測(cè)定恒星的質(zhì)量。典型的雙星，英仙Β（大陵五），天琴Β，大熊W。開普勒定律，恒星質(zhì)量，恒星形狀和大小，恒星演化，變星爆發(fā)②聚星，三顆到六、七顆恒星在相互引力作用下聚集在一起而組成的系統(tǒng)稱為聚星。三顆星組成的系統(tǒng)較三合星，四顆星在一起的叫四合星，以此類推。③在銀河系中，雙星和聚星是很多的。在太陽附近的幾十光年內(nèi)，約6070的恒星是雙星或聚星的成員。,,⒊恒星的不同系統(tǒng),④星團(tuán)，是恒星的集團(tuán)，其成員星的密度顯著的高于周圍空間星的密度，并且通過彼此之間的引力作用而聚集在一起。⑤疏散星團(tuán)，它的形態(tài)不規(guī)則，包含十幾至二三千顆恒星，成員星分布得較松散。直徑110PC，大多在銀道面附近。如金牛座中的卯星團(tuán)（約120顆星組成，直徑4PC，距離125PC）和英仙雙星團(tuán)（NGC884右和NGC869左）。星協(xié)。⑥球狀星團(tuán)，呈球形或扁球形，與疏散星團(tuán)相比，它們是緊密的恒星集團(tuán)。包含104107顆恒星,直徑5107PC，成員星的質(zhì)量比太陽略小。如半人馬座Ω,為全天最亮，整個(gè)星團(tuán)累積的目視星等354M。北半天球最亮的武仙座中的M13（NGC6205），累計(jì)目視星等為580M。⑦星系，星系團(tuán)，超星系團(tuán)。,,,,,武仙座M13,半人馬座Ω，NGC5139,⒋星云和星際物質(zhì),①星云一般位于銀河系內(nèi)，由氣體和塵埃組成。按照形狀、大小和物理性質(zhì)，銀河系內(nèi)星云分為行星狀星云、發(fā)射星云、反射星云和暗星云。發(fā)射星云和反射星云一起成為亮星云。亮星云和暗星云又統(tǒng)稱為彌漫星云。彌漫星云可能是恒星的產(chǎn)床，而行星狀星云則多是恒星的墳?zāi)?。②行星狀星云，呈圓形或扁圓形，與大行星很相像。一般在其中央可以觀測(cè)到一顆高溫恒星，稱為中央星或核心星。有的中央星太暗弱或星云物質(zhì)太稠密不容易被觀測(cè)到。線直徑為01幾光年，質(zhì)量0011M⊙。一般在緩慢膨脹。NGC7293，M57。③發(fā)射星云，光譜中在很弱的連續(xù)背景上有許多發(fā)射線，包含氣體和塵埃，元素氫氦氮碳氧氖硫氯鐵等。獵戶座星云M42。④反射星云，有吸收線。⑤暗星云，人馬座的三葉星云，獵戶座的馬頭星云。,NGC7293,M57,⒋星云和星際物質(zhì),⑥星際物質(zhì)，又稱星際介質(zhì)，星際空間中存在的各種物質(zhì)，包括星際原子、星際分子、星際塵埃和宇宙線。星際原子，氫碳氮氧鎂硅硫磷氯氬錳，鈣鈉鉀鐵鈦等。星際分子，H2、NH3、H2O、CO、H2CO等。星際塵埃，硅酸鹽、金屬顆粒、石墨和水冰等。星際塵埃可引起消光和紅化。宇宙線，質(zhì)子、Α粒子、電子和其他一些原子核。,⒌恒星的形成和演化,①恒星的形成，超過一定質(zhì)量的星云，在受到外部的某種擾動(dòng)，比如超新星爆發(fā)產(chǎn)生的激波，會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性，從而引起收縮。收縮過程的星云可能會(huì)分裂成一些碎塊，因此我們看到的恒星大多是成群和成團(tuán)出現(xiàn)的。分裂后的星云碎塊會(huì)繼續(xù)收縮，星云的引力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成星云的熱能，使星云的溫度升高，同時(shí)星云的密度增加。這個(gè)階段的最后形成一個(gè)近似處于流體靜力學(xué)平衡的低密度的冷星體，稱為原恒星。從大的星云收縮、經(jīng)過分裂到原恒星形成的整個(gè)過程，不同的對(duì)象會(huì)經(jīng)過不同的時(shí)間，但一般不超過106年。原恒星看上去是一個(gè)暗的星體，它會(huì)繼續(xù)緩慢收縮，體積逐漸變小，溫度繼續(xù)升高。這一過程是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，最終它的核心溫度達(dá)到可以使得氫原子的核聚變反應(yīng)得以進(jìn)行時(shí)，原恒星就轉(zhuǎn)變成了主序星。從原恒星演化到主序星，不同質(zhì)量的原恒星需要不同的時(shí)間，比如15個(gè)太陽質(zhì)量的原恒星需要105年，而一個(gè)太陽質(zhì)量的原恒星需要107年。,原恒星的噴流,⒌恒星的形成和演化,星云收縮碎裂、再收縮形成原恒星，原恒星繼續(xù)收縮到其核心開始核聚變時(shí)，恒星便開始了其一生中駐留時(shí)間最長(zhǎng)的穩(wěn)定階段主序星階段。這一階段大約占恒星壽命的80，這是我們夜晚觀測(cè)的各類恒星中主序星占大多數(shù)的原因。星云收縮可以形成各種不同質(zhì)量的恒星，不同質(zhì)量的恒星則具有不同的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。比如對(duì)于具有一個(gè)太陽質(zhì)量的恒星由中心到表面分別是核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)流區(qū)；而對(duì)于5個(gè)太陽質(zhì)量的恒星由中心到表面分別是核反應(yīng)區(qū)、對(duì)流區(qū)和輻射區(qū)。這兩種恒星核反應(yīng)的過程也是不同的。前者是質(zhì)子質(zhì)子反應(yīng)鏈，后者是碳氮循環(huán)反應(yīng)。當(dāng)恒星走到主序星階段的尾聲時(shí)，核心區(qū)的氫元素逐漸耗盡，氫核聚變反應(yīng)開始在核心區(qū)周圍的殼層中進(jìn)行。此時(shí)整個(gè)星體體積增大，恒星表面溫度降低，逐漸變成一顆紅黃色的恒星。在恒星中心物質(zhì)收縮，溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí)，中心的氦原子開始進(jìn)行核聚變。若恒星的質(zhì)量足夠大，當(dāng)核心的氦原子耗盡時(shí)，碳原子便開始進(jìn)行核聚變。外層有氫和氦兩個(gè)殼層核反應(yīng)區(qū)，像洋蔥頭的結(jié)構(gòu)。恒星還可以進(jìn)行更高元素的核反應(yīng)直到形成鐵族元素為止。此時(shí)恒星呈紅色，為紅巨星。若恒星質(zhì)量不足05個(gè)太陽質(zhì)量，則不會(huì)進(jìn)行氦及其以后的核反應(yīng)。恒星在紅巨星階段演化時(shí)，它會(huì)拋出許多物質(zhì)。這樣在小質(zhì)量的紅巨星走到它的生命終點(diǎn)時(shí)，內(nèi)部是電子簡(jiǎn)并的致密物質(zhì)，周圍是行星狀星云。而大質(zhì)量的紅巨星演化到末期時(shí)則會(huì)產(chǎn)生超新星爆發(fā)，形成中子星。更大質(zhì)量的紅巨星，還會(huì)形成黑洞。這樣恒星也就走完了其光芒四色的一生。變成在可見光波段默默無聞的白矮星、中子星或者黑洞。,⒍恒星的歸宿白矮星、中子星和黑洞,①白矮星白矮星的體積只有地球這么大，不過它的質(zhì)量卻和太陽差不多，因此它的密度大的驚人，一勺白矮星上的物質(zhì)就有十噸重不過它已經(jīng)可以說是死亡的恒星了。質(zhì)量和太陽類似的恒星，在進(jìn)入紅巨星階段后，隨著內(nèi)部燃料的減少，在引力作用下，內(nèi)核會(huì)逐漸收縮，成為白矮星，而外殼在強(qiáng)烈的輻射作用下會(huì)繼續(xù)向外膨脹，成為行星狀星云，此時(shí)整個(gè)恒星也就壽終正寢了。②光度低，表面溫度較高，呈白色。質(zhì)量0211M⊙，質(zhì)量極限144M⊙，溫度550040000K。天狼星的伴星，868M,有效溫度24790K。質(zhì)量1034太陽質(zhì)量，00084太陽半徑，體積為地球的四分之三。,⒍恒星的歸宿白矮星、中子星和黑洞,②中子星，中子星的體積比白矮星還要小的多，直徑只有幾十公里，而質(zhì)量卻比兩個(gè)太陽還大。因此它的密度就更驚人了，一勺中子星上的物質(zhì)就有十億噸和白矮星類似，中子星也可以說是已經(jīng)死亡了的恒星。只不過中子星的前身是比太陽大的多的恒星。在晚年成為紅巨星之后，燃料即將耗盡，在強(qiáng)大的引力作用下，內(nèi)核劇烈收縮，產(chǎn)生爆炸，同時(shí)釋放出巨額能量，其亮度能達(dá)到原來的一億倍，這就是超新星。超新星爆發(fā)后，在原來恒星的核心區(qū)域，留下的殘骸就是中子星，外面是星云狀的超新星遺跡。我們熟悉的蟹狀星云就是這樣的超新星遺跡。中子星的體積這樣小，用望遠(yuǎn)鏡是很難看到的。然而中子星有個(gè)奇怪的性質(zhì)，它能夠非常規(guī)律地，周期性向外發(fā)出射電脈沖輻射。我們最早發(fā)現(xiàn)中子星就是在射電波段接受到了這樣的脈沖信號(hào)，當(dāng)時(shí)人們還以為是外星人給我們發(fā)的電報(bào)呢后來人們把它叫做脈沖星。質(zhì)量極限23M⊙，半徑1020KM。表面密度109KG/M3，中心1018KG/M3。,⒍恒星的歸宿白矮星、中子星和黑洞,③黑洞，質(zhì)量再大一點(diǎn)的恒星，在經(jīng)過超新星爆發(fā)后，核心區(qū)域則可能會(huì)形成一個(gè)黑洞。黑洞（BLACKHOLE）這個(gè)詞是1967年才由著名物理學(xué)家惠勒（JOHNWHEELER）提出來的。不過黑洞這個(gè)概念卻早以有了。早在1783年，米歇爾JOHNMICHELL就認(rèn)為光應(yīng)該向其他的物質(zhì)一樣，會(huì)受到物質(zhì)產(chǎn)生的引力的吸引。因此如果一個(gè)發(fā)光的天體，如果質(zhì)量足夠大，并且足夠致密，那么它產(chǎn)生的引力將使所有它發(fā)出的光線返回到這個(gè)天體。這樣這個(gè)天體就成了一個(gè)看不見的天體了。1795年，著名天文學(xué)家拉普拉斯（PIERESIMON）也發(fā)表過相同的看法。質(zhì)量，角動(dòng)量和電荷。黑洞無毛發(fā)定律。,

簡(jiǎn)介：康德“世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈，一件是我們心中崇高的道德準(zhǔn)則，另一件是我們頭頂上燦爛的星空”。愛因斯坦“宇宙中最不可理解的事情是宇宙是可以理解的。”,天文學(xué)導(dǎo)論,課程介紹主講教師張有宏物理系天體物理中心,張有宏的辦公信息,辦公室誠齋319電話62794780郵箱YOUHONGZHANGMAILTSINGHUAEDUCN歡迎光臨,張有宏的簡(jiǎn)歷,19851989鄭州大學(xué)物理系本科19891992中國科學(xué)院云南天文臺(tái)天體物理碩士（1989919911中國科技大學(xué)修學(xué)分）19921996中國科學(xué)院云南天文臺(tái)工作19962000意大利國際高等研究學(xué)院（SISSA）天體物理博士（位于TRIESTE第利亞斯特）20012002意大利米蘭INSUBRIA大學(xué)天體物理博士后（位于米蘭科莫COMO）2003清華大學(xué)物理系和天體物理中心,張有宏的主要研究興趣,高能天體物理（X射線天文）天體物理光學(xué)實(shí)測(cè)（光學(xué)天文）活動(dòng)星系核（超大質(zhì)量黑洞）X射線雙星（恒星級(jí)黑洞候選體）（超新星）（伽瑪射線暴）,本講內(nèi)容,課程信息課程成績(jī)課程規(guī)則課程內(nèi)容（簡(jiǎn)介）,課程基本信息,課程中文名稱天文學(xué)導(dǎo)論課程英文名稱INTRODUCTIONTOASTRONOMY課程學(xué)時(shí)數(shù)3學(xué)時(shí)/周16周48學(xué)時(shí)課程學(xué)分3觀測(cè)、答疑與討論組織學(xué)生分組（同閱讀討論小組）地點(diǎn)校內(nèi)天文臺(tái)時(shí)間具體安排臨時(shí)提前通知,助教負(fù)責(zé)觀測(cè)、答疑與討論,杜珵辦公室誠齋321電話62771677；18811369348郵箱DUC12MAILSTSINGHUAEDUCN陳俊丞辦公室天文臺(tái)二層電話62792124；15210954768郵箱CJC021206163COM楊夢(mèng)辦公室誠齋320電話62788766；15210589534郵箱SI_LOVER126COM,主教材,HTTP//BOOKSWWNORTONCOM/BOOKS/21STCENTURYASTRONOMY/圖書館僅有一本電子版主教材HTTP//ERESLIBTSINGHUAEDUCN/ERES/帳號(hào)TWXDL12A密碼ASTRONOMY圖書館提醒注意合理使用。,課件,課件較為詳細(xì)，考試內(nèi)容全部依據(jù)課件課件放在網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂上供大家課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)所有課件僅供學(xué)習(xí)用，請(qǐng)勿傳播,參考教材1,參考教材2（文科類學(xué)生）,參考教材3（理工類學(xué)生）,課外作業(yè)1學(xué)校要求,文化素質(zhì)教育核心課程，原則上不能是概論性的一般講授，課程必須有足夠的閱讀、討論和寫作等環(huán)節(jié)。課外的時(shí)間投入要高于課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)，這樣才能保證文化素質(zhì)核心課程的認(rèn)知挑戰(zhàn)性和學(xué)習(xí)強(qiáng)度。課外學(xué)時(shí)低于此標(biāo)準(zhǔn)的課程，需提交申請(qǐng)，由學(xué)校文化素質(zhì)課程建設(shè)委員會(huì)審定批準(zhǔn)。課程運(yùn)行數(shù)據(jù)中的課程閱讀要求請(qǐng)?jiān)敿?xì)填寫本課必讀書和參考書目，文化素質(zhì)基地將以此為依據(jù)進(jìn)行匯總。經(jīng)規(guī)劃和論證后，由學(xué)校985三期投入專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)批量多副本購進(jìn)，并在大圖書館/文科圖書館開辟專用書架，專供選修該課的全體同學(xué)優(yōu)先借閱，以保證文化素質(zhì)核心課程的精讀、閱讀、寫作、討論等教學(xué)環(huán)節(jié)的落實(shí)。,同讀一本書，分組討論,,擴(kuò)展閱讀,,擴(kuò)展閱讀,擴(kuò)展閱讀,擴(kuò)展閱讀,擴(kuò)展閱讀,,擴(kuò)展閱讀,擴(kuò)展閱讀,,課外作業(yè)2認(rèn)識(shí)星空,以小組為單位抽測(cè),課外作業(yè)3天文臺(tái)觀星,,天文學(xué)導(dǎo)論課外活動(dòng)章程,總則天文臺(tái)觀星室外認(rèn)識(shí)星空閱讀討論寫作總結(jié)、演講與評(píng)價(jià)課外活動(dòng)評(píng)分與課程總成績(jī)組長(zhǎng)的責(zé)任與權(quán)利,課程成績(jī)以分?jǐn)?shù)計(jì)算,總成績(jī)以期末考試成績(jī)?yōu)橹鳎s占80），課外成績(jī)作為考試成績(jī)的調(diào)解（約占20）期末考試第16周周二晚上隨堂期末考試閉卷考試選擇題（5選1）填空題,課程目的,利用大量天文圖片，通過觀測(cè)現(xiàn)象來理解行星、恒星、星系的物理機(jī)制以及宇宙的整體性質(zhì)。系統(tǒng)介紹現(xiàn)代天文學(xué)知識(shí)和前沿進(jìn)展，使不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)現(xiàn)代天文學(xué)有一個(gè)比較廣泛且比較深入的了解。激發(fā)一些同學(xué)從事天文研究。課程有一定的廣度和深度,第1講天文學(xué)發(fā)展史,亞里士多德托勒密的地心說哥白尼的太陽中心說第谷的杰出觀測(cè)開普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律伽利略的天文望遠(yuǎn)鏡牛頓的引力理論愛因斯坦的相對(duì)論,現(xiàn)代天文學(xué)（科學(xué)）是如何建立和發(fā)展的,,第2講天體的視運(yùn)動(dòng),由地球的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)以及地軸進(jìn)動(dòng)所導(dǎo)致的天體的視運(yùn)動(dòng)規(guī)律，月球的運(yùn)動(dòng)、行星的運(yùn)動(dòng)月相、日月食天和季節(jié)恒星和行星的運(yùn)行變化的四季星空天球坐標(biāo)系,北天極附近的星軌,,北極星,,第3講光與天文望遠(yuǎn)鏡,天文學(xué)家所獲得的宇宙信息幾乎都來自宇宙天體所發(fā)射的光（輻射）宇宙線、中微子、引力波（即將探測(cè)到）光（輻射）是電磁波,各種類型的天文望遠(yuǎn)鏡,,第4講太陽系1八大行星,,類地行星,,VENUS金星,MERCURY水星,MARS火星,EARTH地球,類木行星,,JUPITER木星,URANUS天王星,NEPTUNE海王星,SATURN土星,第5講太陽系2“矮行星”和小天體,ASTEROIDS小行星,COMETS彗星,METEORS流星（體）,METEORITES隕石,矮行星,太陽系內(nèi)小天體的撞擊,,隕擊坑,65,000,000年前的恐龍滅絕,太陽系的形成,,第6講系外行星（與地外生命）,700系外行星主要探測(cè)方法和重要結(jié)果太陽系不是惟一的生命是否普遍存在已發(fā)現(xiàn)超級(jí)地球“地外生命存在嗎我們能夠和外星人聯(lián)系嗎我們將會(huì)和外星人聯(lián)系嗎”,第7講太陽與恒星,太陽的結(jié)構(gòu)太陽的能源太陽的活動(dòng)日地關(guān)系,恒星,恒星參數(shù)的測(cè)定視星等距離顏色溫度質(zhì)量,雙星,天鵝座CYGNUS,星團(tuán),,第8講恒星的形成,星際介質(zhì)恒星的形成主序恒星,第9講小質(zhì)量恒星的演化,白矮星雙星的演化?IA型超新星爆發(fā),行星狀星云,第10講大質(zhì)量恒星的演化與爆發(fā),超新星爆發(fā)對(duì)于我們的存在至關(guān)重要,,中子星黑洞（恒星級(jí)）,第11講銀河系,數(shù)千億個(gè)恒星靠自身引力束縛在一起的集合（暗物質(zhì)）,第12講河外星系,旋渦星系,橢圓星系,銀河系,星系團(tuán)星系碰撞,數(shù)百、數(shù)千個(gè)星系靠自身引力束縛在一起的系統(tǒng)（暗物質(zhì)）,第13講活動(dòng)星系核,（某些）星系的中心區(qū)域，具有較強(qiáng)的活動(dòng)性中心有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞能源來自超大質(zhì)量黑洞對(duì)其周圍物質(zhì)的吸積,第一個(gè)類星體3C273,噴流,第14講宇宙學(xué),宇宙開始于一次大爆炸宇宙微波背景輻射宇宙的膨脹與加速膨脹氦元素豐度宇宙的密度（位形）與宇宙的未來暗物質(zhì)與暗能量宇宙的演化史,

簡(jiǎn)介：康德“世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈，一件是我們心中崇高的道德準(zhǔn)則，另一件是我們頭頂上燦爛的星空”。愛因斯坦“宇宙中最不可理解的事情是宇宙是可以理解的。”,天文學(xué)導(dǎo)論,課程介紹主講教師張有宏清華大學(xué)物理系清華大學(xué)天體物理中心,主講教師,主講教師張有宏辦公室誠齋319電話62794780郵箱YOUHONGZHANGMAILTSINGHUAEDUCN,張有宏的主要研究興趣,高能天體物理（X射線天文）天體物理光學(xué)實(shí)測(cè)（光學(xué)天文）活動(dòng)星系核（超大質(zhì)量黑洞）X射線雙星（恒星級(jí)黑洞候選體）（超新星）（伽瑪射線暴）,張有宏的簡(jiǎn)歷,19851989鄭州大學(xué)物理系本科19891992中國科學(xué)院云南天文臺(tái)天體物理碩士19921996中國科學(xué)院云南天文臺(tái)工作19962000意大利國際高等研究學(xué)院（SISSA）天體物理博士（位于TRIESTE第利亞斯特）20012002意大利米蘭INSUBRIA大學(xué)天體物理博士后（位于米蘭科莫COMO）2003清華大學(xué)物理系和天體物理中心,本講內(nèi)容,課程信息課程成績(jī)課程規(guī)則課程內(nèi)容（簡(jiǎn)介）,課程基本信息,課程中文名稱天文學(xué)導(dǎo)論課程英文名稱INTRODUCTIONTOASTRONOMY課程編號(hào)9000430093/2010年秋季學(xué)期課程學(xué)時(shí)數(shù)3學(xué)時(shí)/周16周48學(xué)時(shí)課程學(xué)分3觀測(cè)、答疑與討論組織學(xué)生分組，每組12個(gè)晚上（810點(diǎn)）地點(diǎn)校內(nèi)天文臺(tái)時(shí)間具體安排臨時(shí)提前通知,助教負(fù)責(zé)觀測(cè)、答疑與討論,王健OFFICE誠齋317PHONE62792521；13269607792EMAILJIANW06MAILSTSINGHUAEDUCN劉柳OFFICE誠齋317PHONE62788766；15010509029EMAILLIULIU08MAILSTSINGHUAEDUCN,教材與講義,教材暫無（以課件為主，課件較為詳細(xì)）課件放在網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂上供大家課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。所有課件僅供學(xué)習(xí)用，禁止傳播參考教材現(xiàn)代天文學(xué)十五講，吳鑫基溫學(xué)詩著，北京大學(xué)出版社，2005年1月第1版文科天文，蘇宜編著，科學(xué)出版社，2010年6月第1版（文科類學(xué)生）基礎(chǔ)天文學(xué)，劉學(xué)富主編，高等教育出版社，2004年7月第1版（理工類學(xué)生）,擴(kuò)展閱讀,科普雜志環(huán)球科學(xué)（美）、科學(xué)世界（日）、新發(fā)現(xiàn)（法）、天文愛好者、中國國家天文（美天空與望遠(yuǎn)鏡）網(wǎng)站科普書籍萬物起源（宇宙140億年的演化史）美泰森黃群/譯江蘇科學(xué)技術(shù)出版社地球的終結(jié)美菲利普布雷特李志濤王怡/譯中央編譯出版社將給出以每講為基礎(chǔ)的擴(kuò)展閱讀材料,課程成績(jī)以分?jǐn)?shù)計(jì)算,課程總分包括期末考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)期末考試成績(jī)110分第16周（12月28日）晚上隨堂期末考試開卷考試是非題與選擇題（5選1）平時(shí)成績(jī)10分觀測(cè)、答疑與討論（記錄表現(xiàn)）野外認(rèn)星實(shí)踐作業(yè)（與天文臺(tái)觀測(cè)無關(guān)），需交書面作業(yè)課程成績(jī)?yōu)橐陨蟽身?xiàng)成績(jī)相加如果總分超過100分，成績(jī)計(jì)為100分,關(guān)于選課,無論理工類還是文科類，各專業(yè)學(xué)生一視同仁，包括與課程相關(guān)的所有方面不及格學(xué)生幾乎全為文科類學(xué)生和留學(xué)生。對(duì)于此類學(xué)生，如果學(xué)習(xí)本課程確實(shí)有很大困難，建議退課。如果又確實(shí)對(duì)本課程感興趣，建議旁聽，但如果執(zhí)意選了本課程，那就要花更多的時(shí)間精力來學(xué)習(xí)?？傊?，混學(xué)分是行不同的。為了鼓勵(lì)文科類學(xué)生選課，本學(xué)期將給予適當(dāng)照顧（依據(jù)平時(shí)表現(xiàn)）,課程紀(jì)律,重視課程不遲到、不早退、不曠課（隨機(jī)點(diǎn)名，主要以課堂提問方式）按時(shí)完成作業(yè)，按時(shí)參加觀測(cè)、答疑與討論，過時(shí)不候課堂以及考試不準(zhǔn)使用筆記本電腦等電子設(shè)備請(qǐng)假需以書面申請(qǐng)形式呈交，書面申請(qǐng)須經(jīng)所在院系教務(wù)蓋章，且必須在課前（本人或他人）提交，否則視為無效,課程目的,利用大量天文圖片，通過觀測(cè)現(xiàn)象來理解行星、恒星、星系的物理機(jī)制以及宇宙的整體性質(zhì)。系統(tǒng)介紹現(xiàn)代天文學(xué)知識(shí)和前沿進(jìn)展，使不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)現(xiàn)代天文學(xué)有一個(gè)比較廣泛且比較深入的了解。激發(fā)一些同學(xué)從事天文研究。一定的廣度和深度介紹現(xiàn)代天文學(xué),第1講天文學(xué)發(fā)展史,古希臘地心說哥白尼的太陽中心說第谷布拉赫的觀測(cè)開普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律伽利略的天文望遠(yuǎn)鏡牛頓的引力理論愛因斯坦的相對(duì)論,現(xiàn)代天文學(xué)（科學(xué)）是如何建立和發(fā)展的,,第2講天體的視運(yùn)動(dòng),由地球的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)以及地軸進(jìn)動(dòng)所導(dǎo)致的天體的視運(yùn)動(dòng)規(guī)律，月球的運(yùn)動(dòng)、行星的運(yùn)動(dòng)月相、日月食天和季節(jié)恒星和行星的運(yùn)行變化的四季星空天球坐標(biāo)系,STARTRAILS北天極附近的星象跡線,,北極星,,第3講光與天文望遠(yuǎn)鏡,天文學(xué)家所獲的宇宙信息幾乎都來自宇宙天體所發(fā)射的光（輻射）宇宙線、中微子、引力波光（輻射）是電磁波,天文望遠(yuǎn)鏡,,第4講太陽系八大行星,,類地行星,,VENUS金星,MERCURY水星,MARS火星,EARTH地球,類木行星,,JUPITER木星,URANUS天王星,NEPTUNE海王星,SATURN土星,第5講太陽系“矮行星”和小天體,ASTEROIDS小行星,COMETS彗星,METEORS流星（體）,METEORITES隕石,冥王星,太陽系內(nèi)小天體的撞擊,,隕擊坑,65,000,000年前的恐龍滅絕,太陽系的形成,,第6講其它太陽系和智能生命,熱門研究課題400系外行星主要探測(cè)方法和重要結(jié)果太陽系不是惟一的生命是否普遍存在已發(fā)現(xiàn)超級(jí)地球“地外生命存在嗎我們能夠和外星人聯(lián)系嗎我們將會(huì)和外星人聯(lián)系嗎”,第7講太陽與恒星,太陽的結(jié)構(gòu)太陽的能源太陽的活動(dòng)日地關(guān)系,恒星,恒星參數(shù)的測(cè)定視星等距離顏色溫度質(zhì)量,雙星,天鵝座CYGNUS,星團(tuán),,第8講恒星的形成,星際介質(zhì)恒星的形成,第9講小質(zhì)量恒星的演化,白矮星雙星的演化?IA型超新星爆發(fā),第10講大質(zhì)量恒星的演化與爆發(fā),超新星爆發(fā)對(duì)于我們的存在至關(guān)重要,,中子星黑洞（恒星級(jí)）,第11講銀河系,數(shù)千億個(gè)恒星靠自身引力束縛在一起的集合,第12講星系，星系團(tuán),旋渦星系,橢圓星系,銀河系,星系團(tuán),數(shù)百、數(shù)千個(gè)星系靠自身引力束縛在一起的系統(tǒng),第13講類星體與活動(dòng)星系核,（某些）星系的中心區(qū)域，具有較強(qiáng)的活動(dòng)性中心有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞能源來自超大質(zhì)量黑洞對(duì)其周圍物質(zhì)的吸積,第14講宇宙學(xué),宇宙開始于一次大爆炸宇宙微波背景輻射宇宙的膨脹與加速膨脹宇宙的密度（位形）與宇宙的未來暗物質(zhì)與暗能量宇宙的演化史,

簡(jiǎn)介：1,中國古天文,2,去過未,以中國古天文儀器為主題,3,「牛郎織女」唐?杜甫牽牛出河西，織女處其東。萬古永相望，七夕誰見同。神光意難候，此事終蒙朧。颯然精靈合，何必秋遂通。,豐子愷的毛筆漫畫,4,在北半球，三顆亮星合稱“夏季大三角”,應(yīng)該是織女在河西，牛郎在河?xùn)|。,5,「月夜」唐?劉方平更深月色半人家，北斗闌干南斗斜。今夜偏知春氣暖，蟲聲新透綠窗紗。,6,仰韶文化的大致範(fàn)圍,黃河流域的仰韶文化7000–5000年前,在仰韶出土陶片的太陽,,7,「七日己已夕□，ㄓ新大星並火」大意七日己巳晚上，有一顆新的大星出現(xiàn)，位於火心宿二附近。,「癸酉貞日夕又食，佳若癸酉貞日夕又食，非若」大意發(fā)生在癸酉貞日占卜日黃昏的日食，主吉或主兇,商代三千多年前的甲骨文,,8,中國古天文由占卜與皇權(quán)主導(dǎo)，三千年前的易經(jīng)說「天垂象，見吉兇」,上古時(shí)期的天文是由溝通天地鬼神之「巫覡」掌管的,9,木衛(wèi)三GANYMEDE直徑5260公里，比水星還要大，是太陽系最大的衛(wèi)星，最亮目視星等5。,天文學(xué)家亦是星占家，例如戰(zhàn)國時(shí)的甘德、石申,NASA,甘德在公元前364年曾目睹木星側(cè)有小星，即是後來伽利略證實(shí)的木衛(wèi)三。,GANYMEDENASA,10,早期的彗星及太陽黑子記述,西漢淮南子?兵略訓(xùn)武王伐紂彗星出而授殷人其柄?！肝渫醴ゼq」約在公元前11世紀(jì),漢書?五行志漢成帝河平元年三月乙未，日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央。河平元年即是公元前28年，這是世界公認(rèn)最早的太陽黑子觀測(cè)記錄。,11,由秦始皇七年BC240到清末共有29次哈雷彗星回歸記錄，一次不漏，惜無人發(fā)現(xiàn)它是同一彗星。,馬王堆墓出土「西漢帛書」的彗星圖。,1986年回歸的哈雷彗星，下次回歸2061年。,12,第一次全國性東漢的天文會(huì)議渾天說對(duì)蓋天說,13,周代的蓋天說和東漢的渾天說,14,古天文學(xué)家,還有虞喜東晉、蘇頌北宋、沈括北宋等,,,,15,張衡78139的候風(fēng)地動(dòng)儀,懸垂擺原理,復(fù)原品,16,設(shè)大明曆，391年置144閏月，代替19年7閏。測(cè)量冬至前後若干天的正午日影長(zhǎng)度，得到更準(zhǔn)確的冬至?xí)r刻。算得回歸年3652428日算得月球繞地週期2721223日算得圓周率3141592631415927,祖沖之429500,17,一行，俗名張遂683─727,修訂大衍曆與工匠梁令瓚製造了「黃道遊儀」，測(cè)量日月星辰的座標(biāo)，定出子午線，發(fā)現(xiàn)恆星“不恆”。水力運(yùn)作的「渾天銅儀」，每晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)一周?！笍?fù)矩」，測(cè)北天極高度緯度木人敲鼓辰鐘,18,步天歌,始於78世紀(jì)的唐代，作者未確，步天歌以詩歌形式整理前人巫咸、石申、甘德的星表，將全天分為31個(gè)天區(qū)，稱「三垣二十八宿」，共含星1645顆，此後這天區(qū)劃分法一直沿用至清末。,19,,三垣二十八宿,垣是城牆，宿是宿舍，象徵月球每日停守此處,粵音,20,,二十八宿的「宿」，粵音“叔”，不是音“秀”。傳教士與明代官員共事時(shí)已英譯為28LUNARMANSIONS，表明「宿」的原義是宿舍，與「三垣」字面意義呼應(yīng)。古籍記載石申占「太白與歲星合於一舍，西方兇。歲星出左，有年豐收；出右，無年歉收」。陰符經(jīng)「天發(fā)殺機(jī)，移星易宿；地發(fā)殺機(jī)，龍蛇起陸；人發(fā)殺機(jī)，天地反覆」還有白居易詩宿溪翁，押韻也是音“叔”。,讀音考證,21,何謂「太歲」,除了二十八宿，星占家亦把黃赤天區(qū)分為12等份，稱「十二次」，歲星木星大約每年經(jīng)過一「次」。後來發(fā)覺木星運(yùn)行週期不足12年整數(shù)，用木星占卜並不方便，於是又改黃赤天區(qū)為12等份，稱「十二辰」，另假設(shè)行星“太歲”與木星運(yùn)行方向相反，每年剛好經(jīng)過一「辰」。道教把太歲發(fā)展為六十位太歲神，“犯太歲”即源於此。,22,,,,二十八宿亦以「四象」配對(duì)東方蒼龍對(duì)應(yīng)角、亢、氐、房、心、尾、箕南方朱雀對(duì)應(yīng)井、鬼、柳、星、張、翼、軫西方白虎對(duì)應(yīng)奎、婁、胃、昴、畢、觜、參北方玄武對(duì)應(yīng)斗、牛、女、虛、危、室、壁四象原是東夷、南蠻、西羌、北狄四大民族的圖騰。,四象,23,我國天文學(xué)家高魯18771947設(shè)計(jì)的四象圖,中國天文學(xué)家的故事，陳遵媯、湛穗豐著P84,24,二十八宿在天球的位置,25,古人相信天人感應(yīng)，天上也要配套對(duì)應(yīng)人間社會(huì)，包括許多以官職命名的星，因此星又叫「星官」，星官的星數(shù)由一顆例如“相”至廿多顆不等。,星的命名,26,例官職/貴族太子、尚書、三公、相、四輔設(shè)施靈臺(tái)、天廚、天關(guān)、天牢、厠、積屍器物華蓋、天床、貫索、五車、斗宿、箕宿山川/動(dòng)物天江、天雞、天狗、牛宿、觜宿神鬼/人物雷電、鬼宿、造父、老人、織女地域齊、趙、鄭、越、秦、晉、楚、燕,27,清?光緒三十三年1907年，英國考古人員從敦煌藏經(jīng)洞中盜走多種古籍，其中包括敦煌星圖。敦煌星圖繪製於唐代八世紀(jì)初期，共有一千三百餘顆星，是世界上現(xiàn)存最古老的全天星圖。,敦煌星圖,敦煌星圖的一部份,28,現(xiàn)存的北宋蘇州石刻天文圖,石碑1X2米1435顆星春、秋分點(diǎn)錯(cuò)誤,其他星圖都有不同程度的失真,29,紫微垣必定在星圖中央的「恆顯圈」北極至赤緯500N之內(nèi)，圈內(nèi)都是在華北地區(qū)“永不沒落，出身顯貴”的星官。,恆顯圈,30,星官星座的對(duì)照請(qǐng)參閱HTTP//WWWTEACHERAEDOCENTERCOM/MYTEACHER/STAR05HTM,31,天關(guān)客星,宋會(huì)要「嘉祐元年三月，司天監(jiān)言，客星沒，客去之兆也。初，至和元年五月晨出東方，守天關(guān)。晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日?！?M1蟹狀星雲(yún)即是天關(guān)客星的遺跡,天關(guān)客星在10540704爆發(fā),32,蘇頌10201101的水運(yùn)儀象臺(tái),這是一座把渾儀、渾象和報(bào)時(shí)裝置整合一起的水力驅(qū)動(dòng)天文鐘塔，詳記於蘇頌著作新儀象法要中。,33,蘇頌星圖,,在新儀象法要中的全天星圖，根據(jù)宋代元豐年間11世紀(jì)後期的實(shí)測(cè)繪制，共有一千四百餘顆星，從角宿開始，按二十八宿順序排列，縱線通過各宿的距星，線頂有宿度對(duì)應(yīng)。,←部份蘇頌星圖,34,漏壺,元代延祐三年1316製成，由上向下為日壺、月壺、星壺和有浮箭的受水壺，箭身刻有十二時(shí)辰指示上刻度的時(shí)間。一時(shí)辰等於現(xiàn)代的兩小時(shí)，前一小時(shí)稱「初」，後一小時(shí)稱「正」。例如午正1200–1300，但後人把1200說成正午。,複製品,35,郭守敬12311316,元代登封觀星臺(tái)河南省,36,渾儀圈數(shù)太多阻礙觀測(cè),渾儀與簡(jiǎn)儀,37,仰儀,郭守敬也創(chuàng)製了「仰儀」，利用小孔成像原理把太陽投影在朝天大鍋的內(nèi)壁上，壁面刻有天球的經(jīng)緯線，可以用日影定時(shí)刻及觀測(cè)日食。,↑在香港天文公園的彷製仰儀,向南或向北的開孔小板,,38,中國古代的恆星赤道系統(tǒng)周天為365又?度以入宿度、去極度定星位,不解之謎二十八宿寬窄相差懸殊，最寬是井宿33度，最窄是觜宿半度。各宿的距星參考星大多是中等偏暗的星，幾乎沒有亮星。,39,天干和地支,「天干」和「地支」用來標(biāo)記日子、時(shí)間、方位甚至事物先後的次序。天干象征天上的樹幹，地支是散在地上的分枝，古人認(rèn)為天是主、地是從，天地互存像樹幹和分枝。天干包括甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸10個(gè)序號(hào)，地支包括子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥12個(gè)序號(hào)，合稱為干支。干支互相配對(duì)可產(chǎn)生60個(gè)順序，之後也可循環(huán)使用甲子、乙丑、丙寅，丁卯、戊辰、己巳、庚午、辛未、壬申、癸酉、甲戌、乙亥、丙子、丁丑、戊寅，己卯、庚辰、辛巳、壬午、癸未、甲申、乙酉、丙戌、丁亥、戊子、己丑、庚寅，辛卯、壬辰、癸巳、甲午、乙未、丙申、丁酉、戊戌、己亥、庚子、辛丑、壬寅，癸卯、甲辰、乙巳、丙午、丁未、戊申、己酉、庚戌、辛亥、壬子、癸丑、甲寅，乙卯、丙辰、丁巳、戊午、己未、庚申、辛酉、壬戌、癸亥。,40,明代航海的牽星術(shù),牽星板1指≈2CM,41,明代的極光、日暈、月暈繪畫,原載於明仁宗1425年撰的天元玉曆祥異賦，這是占卜用書，內(nèi)有關(guān)於極光、日暈、月暈和其他種種天象的彩色繪畫。,42,元代以後，中國天文的發(fā)展?jié)u走下坡，無論是科學(xué)理論或觀測(cè)技術(shù)都不及當(dāng)時(shí)來華的耶穌會(huì)士。,43,澳門,首位來華的耶穌會(huì)士是16世紀(jì)的利瑪竇，他與明末大臣徐光啟合譯了幾何原本。1619年一班耶穌會(huì)士包括湯若望、南懷仁等乘船抵達(dá)澳門，他們最早把西方著作及望遠(yuǎn)鏡帶入境。,44,湯若望15911666服務(wù)明清兩代,徐光啓15621633明代,湯若望亦與徐光啓合編崇禎曆書，清代改叫西洋新法曆書，後稱時(shí)憲曆，在順治二年1645年開始執(zhí)行，至今已成為民間的“農(nóng)曆”。,45,黃道十二宮,黃道十二宮在隋唐跟佛教傳入中國，但到明末才被認(rèn)識(shí)，當(dāng)時(shí)湯若望編制崇禎曆書，他把傳統(tǒng)的24節(jié)氣沿黃道等分，每節(jié)氣相隔150，從此中國古天文溶入了西方的天文學(xué)。,46,二十四節(jié)氣以西方天文學(xué)的黃經(jīng)ECLIPTICLONGITUDE均分，在陽曆的日子大約固定。,47,農(nóng)曆仍然採用每十九年加插七個(gè)閏月的辦法,“十九年七閏”共有235個(gè)朔望月2953X235693955天19個(gè)陽曆年36525X19693975天,兩者相差不足一天，因此每隔19年農(nóng)曆再與陽曆同步。,仍在坊間出版的“通勝”農(nóng)曆流年吉兇,48,,要二十四節(jié)氣和日月食的預(yù)告準(zhǔn)確，春分點(diǎn)的位置必先要測(cè)準(zhǔn)。但由於地球自轉(zhuǎn)軸天球赤道的擺動(dòng)，春分點(diǎn)不斷沿黃道退行，因此測(cè)定春分點(diǎn)是當(dāng)年的重要工作。,49,歐洲傳教士參與設(shè)計(jì)的清代天文儀器,現(xiàn)在,50,1987年在北京古觀象臺(tái)所見,51,52,北京故宮的日晷,上圖為乾隆?養(yǎng)心殿前的赤道式日晷，盤直徑28CM，北盤面刻有「子丑寅卯」十二時(shí)辰，每時(shí)辰分「八刻」一刻為15分鐘，轉(zhuǎn)動(dòng)銅臂可切日影以提高時(shí)間顯示的精度。,在故宮陳設(shè)的日晷都是盤面斜放的赤道式，特點(diǎn)是讓日影投在平行於天球赤道的盤面上，所以時(shí)間刻度間隔平均，但晷盤需要南北兩面，分別供冬半年秋分至春分及夏半年春分至秋分使用。,向北面,53,鄭復(fù)光在1847年寫成鏡鏡詅癡五卷，集當(dāng)時(shí)中西光學(xué)知識(shí)大成，在完成此書的基礎(chǔ)上，製造了中國最早的一臺(tái)測(cè)天望遠(yuǎn)鏡。,鏡鏡詅癡,第一個(gè)「鏡」字是動(dòng)詞，是「照」的意思，「詅癡」則有「本無才學(xué)，又喜歡向人誇耀，適成獻(xiàn)醜」的意思。,54,為甚麼元代之後中國天文學(xué)衰落,55,專制,秦始皇公元前221年名嬴政，人民要忌說與皇帝名“政”同音的字，所以改叫「正月」為“禎月”。,嫦娥本稱「姮娥」，因?yàn)闈h文帝公元前179年叫劉恒，以後姮娥就改作嫦娥了。,只有天子皇帝才有權(quán)通天，所以歷代皇帝都嚴(yán)禁民間私習(xí)天文，到清代才逐漸開放。明清統(tǒng)治者設(shè)“文字獄”迫害異己的知識(shí)份子。,56,「熒惑守心」表示皇帝有兇兆，漢代丞相翟方進(jìn)因此代君而死。短片HTTP//VKU6COM/SHOW/IKP7WMNMIDJQHY1UHTML，故事在1200。,偽造天象古記載有23次「熒惑守心」，其中17次是偽造的。,57,雖然中國古籍有許多天象記載，但欠缺幾何的量化。,舉頭望明月，大如五寸鏡。謂眾目皆然，圓規(guī)有一定。忽聞小如杯，兒語實(shí)駭聽。因之遍諏訪，令各說圍徑。細(xì)比半兩錢，大至尺口罄。始知眼光異，塵根有殊性。譬如長(zhǎng)短視，遠(yuǎn)近相去瓊?；挫F中昏，毫察秋來炳。即事悟?qū)W功，格物非易竟。老夫年七十，識(shí)月猶未竟。如何執(zhí)成見，輒負(fù)鑒裁柄。,引述清?趙翼在甌北集的詩,詩作於十八世紀(jì)末,58,當(dāng)十七世紀(jì)歐洲文藝科學(xué)起飛時(shí)，中國只有湯若望、南懷仁等教士傳入西方天文學(xué)，到乾隆中西交流逐漸退色。鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)之後門戶重開，後來才有AWYLIE與李善蘭合譯的代數(shù)、幾何、微積分、重學(xué)靜力學(xué)及談天等。,59,清光緒三十三年1907的諷刺時(shí)弊漫畫,60,曾國藩18111872語錄,余生平有三恥，學(xué)問各途皆略涉其涯矣，獨(dú)天文算學(xué)毫無所知，雖恆星五緯亦不認(rèn)識(shí)，一恥也。,

簡(jiǎn)介：天文學(xué)發(fā)展史,天文協(xié)會(huì)學(xué)術(shù)部沙永強(qiáng),天文學(xué)基礎(chǔ),主要內(nèi)容,天文學(xué)的產(chǎn)生我國天文學(xué)的發(fā)展歷史及成就西方天文學(xué)發(fā)展歷史,天文學(xué)的產(chǎn)生,天文學(xué)自然科學(xué)六大基礎(chǔ)學(xué)科之一，研究探索宇宙及其所包含的所有天體的本質(zhì)，主要指天體在宇宙空間的位置、分布、物理狀態(tài)、化學(xué)組成、運(yùn)動(dòng)和演化過程的自然科學(xué)。天文學(xué)是一門具有悠久歷史的古老學(xué)科，它是隨著人類生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)的需要而產(chǎn)生與發(fā)展的。,天文學(xué)的產(chǎn)生,對(duì)原始農(nóng)牧民族來說，日出而作，日沒而息，晝夜的交替成了天然的時(shí)間計(jì)量單位。農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)還隨寒來暑往，四季循環(huán)而變化。不同的季節(jié)、不同的地方出現(xiàn)不同的天象。觀察天象?確定季節(jié)、位置、方向,古埃及天狼星與太陽一起升起后不久，尼羅河水就開始泛濫。古希臘每年日影最短的一天之后五十天是最適合航海的時(shí)候；昴星團(tuán)在早晨掉進(jìn)海里以后，暴風(fēng)季節(jié)就要開始。古代中國每年開始耕種時(shí)，“大火”（心宿二）在傍晚出現(xiàn)于東方。在三千年前設(shè)置了“火正”職位，專門觀測(cè)“大火”來確定季節(jié)與時(shí)令。二千多年前，用土圭定出了冬至與夏至，且最早測(cè)出了一年36525天。春秋、秦漢時(shí)期，又定出了春分、秋分以及其他二十個(gè)節(jié)氣。,天文學(xué)及其發(fā)展史,天文學(xué)是一門具有悠久歷史的古老學(xué)科，它的發(fā)展基本上可以分為古代、近代和現(xiàn)代三大階段。,主要內(nèi)容,天文學(xué)的產(chǎn)生我國天文學(xué)的發(fā)展歷史及成就西方天文學(xué)發(fā)展歷史,古代天文學(xué),中國古代輝煌的天文學(xué)宇宙說星座三垣四象二十八宿古代天文儀器及天文官史主要成就赤道坐標(biāo)系太陽黑子和日食彗星、流星和隕星新星和超新星,宇宙學(xué)說,蓋天說、渾天說和宣夜說蓋天說第一個(gè)階段天圓地方，假想天是個(gè)半球形的蓋子蓋住地面，人住在地上，星星在天上；第二個(gè)階段基本假定是天地平行，其間相距八萬里。渾天說天地具有蛋狀結(jié)構(gòu)，地在中心，天在周圍。宣夜說東漢時(shí)提出，認(rèn)為天是空而無質(zhì)，無窮無極，日、月、星辰浮于其中，或靜或動(dòng)，積氣而成。,在我國有三垣、四象二十八宿之分，據(jù)史記天官書記載三垣是北天極周圍的三個(gè)區(qū)域，即紫微垣、太微垣、天市垣。四象分布于黃道和白道近旁，環(huán)天一周。每象各分七段，稱為“宿”，共計(jì)二十八宿。東方蒼龍之象角宿、亢宿、氐宿、房宿、心宿、尾宿、箕宿。南方朱雀之象井宿、鬼宿、柳宿、星宿、張宿、翼宿、軫宿。西方白虎之象奎宿、婁宿、胃宿、昴宿、畢宿、觜宿、參宿。北方玄武之象斗宿、牛宿、女宿、虛宿、危宿、室宿、壁宿。,星座三垣四象二十八宿,東方蒼龍之象角宿、亢宿、氐宿、房宿、心宿、尾宿、箕宿。,南方朱雀之象井宿、鬼宿、柳宿、星宿、張宿、翼宿、軫宿。,西方白虎之象奎宿、婁宿、胃宿、昴宿、畢宿、觜宿、參宿。,北方玄武之象斗宿、牛宿、女宿、虛宿、危宿、室宿、壁宿。,天體測(cè)量?jī)x器渾儀、簡(jiǎn)儀、仰儀、象限儀、地平經(jīng)緯儀、赤道經(jīng)緯儀、黃道經(jīng)緯儀時(shí)間測(cè)量?jī)x器日晷、圭表、漏刻、沙漏,中國古代天文儀器,渾儀,簡(jiǎn)儀,赤道經(jīng)緯儀,地平經(jīng)緯儀,黃道經(jīng)緯儀,紀(jì)限儀,象限儀,中國古代天文官史,天學(xué)機(jī)構(gòu)的主要工作如下首先是天象的觀測(cè)記錄，內(nèi)容有恒星位置的測(cè)定，并編制成星表或繪制為星圖；日月食和掩星觀測(cè)；行星在恒星背景下的視運(yùn)動(dòng)狀況；異常天象的觀測(cè)記錄，包括彗星新星流星太陽黑子等。其次是觀天儀器的研制和管理。三是修訂歷法，編算歷書歷譜并印制頒發(fā)。,赤道坐標(biāo)系的使用唯一性坐標(biāo)值不隨時(shí)間、觀測(cè)點(diǎn)位置變化。古希臘使用黃道坐標(biāo)系。太陽黑子和日食的記錄公元前140年就有對(duì)太陽黑子的觀測(cè)記錄，比歐洲早了近千年。對(duì)太陽黑子出現(xiàn)的時(shí)間、大小和位置有詳細(xì)描述。4000年前夏代仲康元年首次日食記錄，至元朝末年已有650次之多。,主要成就,西漢成帝河平元年（公元前28年）漢書五行志“成帝河平元年??三月己未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央?！焙鬂h書五行志（公元188年）“中平??五年正月，日色赤黃，中有黑氣如飛鵲，數(shù)月乃銷?！彼问诽煳闹荆ü?131年）“紹興元年二月己卯，日中有黑子，如李大，三日乃伏。六年十月壬戍，日中有黑子，如李大，至十一月丙寅始消。七年二月庚子，日中有黑子，如李大，旬日始消。四月戊申，日中有黑子，至五月乃消?！彼问诽煳闹舅位兆谡投辏ü?112年）“四月辛卯，日中有黑子，乍二乍三，如栗大。”,彗星、流星和隕星哈雷彗星的最早記載前613年春秋，之后多達(dá)31次。戰(zhàn)國時(shí)代已有彗星形態(tài)記載。精彩的流星雨記載。,主要成就,春秋“魯文公十四年秋七月，有星孛入于北斗。”史記六國表載“秦厲共公十年彗星見?！睗h書五行志漢成帝元延元年（公元前12年）“元延元年七月辛未，有星孛于東井，踐五諸侯，出河戌北，率行軒轅、太微，后日六度有余，晨出東方。十三日，夕見西方，鋒炎再貫紫宮中。南逝度犯大角、攝提。至天市按節(jié)徐行，炎入市中，旬而后西去；五十六日與蒼龍俱伏。”,哈雷彗星,新唐書天文志“上元三年七月丁亥，有彗星于東井，指北河，長(zhǎng)三尺余，東北行，光芒益盛，長(zhǎng)三丈，掃中臺(tái)，指文昌。”唐高宗上元三年是公元676年。晉書天文志載有“彗體無光，傅日而為光，故夕見則東指，晨見則西指。在日南北皆隨日光而指，頓挫其芒，或長(zhǎng)或短?！毙绿茣煳闹荆ü?96年）“乾寧三年十月，有客星三，一大二小，在虛、危間，乍合乍離，相隨東行，狀如門，經(jīng)三日而二小星沒，其大星后沒?！?新星和超新星爆發(fā)商代至17世紀(jì)末，記載“客星”約90顆，其中12顆是超新星。蟹狀星云1054年宋會(huì)要記載的“客星”遺跡。,主要成就,漢書天文志中就有“元光元年六月，客星見于房?！睗h武帝元光元年是公元前134年。宋仁宗至和元年（公元1054年）出現(xiàn)在金牛座Ζ星（天關(guān)星）附近的超新星。宋會(huì)要“嘉祐元年三月，司天監(jiān)言客星沒，客去之兆也。初，至和元年五月，晨出東方，守天關(guān)，晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日?！?主要內(nèi)容,天文學(xué)的產(chǎn)生我國天文學(xué)的發(fā)展歷史及成就西方天文學(xué)發(fā)展歷史,古代天文學(xué),古希臘天文學(xué)和托勒密的地心說,托勒密,近代天文學(xué),哥白尼和日心說第谷開普勒及其運(yùn)動(dòng)定律伽利略牛頓和萬有引力定律,哥白尼和日心說,天體運(yùn)行論,對(duì)恒星與行星進(jìn)行了長(zhǎng)期精確的觀測(cè)，積累了大量觀測(cè)資料。編制了一部有777顆恒星坐標(biāo)的星表。發(fā)現(xiàn)了許多新的天文現(xiàn)象。宇宙結(jié)構(gòu)體系地球靜居中心，行星繞太陽運(yùn)行，而太陽則帶領(lǐng)行星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。,第谷,,①開普勒第一定律各行星的軌道都為橢圓形，太陽位于一個(gè)焦點(diǎn)上以日心為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)表示有,開普勒及其運(yùn)動(dòng)定律,,②開普勒第二定律行星與太陽的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，即③開普勒第三定律行星運(yùn)動(dòng)周期的平方和平均半徑的三次方的比值為常數(shù)。,伽利略制造光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)月球環(huán)形山、月海發(fā)現(xiàn)木星的四顆衛(wèi)星宇宙還有其它中心金星表面周期圓缺變化金星不發(fā)光，圍繞太陽運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)太陽黑子、證明太陽自轉(zhuǎn),任何兩個(gè)物體間均存在一個(gè)相互吸引的力，這個(gè)力的大小與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與兩物體間的距離的平方成反比。,牛頓和萬有引力定律,,蒲柏（APOPE，16881744）的一名言,NATUREANDNATURE’SLAWLAYHIDINTHENIGHTGODSAID,LETNEWTONBEANDALLWASLIGHT,自然與自然規(guī)律為黑暗所隱蔽上帝說，讓牛頓來一切即臻光明。,現(xiàn)代天文學(xué),19世紀(jì)中葉天體物理學(xué)的產(chǎn)生標(biāo)志現(xiàn)代天文學(xué)的產(chǎn)生?，F(xiàn)代天文學(xué)的觀測(cè)手段可以歸納為以下三種光學(xué)觀測(cè)傳統(tǒng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡?太空望遠(yuǎn)鏡、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。射電觀測(cè)20世紀(jì)60年代，脈沖星、星際分子、宇宙微波背景輻射和類星體“四大發(fā)現(xiàn)”。射電天文已成為諾貝爾獎(jiǎng)的搖籃。空間探測(cè)將空間探測(cè)器與人類送上其它天體或在其附近進(jìn)行近距離觀測(cè)。,宇宙層次,宇宙秩序地月系太陽系NATURAL太陽，行星，衛(wèi)星，彗星，小行星，流星。ARTIFICIAL人造衛(wèi)星，星際探測(cè)器（旅行者號(hào)）銀河系恒星、雙星、聚星、星團(tuán)、星云、星系總星系（宇宙）,天體的距離單位,▲1天文單位AU太陽到地球的平均距離?15?108公里（15億公里）▲1光年LY?095?1013公里▲1秒差距PC?3?1013公里1PC?326LY2?105AU1KPC103PC星團(tuán)與星系尺度1MPC106PC星系團(tuán)與宇宙尺度,最近的恒星半人馬?比鄰星,13PC422LY最近的疏散星團(tuán)畢星團(tuán)HYADES,44PC135LY最近的河外星系大麥云LMC，52KPC目前發(fā)現(xiàn)的最遠(yuǎn)天體180億光年5500MPC,宇宙尺度的衡量,微觀世界宏觀世界,電子10－13M1?＝10－10M最大的原子5?,地球最高的山8850M地球半徑6400KM太陽系日地平均距離15億KM定義為1天文單位1AU恒星際空間秒差距PC,光年LY,◆歷史事件宇宙大爆炸太陽和地球形成藍(lán)－綠藻類有細(xì)胞核的大細(xì)胞復(fù)雜的多細(xì)胞生命植物和動(dòng)物出現(xiàn)恐龍時(shí)代北京人出現(xiàn)尼安特人出現(xiàn)現(xiàn)代人出現(xiàn)人類開始有文字記載人類實(shí)施第一項(xiàng)射電觀測(cè)計(jì)劃,◆宇宙年歷3年前第三年1月份3－4月9月10月下旬11月底12月15日－25日12月31日23時(shí)12月31日23時(shí)50分12月31日23時(shí)55分12月31日59分30秒12月31日59分597秒,地球的運(yùn)動(dòng),繞自己體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸的自轉(zhuǎn)繞日運(yùn)行的公轉(zhuǎn)跟著太陽系朝織女星方向的運(yùn)動(dòng)隨著太陽系繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng),地球的自轉(zhuǎn),地球的自轉(zhuǎn),自轉(zhuǎn)的角速度除兩極為0外，全球各地均相同。自轉(zhuǎn)的線速度除兩極為0外，其余地方隨緯度的增大而減小，隨高度的增大而增大。自轉(zhuǎn)方向自西向東，微小不均勻。自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了晝夜的交替、日月星辰的東升西落現(xiàn)象。,地球的公轉(zhuǎn),黃道面地球公轉(zhuǎn)軌道面稱為黃道面。公轉(zhuǎn)速度不均勻，冬天略快，夏天略慢。公轉(zhuǎn)方向自西向東，與自轉(zhuǎn)的方向相同。黃赤交角Ε＝23o265′，變化很小。由于Ε的存在，公轉(zhuǎn)產(chǎn)生了一年四季的變化。,,ECLIPTIC黃道,,地球的公轉(zhuǎn),