试验十五河外星系红移的测定

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时间简史(第2章)

第2章膨胀的宇宙银河系是一个庞大的恒星系统，而我们的太阳以及邻近的恒星全都是银河系的组成部分。

长期以来，人们一直以为银河系就是整个宇宙。

只是到了1924年，美国天文学家埃德温·哈勃才证实我们的星系并不是独一无二的。

事实上，还存在着许许多多其他的星系，而在星系之间则是广袤的虚无空间。

为了证明这一点，哈勃必须确定这些河外星系的距离。

我们可以确定邻近恒星的距离，办法是观测它们因地球绕太阳运动而引起的位置变化。

但是，河外星系实在是太过遥远了，这与近距离恒星的情况不同，它们看上去完全固定不动。

因此，哈勃只能通过间接的方法来测量它们的距离。

须知，恒星的视亮度取决于两个因素：光度，以及它离我们有多远。

对于近距离恒星来说，我们可以测得它们的视亮度和距离，于是便能确定它们的光度。

相反，要是我们知道了其他星系中一些恒星的光度，就可以通过测定它们的视亮度来推算出它们的距离。

哈勃论证了存在某些类型的恒星，当它们距离我们近得足以被我们测量时，它们有相同的光度。

于是，如在另一个星系中发现了同类恒星，我们就可以设想它们有着同样的光度。

这样一来，便可以计算出那个星系的距离。

如果可以对同一个星系中的若干颗恒星实施此类计算，并总是得出相同的距离，那么对星系距离的估计就相当可信了。

通过这条途径，哈勃得到了九个不同星系的距离。

现在我们知道，利用现代望远镜可以观测到数千亿个星系，银河系只是其中之一，而每个星系又含有数千亿颗恒星。

我们生活在一个缓慢自转中的星系之内，尺度约为10万光年；它有若干条旋臂，旋臂中的恒星绕着星系中心作轨道运动，大约每一亿年转过一周。

我们的太阳只不过是一颗中等大小的普通黄色恒星，它位于其中一条旋臂的外边缘。

毫无疑问，自亚里士多德和托勒密以来我们经历了漫长的认识之路，而在他们那个年代地球被认为位于宇宙的中心。

恒星的距离实在是太远了，以至于看上去它们只是一些非常小的光点。

我们不可能确定恒星的大小和形状。

那么，怎样才能把不同类型的恒星区分开来呢？对于绝大多数恒星来说，唯一可以观测到，且不致发生误判的特征是它们的光的颜色。

哈勃定律

哈勃开展的这项观测研究是非常细致又极为枯燥的，他在相当长的一段时间内投入了自己的全部精力。

与现代设备相比，1920年代观测条件很简陋，2.5米口径望远镜不仅操纵起来颇为费力，而且不时会出现故障。

星系是非常暗的光源，为了拍摄到它们的光谱，在当时往往需要曝光达几十分钟乃至数小时之久，其间还必须保持对目标星系跟踪的准确性。

为获取尽可能清晰的星系光谱，哈勃甚至迫不得已用自己的肩膀顶起巨大的镜筒。

人们调侃地形容说“冻僵了的哈勃”就“像猴子般地”成夜待在望远镜的五楼观测室内，“脸被暗红色的灯光照得像个丑八怪”，由此足见这位天文学大师严谨的科学态度和顽强拼搏的科学精神。

功夫不负有心人，经过几年的努力工作，到1929年哈勃获得了40多个星系的光谱，结果发现这些光谱都表现出普遍性的谱线红移。

如果这是缘于星系视向运动而引起的多普勒位移，则说明所有的样本星系都在做远离地球的运动，且速度很大。

这与银河系中恒星的运动情况截然不同：银河系的恒星光谱既有红移，也有蓝移，表明有的恒星在靠近地球，有的在远离地球。

不仅如此，由位移值所反映出的星系运动速度远远大于恒星，前者可高达每秒数百、上千公里，甚至更大，而后者通常仅为每秒几公里或数十公里。

在设法合理地估计了星系的距离之后，哈勃惊讶地发现，样本中距离地球越远的星系，其谱线红移越大，且星系的视向退行速度与星系的距离之间可表述为简单的正比例函数关系：v=H0r，（v表示星系的视向速度，星系的距离为r）这就是著名的哈勃定律，式中的比例系数H0称为哈勃常数。

哈勃于1929年3月发表了他的首次研究结果，尽管取得了46个星系视向速度资料，但其中仅有24个确定了距离，且样本星系的视向速度最高不超过1200公里/秒。

实际上当时哈勃所导出的星系的速度－距离关系并不十分明晰，个别星系对关系式v=H0r的弥散比较大。

后来他与另一位天文学家赫马森（M.L.Humason）合作，又获得了50个星系的光谱观测资料，其中最大的视向速度已接近2万公里/秒。

科学史十五讲第15讲大爆炸与宇宙起源

需要说明的是，将布鲁诺送上火刑架的主要原因并不是他对哥白尼学说的信仰，而是他的《论无限的宇宙和多世界》，被罗马教会宣布为“异端邪说”！
笛卡尔的“漩涡学说”

宇宙空间充满了物质微粒—“以太”，以太的漩涡运动促使物质向中心聚集，从而形成太阳，其余物质慢慢形成了地球和其他行星，残余的物质则形成了透明的天空。

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爱因斯坦的失误
1917年，爱因斯坦在“根据广义相对论对宇宙学所作的考查”一文中通过求解广义相对论引力场方程，引入了宇宙常数项，建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型。静态：从大尺度来考察，宇宙空间中的物质基本上是静止不动的；有限无界：宇宙空间是三维的，它的大小有限，光线在这个空间中沿着弯曲路径传播，始终不会有它的终点，即这个空间没有边界。

1932年，比利时的主教、天文学与宇宙学家勒梅特根据哈勃的发现，提出了原始原子爆炸的宇宙模型，他认为，现在观测到宇宙是由一个极端压缩状态的巨大的原始原子通过一系列相继的裂变过程而形成的。这一过程经历了三个膨胀阶段：快速膨胀期、慢速膨胀期、加速膨胀期。描述了一个膨胀着的、物质分布均匀的、各项同性的宇宙。
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大爆炸“余烬”的存在被首次证实！
但是正当他们刚刚开始这项工作的时候，接到了彭齐亚斯的电话！迪克立即带领一个小组访问了贝尔电话实验室，他们发现，彭齐亚斯和威尔逊发现的 “噪声”不是别的，正是他们自己准备寻找的宇宙背景辐射！六个月后，迪克小组用自己的辐射计在3.2 厘米波长处也发现了3k背景辐射！
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一、简短的历史回顾
印度：“象-龟”模型中国：盘古开天辟地希腊：地球在水上浮动基督教：上帝的创生

哈勃发现星系光谱的红移现象

哈勃发现星系光谱的红移现象
哈勃在研究大量河外星系时发现，离我们距离越远的，退行的速度越快，大概是一个线性关系，这根直线的斜率，现在叫作哈勃常数。

既然是研究星系时发现的现象，自然和单个恒星的颜色没有什么关系。

将这种现象解释为宇宙在膨胀，那么就可以得到离我们远去的天体，其光谱会发生红移这样的结论。

题外话，后来有人去研究哈勃使用的原始数据，发现其实散布范围很大（受限于当时观测精度），严格地说是无法得到线性关系的，哈勃同志还是胆子大，一敢“造假”，或者好听点叫靠物理直觉得到了正确的关系。

二敢挑战权威，直接否定宇宙稳恒态模型，击碎了一大批科学家的三观（包括爱因斯坦）。

天文学家哈勃公布了一个震惊科学界的发现这个发现在很

通常是以测定某个星系中“造父变星”来推知星宙
年龄约2
的亿年。

而这种方法对遥远星系却不适用，但
要精确地测定退行速度，遥远星系则更合适。

如何测定
它们的距离呢？一是利用比“造父变星”更亮的“行星状星云”
，
或者
利用超新星爆炸。

用这些方法得出的宇宙年龄为80
～120
亿年。

有人
认为早期的宇
但低值宇宙年龄的正确性值得怀疑，因为作为宇宙组成部分的球状星团的年龄至少已有
130
亿年。

宇宙年龄的340
亿年，其根据是宇宙膨胀的不均衡
在飞到地球附近时，速度
号在金星表面各拍摄了一张金星全景照片，
金星
号拍得四张金星表面彩色照片，金星表面覆
盖着褐色的砂土，岩石结构像光滑的层状板块；金星
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号通过雷达对金星表面进行了综合考察。

（完）
都比上次要大得多，又
过了差不多一百年，冥
王星才在1930
年被发
现。

找到了冥王星，
问题并未真正解决，
因为海王星在
扣除冥王星的影响后依然
还有偏差!
因此很多人相信，
外面一定还有第十颗行
星的存在。

为此，
争论至今没有停止过。

与此同时，
另一种在太阳与水星之间。

读《探求上帝的秘密》后感

读《探求上帝的秘密——从哥白尼到爱因斯坦》后感虽然我之前在超星上下载了这本书，但是当我从图书馆借到了这本书时，我才知道了这本书获得第十一届中国图书奖，是《科学漫游丛书》（1.生生不息——生殖的奥秘，2.漫游南北极，3.寻找地球以外智慧生命，4.探求上帝的秘密——从哥白尼到爱因斯坦，5.工业化学漫谈，6.让射线造福人类，7.飞上蓝天飞向宇宙，8.电脑与电脑时代，9.让地球永葆青春）整套丛书中的一本，在这本书的序中，一开始就介绍了这套丛书的内容，明确说明书中仅涉及现代科技成果的极小部分，但已足令人感叹，大有“相见恨晚”之感。

而整套书在旨在激发人们的才情和向上的精神，提高民族素质；增长人们的科技知识，开阔视野；增加对新科技成果的兴趣，热爱大自然；理解科学技术在社会发展中的作用，热爱科学；也有利于养成科学的思想方法、建立正确的世界观。

而且丛书是以初中毕业生的知识水平为基础编写的，内容详实翔实，语言流畅，力求生动，说理清楚，层次分明，系统性强，并注意反应最新科技成果，有文有图，通俗易懂。

所以说《探求上帝的秘密》这本书是一本适应面较宽的科普读物，在前沿就说明本书主要介绍了物理学和天文学发展的不平凡历程和一些最新成果，特别是有关相对论、黑洞和宇宙演化的知识，而且也收集了许多科学家的珍闻趣事，介绍了一些重大科学发现的曲折过程。

特别介绍了地球上文明的起源和进步和自然科学的诞生和发展，全书以哥白尼、伽利略、牛顿和爱因斯坦的贡献为主线，来描述自然科学的重大成就和重要思想；以霍金和彭罗斯的贡献为核心，来阐述当代的时空理论，介绍相对论研究的最新成果。

对这本书的学习，我觉得意义很大，不仅帮助我理顺了在科学发现的曲折历程中各位科学家之间的联系以及他们的伟大之处和作出的巨大贡献，而且帮助我更好的梳理了很多的科学及前言物理知识。

第一章文明的起源和脚步书中将文明的起源与脚步分为四部分来写：地球上文明的出现、海洋文明与大河文明、美洲文明、文明的繁荣。

星系红移的观测和分析方法

星系红移的观测和分析方法引言：星系红移是宇宙学中重要的观测现象之一，它揭示了宇宙膨胀的事实。

本文将介绍几种常用的观测和分析星系红移的方法，以帮助读者更好地理解和探索宇宙。

一、多普勒效应法观测星系红移多普勒效应是一种物理现象，它描述了由于物体相对于观察者的运动而产生的频率或波长的变化。

当一个天体远离地球时，它的光谱线会发生红移，频率降低；相反，当一个天体向地球靠近时，光谱线会发生蓝移，频率增加。

通过测量星系中物体的红移或蓝移，我们可以推断出它们的运动方向和速度。

二、哈勃定律与星系红移哈勃定律是描述宇宙膨胀的重要规律之一。

根据哈勃定律，远离地球的星系运动速度与距离成正比，这被称为哈勃常数。

我们可以利用哈勃定律来测量星系的红移和距离。

通过测量星系的红移，我们可以推算出它们的运动速度，再结合哈勃常数，就能计算出它们的距离。

这是一种重要的观测和分析星系红移的方法。

三、光谱分析法观测星系红移光谱分析是研究星系红移的另一种重要方法。

光谱可以将一个物体的光按波长进行分解，从而得到其特定的光谱线。

在星系中，我们可以通过观察物体的光谱线来测量它们的红移。

红移量可以通过相对于一些参考谱线的移动来计算。

例如，地球上的氢原子的谱线是已知的参考谱线之一，通过比较星系中氢原子的谱线和地球上的参考谱线，我们可以计算出星系的红移量。

四、背景辐射和星系红移之间的关系背景辐射是宇宙中普遍存在的微弱辐射，源于宇宙大爆炸产生的热能。

背景辐射的频谱呈黑体辐射分布，峰值位于微波波段。

通过测量背景辐射的频谱分布和星系的红移，我们可以研究宇宙的演化过程和星系的发展历史。

红移越高的星系对应于宇宙早期的形态，而红移较低的星系对应于宇宙较晚期的形态。

因此，背景辐射和星系红移之间的关系提供了宝贵的信息，帮助我们理解宇宙的起源和演化。

五、红移演化和星系形成的研究红移演化研究了星系随时间发生的红移变化。

通过观测大量的星系，并利用它们的红移信息，我们可以推断出宇宙中星系的形成和演化历史。

红移及蓝移的原因

红移及蓝移的原因古⽼的天⽂学是从不同天区的视亮度来估算遥远天体与我们的距离的，现在认识到它是⾮科学的。

从1917年发现河外星系的谱线有系统的向红端移动以来，光谱分析⼀直是推算遥远天体与我们的距离的基本⽅法。

天⽂学家认为：红移值[ Z =(λ-λ0 )/λ0 ] 随星体的距离增⼤⽽增⼤，星体的红移与距离存在着线性关系（△λ/λ∝R ），红移变成了星体距离的指⽰器。

1929年哈勃定理（ V = H R ）问世以来，红移被写成距离与哈勃常数的函数（ Z = H R / C ）。

（哈勃常数 H 已经多次更改，常数本⾝就不成⽴。

）此定理认为：红移量越⼤的星体背离地球的视向退⾏速度V 值越⼤，且与我们的距离 R 也越远。

哈勃定理是很难验证的主观推理，但，它却成了宇宙学的神圣⽀柱。

1938年艾夫思和史迪威在实验室证实运动光源存在多普勒频移：Z = [(C + V)／(C – V)]1/2－1 ，⼤爆炸论或宇宙膨胀学说便把红移解释为宇宙膨胀的代名词。

<o:p></o:p>从1963年以来，发现类星体的红移量都很⼤（有的超过3）。

按照哈勃定理，类星体距离我们达百亿光年甚⾄更远，它们辐射的能量相当于⼏百个或上千个⼤型星系，它们退离我们的速度接近或超过光速。

这些状态都是难于解释的，也是难于另⼈置信的。

⼈们开始对哈勃定理及红移理论提出怀疑。

1972年哈尔顿．C ．阿普找到了两个星系与我们的距离相同，但红移却相差较⼤的证据。

他公布了1971年的⼀组照⽚，可以从照⽚看到：星系NGC4319和类星体马卡良—205之间有⼀道明亮的物质“桥”联系着，但，它们的红移不同。

阿普认为：类星体的红移和它的速度、距离毫⽆关系，哈勃定理不成⽴。

红移理论及宇宙膨胀学说受到了有⼒的挑战。

那么，遥远星体及类星体光谱红移的原因怎么解释呢？这需要从光的电磁波本质及传播光的空间介质的电磁场量级及介质的运动去分析论证。

基本原因有三：1、介质电磁场的调制作⽤—介质耗能波长延长⼩宇宙、超星系、星系、星体等结构系统都有各⾃的电磁场层次，且是逐级包含的关系。

红移

天体类型多普勒红移引力红移宇宙学红移
行星 X X
恒星 X
星云 X
中子星 X X
白矮星 X X
近距离星系 X X
Hale Waihona Puke 距离星系 X X 黑洞 X X
通常引力红移都比较小，只有在中子星或者黑洞周围这一效应才会比较大。对于遥远的星系来说，宇宙学红移是很容易区别的，但是在星系随着空间膨胀远离我们的时候，由于其自身的运动，在宇宙学红移中也会参杂进多普勒红移。
叶片的光谱反射最有可能在敏感的可见光范围（535～640纳米和685～700纳米）首先反映植被受胁迫的情况。当植被遭受胁迫和叶绿素生产量开始下降时，由于叶绿素的缺乏一般会使植物在叶绿素吸收带上的吸收减少。这样的植物具有高得多的反射，特别是在红光和绿光部分。（John R Jensen）因此，植物会变成黄色或萎黄色。可见光的反射率增加实际上与植被遭受胁迫时叶片反射率的响应完全一致。只有当足够大并造成这篇严重脱水时，红外反射率才会开始响应（即，开始红移）。
图右是遥远的星系在可见光波段的光谱，与图左太阳的光谱比较，可以看见谱线)朝红色的方向移动，即波长增加（频率降低）
[编辑本段]多普勒红移、引力红移和宇宙学红移的区别
红移有3种：多普勒红移（由于辐射源在固定的空间中远离我们所造成的）、引力红移（由于光子摆脱引力场向外辐射所造成的）和宇宙学红移（由于宇宙空间自身的膨胀所造成的）。对于不同的研究对象，牵涉到不同的红移，具体的见下表：
少数天文学家认为类星体的红移不是宇宙学红移。这种观点所依据的观测事实有：某些类星体和亮星系（它们的红移相差很大）的抽样统计结果表明，它们之间存在一定的统计相关性；某些类星体（如马卡良星系205）似乎同亮星系之间有物质桥联系，而二者的红移相差极大。持这种观点的人对红移提出过一些解释。例如，认为类星体是银河系或其附近星系抛出来的，因此认为类星体红移是多普勒红移，而不是宇宙学红移。也有人认为，类星体红移是大质量天体的引力红移。还有一些理论认为类星体的红移可能是某种未知的物理规律造成的，这就向近代物理学提出了所谓的红移挑战。

试解析“红移”的是是非非

科技信息2008年第27期SCIENCE &TECHNO LO GY INFORMATION ●上世纪20年代,美国科学家哈勃在观测河外远星系发出的光时,发现有十多个远星系的光在光谱仪上向红端移动现象,这引起物理学界的轰动,科学家们为求解这一现象,开动脑筋寻找答案,从此“红移”这个术语被树立为宇宙学的专用名词。

其实,光子的初释都是由恒星胚的原子胚(即中子星的中子)由β—衰变形成恒星氢,再由恒星氢核经β+衰变蜕变为核中子,然后核中子再经β—衰变蜕变为核质子,其过程中释放出高能量、高频率、短波长的伽玛光子。

伽玛光子释出后,在恒星内与其他物质(粒子)不断碰撞起作用,逐步减少能量降低频率,加长波长向长波长波段转化。

这可视为光子的老化过程,即向红光波段转化。

所以“红移”是所有光子的本性。

光子减少能量加长波长之后便不能再向快频率短波长波段逆转,即光线只能“红移”而不能“紫移”。

可说人类每一个人都经历过在寒冷的冬季晒太阳时,如果你穿的是黑色衣料的寒衣,当太阳光照在你身上,阳光(可见光波段的光)立即侵彻你的衣料(在衣服来说是吸收)转化为热(红外波段的光),这是最简洁的光红移过程。

遗憾的是,西方的科学家在对光的本性还并不完全知晓的情况下,却草率地引来了由奥地利科学家多普勒根据声源抵近,声频率加快,声波变短,声源远去,声频率减慢,声波变长而创立的“多普勒声效应”这一原理,认为远河外星系的光谱线红移加大波长,也像声源远去那样推论出在物理学里原来并不存在的一个“多普勒光效应”,并说该效应已得到验证,而这个证例却仍是那个光谱线红移。

至于声效应和光传播的比拟和推论,哈勃并没有考虑两者的传播有本质的不同,声传播需要媒体空气,而光传播是不需要媒体的,两者传播的差异使两者类同的效应就不能成立。

哈勃轻率地以经验认识为出发点,以多普勒声效应为蓝图,建立了红移现象是远天体退行远去,“星系退行速度和离开我们的距离成正比,即离我们越远的星系退行速度越快”的哈勃定理,该定理认定远天体退行远去,总星系空间在飞速扩张。

自然地理作业第1章地球(答案)

绪论一、名词解释1.天然环境:只受人类间接和轻微影响的地区。

2.人为环境二、填空题1.地理环境可以分为自然环境、经济环境和社会文化环境三类。

2.地理环境中的自然环境，包括天然（原生自然）环境和人为（次生自然）环境。

3.对应于地理环境的三部分，地理学可分为三个主要的学科，即自然地理、经济地理和人文地理。

4.自然地理环境的物质组成具有相对独立性、整体性和区域性的特点，相应于这三个方面，自然地理学可分为部门自然地理学、综合自然地理学和区域自然地理学。

5.自然地理环境的要素组成，包括地貌、气候、水文、植物、动物和土壤，是自然地理学中应用最广泛的概念。

6.自然地理的研究对象包括天然和人为的自然地理环境，它具有一定的组分和结构，分布于地球表层并构成一个地理圈。

三、判断题1.自然地理环境的边界是一种具有一定过渡区间的渐变界限，它的两个边缘圈层——大气圈和岩石圈的厚度很大，而两者的物质组成和结构特性随高度或深度的不同又具有渐变的性质，因此要在两个地圈中确定自然地理环境的边界就很不容易。

（）四、简答题1.自然地理学的研究对象是什么？答：自然地理学的研究对象包括天然和人为的自然地理环境，它具有一定的组分和结构，分布于地球表层并构成一个地理圈。

第一章地球一、名词解释1、天文单位：地球和太阳的平均距离（14960×104km）。

2、小行星：位于火星与木星轨道之间绕套样运动的众多小天体的总称。

3、矮行星：围绕太阳运动，自身引力足以克服固体应力而使自己成圆球状，但不能清除其轨道其他物体的天体。

4、恒星月：月心连续两次到达同一恒星方向的时间（27d 7h 43min 11.4s）。

5、朔望月：月心连续两次通过地球与日心连线的时间（29d 12h 44min 3s）。

6、大地水准面：指一种以平均海平面表示的平滑封闭曲面。

7、太阳高度：太阳光线与地平面间的夹角。

8、恒星日：地球上同一地点连续两次通过同一子午面的时间。

9、太阳日：地球上同一地点连续两次通过地心与日心连线所需的时间。

河外星系

星系大小
椭圆星系的大小差异很大，直径一般在3300多光年至49万光年之间；旋涡星系的直径一般在1.6万光年至16 万光年之间；不规则星系直径一般在6500光年至2.9万光年之间。
星系质量
星系的质量一般在太阳质量的100万至亿倍之间。椭圆星系的质量差异很大，大小质量的差竟达1亿倍。相比之下，旋涡星系质量居中，不规则星系一般较小。
星系亮点
河外星系是面光源，人们可以测量它的表面亮度，研究表面亮度的变化规律。一般说来，物质密度越大，辐射就会越强，光度在星系视面上的变化情况反映了物质分布的情况。因此，研究亮度的变化规律，对了解星系的结构是很有价值的，不同类型星系的表面亮度是不相同，椭圆星系的亮度、旋涡星系的亮度、透镜状星系的亮度各有不同。
星系的主要组成部分是恒星，累积光谱主要是类似于恒星的吸收光谱。也有相当多的星系，光谱中除了吸收线外还有一些发射线。椭圆星系中有发射线的最少。从椭圆星系到不规则星系，有发射线的星系所占的比例越来越大。对Sc系和Irr系来说，有发射线的占绝大多数。少数特殊河外星系的光谱主要就是发射线，吸收线很少，有的甚至完全没有吸收线。
1917年，美国天文学家里奇拍摄星云NGC6946时，在其中发现了一颗新星。
物理性质
01
星系结构
02
星系亮点
03
星系05
星系光谱
星系结构
E系一般由核和晕组成。核又分为核球和核心。有些矮E系没有核。S系（包括SB）最复杂。由于观测技术的改进，发现有的透镜状星系仍可看出有旋涡结构，实际上应该是Sa或SBa，但也有一部分SO 和SBO至今看不出任何旋涡结构。
棒旋星系
与旋涡星系平行的还有一类，称棒旋星系，符号为SBb棒旋星系的特点是一个棒状物，棒的中心部分有核球，旋臂从棒的两端向外延伸出去。与旋涡星系类似，棒旋星系也可分成SBa、SBb、SBc等次型。

天文学导论教学大纲

教学大纲：“天文学入门”（天文学导论Ⅰ）：40学时；第一章天球坐标系第二章时间计量系统第三章天文望远镜简介第四章第四章太阳系概述实验题目：1、天球仪的使用及认星2、天文望远镜的使用3、行星、月球的目视观测4、参观国家天文台兴隆观测站5、参观国家天文台怀柔观测站6、参观北京天文馆7、参观航天城 8、参观国家天文台密云观测站“近代天文学前沿”：20学时；宇宙的膨胀与哈勃定律；热大爆炸宇宙模型；20世纪的重大天文发现；天体物理学中的疑难问题；空间天文学的发展；人类开拓太空。

“天文学导论”：60学时；第一章绪论第二章恒星的基本概念第三章恒星光谱和化学组成第四章恒星的颜色和光谱能量分布第五章天文观测方法第六章离我们最近的恒星─太阳第七章双星第八章变星第九章致密天体第十章赫罗图和恒星的演化第十一章星云和恒星的形成第十二章银河系第十三章河外星系第十四章活动星系第十五章宇宙学“天文学导论实验”：40学时实验一：天文年历、星表、星图的使用实验二：流星和流星雨的观测实验三: 天文望远镜的使用与光学性能的测定实验四：太阳黑子的投影观测及数据处理实验五：太阳光球光谱的拍摄与证认实验六：恒星光谱分类实验七：目视双星的目视观测实验八：目视双星的CCD观测实验九: 星系星云的CCD成像观测实验十: 星系的哈勃分类实验十一：河外星系红移的测定实验十二：CCD的性能指标的测试实验十三：星系星云的CCD观测彩色图像的合成及资料处理实验十四：用周光关系测定造父变星的距离一、课程目的和任务本课程重点要求掌握天文学基本概念，主要是介绍天文学的基础知识，从学习中领会科学的思考和解决问题的方式，注重学生科学素质的培养。

通过天文学研究的新成就与新动态使学生了解天文学科在社会发展中的重大作用；注重课堂讲授与观测相结合，重点在于启迪学生的思路，拓宽学生的视野，培养学生发现问题，分析问题和解决问题的能力，使学生对天文学专业具有基本的了解，树立专业思想，热爱天文学专业。

星系红移与距离关系的测量和应用

星系红移与距离关系的测量和应用星系红移与距离关系是天文学研究中的重要课题之一。

它的测量和应用对于揭示宇宙的演化、了解星系的分布和结构以及研究宇宙学参数有着重要意义。

红移是星系光谱中发现的一个重要现象，它表示了光源自身与观测者之间相对速度的差异，也可以看作是星系远离我们的速度。

通过测量星系的红移，我们可以了解星系远离我们的速度，从而推导出星系的距离。

测量星系红移的一种方法是通过光谱分析。

当星系远离我们时，它的光谱会发生红移，即波长变长，而当星系靠近我们时，光谱会发生蓝移，即波长变短。

通过测量光谱中某些特定谱线的波长变化，我们可以得到星系的红移信息。

在测量星系红移的基础上，我们可以进一步推导出星系的距离。

这涉及到宇宙膨胀的模型和宇宙学参数的确定。

通过比较观测到的红移与理论模型预测的红移之间的差异，我们可以估计宇宙学参数，从而计算出星系的距离。

星系红移与距离关系的测量在天文学研究中起到了至关重要的作用。

首先，它可以帮助我们了解宇宙的演化历史。

通过观测不同红移的星系，我们可以追溯宇宙的演化过程，了解宇宙从较早时期到现在的变化和发展。

其次，它对于研究星系的分布和结构也有着重要意义。

通过观测不同距离的星系，我们可以揭示星系的分布规律和更复杂的结构特征，探索宇宙的大尺度结构。

此外，星系红移与距离关系还与宇宙学参数的研究密切相关。

通过测量星系的红移和距离，我们可以进一步确定宇宙学参数，如宇宙膨胀速率、密度参数等，从而对宇宙的演化和性质有更深入的认识。

星系红移与距离关系的测量和应用不仅对于天文学研究有着重要意义，也对其他学科领域产生了较大影响。

例如，在粒子物理学中，宇宙学参数的测量和理解对于理解宇宙微波背景辐射的起源、暗物质和暗能量等重要问题有着重要意义。

在宇宙学研究中，星系红移与距离关系的应用也广泛存在。

例如，通过测量恒星爆发的超新星红移和距离，可以验证宇宙膨胀加速的存在，并进一步研究暗能量的性质。

总之，星系红移与距离关系的测量和应用对于天文学研究和宇宙学的发展具有重要意义。

宇宙星系红移暨蓝移原因研究

宇宙星系红移暨蓝移原因研究作者：彭寿斌彭飞来源：《中国高新科技·上半月》2017年第04期摘要：20世纪，人类发现了星系红移。

关于产生红移的原因，部分观点认为是宇宙大爆炸膨胀的结果。

用这种观点无法解释成协星系、类星体红移量不同的问题。

文章通过对光波性质的分析研究，认为星系红移（蓝移）的原因应是“宇宙星光在传播过程中光波电场叠加产生的光叠扰现象”。

这一点用简单的光学原理就可以解释。

该观点的提出将会对宇宙大爆炸膨胀理论形成巨大挑战。

关键词：宇宙星系红移暨蓝移；原因研究；光叠扰现象；运动红移；复合光波文章编号：2096-4137（2017）09-038-02 DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2017.09.0720世纪初，斯里弗发现一些遥远星系存在“红化”现象。

1923～1924年，哈勃与助手赫马森发现这些遥远星系距离越远，红移越大，造成星系红移的原因可能是光波被拉长，而光波被拉长可能是宇宙空间膨胀的结果。

后来，一些天文学家对某些类星体和亮星系进行了统计、分析和研究，发现有些互相联系的成协星系、类星体彼此之间的红移量存在差异，有的还相差很大，这些现象用宇宙膨胀无法解释。

宇宙膨胀理论解释红移现象受到了学术界的质疑。

1 光的成因与本质《中国高新技术企业》期刊2012年第4期有一篇关于“光的成因研究与分析”的文章，这是一篇非常有价值可帮助人们揭开原子发光传播奥秘的论文。

文中详细论述了光的成因和本质，详细论述了原子发光、光传播及形成光波的形成过程；详述了光传播的介质和动力；阐述了光速恒定、光显量子性、光产生偏振、干涉、衍射的原因，并推导出了一些光波性质的重要公式：（1）原子核外电子旋转电场的强度式：。

（2）光波电场传播的函数式：EA（t）=Ea→X{cos（ωt）+sin（ωt）}，其中ω=v3是由原子决定的固定值。

（3）光波的频率式：υa=。

它是电子的旋转频率，也是旋转电场加载到物质电场Ea→X 上向外传播形成的光波频率。

《基础天文学》配套光盘使用手册

《基础天文学》配套光盘使用手册欢迎读者使用《基础天文学》配套光盘!编著：刘学富(主编) 张燕平李志安杨静制作：张燕平高等教育出版社高等教育电子音像出版社《基础天文学》配套光盘使用说明本光盘是《基础天文学》教材的配套光盘，内容包括三部分：天文彩色插图提供了书中所有插图的彩色图像。

方便教师制作教学课件（电子幻灯片等），也有利于学生自学，对增强学生的学习兴趣和理解能力，提高教学质量有重要作用。

天文观测与实验包括19个天文观测与实验教材，所有实验教材都是作者在长期的天文观测实验教学中，总结而写成的。

教材均为独立的Word文件，读者可根据实际情况，选做其中的天文观测和实验部分。

附录包括88个星座表；梅西叶星表及球面三角学的基本知识；并提供了“天文网上资源”的网址,可帮助读者学习与查阅天文资料，了解当今宇宙探测的动态和最新成果。

一、光盘基本结构共分为三个目录：1. 天文彩色图片（213幅）图片的文件名根据书中的插图编号命名，如0504为书中的图5.4（第5章第4个插图）。

2. 天文观测与实验实验一天球仪的使用实验二认识星空实验三天文年历、星表、星图和星图软件的使用实验四流星和流星雨的观测实验五天文望远镜的使用与光学性能的测定实验六子午线的测定实验七月球的白光照相实验八太阳黑子的投影观测及数据处理实验九太阳光球光谱的拍摄与证认实验十恒星的光谱分类实验十一目视双星的目视观测实验十二目视双星的CCD观测实验十三变星的光电测光实验十四星系的哈勃分类实验十五河外星系红移的测定实验十六CCD性能指标的测试实验十七星系和星云的CCD成像观测实验十八大气消光的光电观测实验十九大气消光的CCD观测3. 附录附录一全天88个星座表附录二梅西叶天体表附录三球面三角基本公式附录四天文网上资源二、光盘的运行环境本光盘的实验教材是基于Windows Office系统中 Word格式编写，天文彩色图片文件为普通图形格式(JPG,TIFF)。

2014年自然辩证法重点

1、系统自然观的特征：提出了系统的存在和演化思想，强调了自然地复杂性和简单性、生成性和构成性、线性和非线性的辩证统一。

2、人工自然的特征：注重强调实践的作用和意义，主张人工自然界和天然自然界的和谐统一。

3、人工自然和自然自然的区别：4、生态自然观的特征：强调了科学技术和自然及社会之间的全面协调可持续发展，强调了人类社会和其他生命体和非生命体之间的和谐统一。

5、自然存在观的核心内容：1）、自然界以物质形态作为组成内容；2）、自然界以系统方式为存在方式；3）、自然界以层次结构保障系统的稳定性。

6、自然界存在四种力：①万有引力②电磁力③强相互作用力④弱相互作用力。

7、物质世界的统一性具体表现在：宇宙万物都是由化学元素组成；实物和场具有统一性，并可以互相转化；宇宙万物所发生的一切相互作用都可以统一到上述四种基本的相互作用上来；生命世界和非生命世界具有统一性；自然界的基本守恒定律是物质世界的统一性的具体体现；物质世界的统一性是在不同层次上表现出来的。

7、自然界的物质运动分为四种：①机械运动②物理运动③化学运动④生命运动。

8、自然系统的基本特征：①自然系统都是由两个或两个以上的要素组成的统一体②组成物质系统的物质之间具有一定的结构，结构对物质系统的功能具有决定性作用③结构与功能之间不是一一对应的，而是一对多或多对一的关系④自然系统的普遍性。

系统的关键词：环境、要素、结构、功能（整体性、动态性、开放性、层次性）9、自然系统的基本形态：①根据自然系统与环境的关系可以将自然系统划分为孤立系统、封闭系统和开放系统②根据系统内部要素之间具体联系方式的不同可将系统划分为线性系统和非线性系统。

③根据系统所处状态，系统可划分为平衡态系统和非平衡态系统。

10、自然界的层次性：分为空间层次结构、时间层次结构。

一、自然界演化的自组织性比利时科学家普利高津提出的1、自组织的定义（小P32）：如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定敢于，我们便说系统是自组织的。

宇宙红移的计算与测量方法

宇宙红移的计算与测量方法宇宙红移是天文学中常用的一个重要指标，它揭示了宇宙中物体的远离速度与距离之间的关系。

在宇宙学研究中，宇宙红移的测量和计算是一项关键工作，它帮助科学家更好地理解宇宙的演化和结构。

本文将介绍宇宙红移的计算与测量方法，帮助读者了解宇宙红移的意义及其测量原理。

一、宇宙红移的定义及意义宇宙红移是指天体发光时所发出的光波长在观测时相对于发出时变长的现象。

它与光的多普勒效应密切相关，是宇宙中物体远离观测者的速度的物理表现。

在宇宙学中，红移以z值表示，z值越大，意味着天体距离观测者越远，同时其速度越大。

宇宙红移的测量与计算对于理解宇宙的演化和结构具有重要意义。

通过测量天体的红移值，科学家可以推断出宇宙的膨胀速率、宇宙的年龄以及宇宙中物质的分布情况。

例如，测量恒星和星系的红移可以帮助我们了解宇宙的膨胀速度和星系的形成过程。

二、红移的测量方法1. 光谱红移测量光谱红移测量是最常用的一种测量方法。

它通过观察天体的光谱特征来获取红移信息。

天体发出的光经过分光镜接收到不同波长的光，在光谱上就能看到特定的谱线。

如果天体距离我们越远，光谱谱线就会相应地发生红移。

科学家通过观察天体光谱中著名的标志性谱线，如氢系列的巴耳末线(H-alpha)等，可以计算得到红移值。

光谱红移测量方法准确性较高，是目前最常用的红移测量方法。

2. 相对红移测量相对红移测量方法是通过比较天体在不同波段的亮度来进行的。

它利用天体发出的辐射强度与其红移值之间的关系进行测量。

在这种方法中，科学家会观测天体在不同波长范围内的亮度差异，从而计算得到其红移值。

相对红移测量方法一般适用于较远的天体，如类星体等。

相对红移测量方法相对简单，但准确性稍低。

三、红移的计算方法红移的计算方法多种多样，下面将介绍两种常用的计算方法。

1. 霍格氏定律霍格氏定律是计算红移的基本方法之一，它表达了远离观测者的天体速度与红移之间的关系。

根据这个定律，当天体远离观测者时，其红移值与速度呈正比关系。

郭守敬简介

郭守敬简介篇一：郭守敬与授时历中国十大王朝之郭守敬与授时历至元十七年，即公元1280年，郭守敬费尽心血编了一部新历法，世祖忽必烈赏赐了一个名叫“授时”，并下令在全国范围内推广，这就是著名的授时历。

郭守敬，字若思，1231年生于今天的河北邢台，受精通算术、水利的祖父影响很大，后来又师从精通天文、地理的刘秉忠，因为郭守敬对水力建设提出了很好的建议，在西夏等地治水成绩相当突出，忽必烈十分重视他的才能，任命他为太史院同知，负责修订新历。

必须拥有精密仪器，并亲自进行天文测量，才可能得到可靠准确的数据，因此，他花了三年时间，创制出许多当时十分先进的测量仪器，包括简仪、仰仪、圭表、定时仪等，其中简仪是郭守敬发明的最重要的天文仪器。

简仪是在中国传统的天文仪器浑天仪，加以简化，改造的基础上创造出来的，是世界上最早的大赤道仪，比丹麦天文学家在1598年装置的类似仪器，早三百多年，刻度相当精细。

在改制仪器同时，郭守敬利用元朝疆宇广大的优势，派许多人在全国范围内，开展了大规模的天文观测活动，设立了二十七所观测台站，最北的测量站是北海观景所，位于北纬64.5度，处于北极圈附近，最南的南海观测所位于今天越南南部的古城，如此大规模的地理纬度的测量，在中世纪是绝无仅有的，由于天文测量能在更广大的地区进行，能根据不同地区所得的不同数据，以求得天体运行的客观实际，由此制定的历法也就更加科学。

郭守敬等人经过长时间的观测计算，掌握了大量第一手的天文资料，在参考前代历法的基础上，终于在1280年制定新历法《授时历》，他是中国古代最卓越的一部历法。

《授时历》进行了大量考证，主要表现在七个方面，一是准确测算出至元十七年冬至发生的时间，二是结合以前各朝历志中所记载的冬至日期，确定一年为365.2425天，这个数值与地球绕太阳一周的实际时间仅差26秒，与公元1582年罗马教皇格里高利十世颁布的，至今仍在世界上通行的，《格里高利历》中的数据是一致的，但比它早302年，三是测定了至元十七年冬至太阳的准确位置，四是测定了至元十七年冬至时，月亮和地球之间的距离，五是对同年冬至时月亮离黄岛白交点的距离，进行了测定，并利用以上数据确定了，朔望月、近月点和交点月的日数，六是对二十八宿距星的度数，进行了较为准确的测定，七是测定了二十四节气时，大都的日出、日落时间。