天体物理第一节资料

《高一物理天体运动》课件

天体运动的角动量变化
天体运动过程中，由于受到其他天体的引力扰动和其他因素的影响，其角动量可能会发生变化。例如，行星在形成过程中，由于受到其他天体的引力作用，其角动量可能会发
生变化。
PART 05
天体运动的观测与实验验证
天体观测的历史与发展
古代天文学的起源
早在公元前，人类就开始观察天空，记录天体的运动和位置。
等信息。
摄影技术
利用照相技术拍摄天体照片，可以更精确地记录天体的位置
和运动轨迹。
射电望远镜观测
利用射电望远镜观测天体的射电辐射，可以揭示天体的射电性质和宇宙射电背景辐射。
空间探测器
通过发射空间探测器近距离探测行星、卫星、彗星等天体，可以获取更详细的天体数据。
天体运动的实验验证与发现
开普勒行星运动定律的验证
总结词
描述物体加速度与作用力之间的关系的定律，即物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。
详细描述
牛顿第二定律是物理学中的基本定律之一，它指出物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。这个定律是牛顿在万有引力定律基础上进一步推导出来的。
圆周运动与向心力
总结词
描述做圆周运动的物体受到指向圆心的力，这个力称为向心力。
详细描述
圆周运动是常见的运动形式之一，当物体做圆周运动时，它会受到一个指向圆心的力，这个力称为向心力。向心力的大小与物体运动速度的平方和圆周半径成正比。
天体运动的向心力来源
总结词
天体运动的向心力主要来源于万有引力。
VS
详细描述
天体运动是一种特殊的圆周运动，在天体运动中，天体受到的向心力主要来源于万有引力。万有引力使得天体能够保持稳定的轨道运动，例如地球围绕太阳转动的向心力就来源于太阳对地球的万有引力。

高三物理天体运动专题复习资料及习题教学教材

高三物理复习资料第五讲万有引力定律第一单元万有引力定律及其应用基础知识一.开普勒运动定律(1)开普勒第一定律：所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．(2)开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等．(3)开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．二.万有引力定律(1)内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比．(2)公式：F ＝G 221rmm ,其中2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-，称为为有引力恒量。

(3)适用条件：严格地说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r 应为两物体重心间的距离．对于均匀的球体,r 是两球心间的距离．注意：万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来，是自然界中最普遍的规律之一，式中引力恒量G 的物理意义是：G 在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力．三、万有引力和重力重力是万有引力产生的，由于地球的自转，因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力．重力实际上是万有引力的一个分力．另一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力，如图所示，由于纬度的变化，物体做圆周运动的向心力F 向不断变化，因而表面物体的重力随纬度的变化而变化，即重力加速度g 随纬度变化而变化，从赤道到两极逐渐增大．通常的计算中因重力和万有引力相差不大，而认为两者相等，即m 2g ＝G 221rmm , g=GM/r 2常用来计算星球表面重力加速度的大小，在地球的同一纬度处，g 随物体离地面高度的增大而减小，即g h =GM/（r+h ）2，比较得g h =（hr r+）2·g 在赤道处，物体的万有引力分解为两个分力F 向和m 2g 刚好在一条直线上，则有 F ＝F 向＋m 2g ，所以m 2g=F 一F 向＝G 221rm m －m 2R ω自2因地球目转角速度很小G 221r m m » m 2R ω自2,所以m 2g= G 221rm m假设地球自转加快，即ω自变大，由m 2g ＝G 221r m m －m 2R ω自2知物体的重力将变小，当G 221r m m =m 2R ω自2时，m 2g=0，此时地球上物体无重力，但是它要求地球自转的角速度ω自＝，比现在地球自转角速度要大得多. 四.天体表面重力加速度问题设天体表面重力加速度为g,天体半径为R ，由mg=2Mm G R 得g=2MG R ,由此推得两个不同天体表面重力加速度的关系为21212212g R M g R M =*五．天体质量和密度的计算原理：天体对它的卫星（或行星）的引力就是卫星绕天体做匀速圆周运动的向心力． G2r mM =m224T πr ，由此可得：M=2324GT r π；ρ=V M=334R M π=3223R GT r π（R 为行星的半径）由上式可知，只要用实验方法测出卫星做圆周运动的半径r 及运行周期T ，就可以算出天体的质量M ．若知道行星的半径则可得行星的密度规律方法1、万有引力定律的基本应用【例1】如图所示，在一个半径为R 、质量为M 的均匀球体中，紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2的球形空穴后，对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d 的质点m 的引力是多大？分析把整个球体对质点的引力看成是挖去的小球体和剩余部分对质点的引力之和，即可得解．解完整的均质球体对球外质点m 的引力这个引力可以看成是：m 挖去球穴后的剩余部分对质点的引力F 1与半径为R/2的小球对质点的引力F 2之和，即F=F 1+F 2．因半径为R/2的小球质量M /为M R M R R M 8134234234333/=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππρπ，则()()22/22/82/R d Mm GR d mM GF -=-=所以挖去球穴后的剩余部分对球外质点m 的引力 ()22212/8R d Mm Gd Mm GF F F --=-=()22222/8287R d d R dR d GMm-+-=上式表明，一个均质球壳对球外质点的引力跟把球壳的质量（7M/8）集中于球心时对质点的引力一样．【例2】某物体在地面上受到的重力为160 N ，将它放置在卫星中，在卫星以加速度a ＝½g 随火箭加速上升的过程中，当物体与卫星中的支持物的相互压力为90 N 时，求此时卫星距地球表面有多远？（地球半径R ＝6.4×103km,g 取10m/s 2）解析：设此时火箭上升到离地球表面的高度为h ，火箭上物体受到的支持力为N,物体受到的重力为mg /，据牛顿第二定律．N －mg /=ma ……①在h 高处mg /＝()2h R Mm G +……② 在地球表面处mg=2R Mm G ……③ 把②③代入①得()ma R h mgR N ++=22∴⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=1ma N mg R h =1.92×104km. 说明:在本问题中，牢记基本思路,一是万有引力提供向心力，二是重力约等于万有引力．【例3】有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度。

《天体物理小知识》课件

天体物理学家参与设计和实施空间探测任务，探索太阳系和宇宙深空中的天体。
载人航天
天体物理学家为载人航天任务提供技术支持和科学指导，确保宇航员的安全和任务成功。
宇宙探索
暗物质和暗能量的性质，揭示宇宙中
隐藏的物质和能量。
宇宙微波背景辐射
02
天体物理学家研究宇宙微波背景辐射，了解宇宙大爆炸后宇宙
天体物理的研究范围
总结词
天体物理的研究范围包括天体的结构、组成、演化过程、相互作用以及宇宙的起源和演化等。
详细描述
天体物理的研究范围非常广泛，包括恒星的形成和演化、行星和卫星的物理特性、星系的结构和演化、宇宙射线、黑洞和暗物质等。这些研究有助于我们深入了解宇宙的起源和演化，以及天体的形成和演化过程。
值。
04
天体物理现象
黑洞
黑洞是一种极度密集的天体，其引力强大到连光也无法逃逸。黑洞的形成通常与恒星死亡有关，当一颗质量巨大的恒星耗尽燃料并发生超新星爆炸后，其核心可能会坍缩形成黑洞。
黑洞的内部被称为事件视界，任何进入这个区域的物质和光线都会被无情地吞噬，永远无法返回。尽管我们无法直接看到黑洞，但可以通过观测黑洞对周围环境的影响来推断其存在。
宇宙射线研究
天体物理学家研究宇宙射线，了解其产生机制、传播途径和与天体的相互作用。
星系和恒星演化
通过观测星系和恒星的演化过程，天体物理学家能够揭示宇宙的起源、演化和最终命运。
航天技术
卫星导航
天体物理学家利用卫星轨道和时间测量技术，为全球卫星导航系统提供精确的定位和时间服务。
空间探测
行星探索
人类通过探测器对行星进行探索，已发现多个可能适宜人类居住的行星。
卫星

3.1天体运动课件 (全面经典上课用)

第谷
（丹麦1546---1601）
日心说的进一步完善
第谷死后，他的学生开普勒继续对他的观测资料进行研究，最终发现，发现行星运动的轨道是椭圆，最终总结得出了开普勒行星运动三定律。
开普勒
（德国人1571---1630）
假设法
假设火星的轨道是圆形
+ 精确计算和推理
得出火星位置的理论值
偏差较大第谷观测的火星位置的实际值假设不成立
a C. vb b
4、假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行。已知地球
半径为6.4×106m,利用地球同步卫星与地球表面的
距离为3.6×107m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期。以下数据中最接近运行周期的是（） B、 1.6小时 A、0.6小时
C、 4.0小时
D、 24小时
解析：哈勃望远镜和地球都是绕地球做圆周运
哥白尼(波兰）（公元16世纪）
“日心说”和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。”
“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。
动，由开普勒第三定律可知：
( R h1 ) ( R h2 ) 2 2 T1 T2.6小时
古人对地球的认识
天圆地方
古人根据有限范围内的观察（如日月星辰东升西落、远处天壤相接等），得出“天圆地方”之类的想法。
中国古人的 “天圆地方”说。
浑天说：
东汉时期的天
文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。

sect1_1_天体物理信息_

不同辐射波段的太阳
光学紫外
X射线
射电
不同辐射波段的银河系
不同波段的旋涡星系M81 不同波段的旋涡星系M81
光学
中红外
远红外
X射线
紫外
射电
辐射机制
电磁辐射的形式有两种：热辐射和非热辐射。电磁辐射的形式有两种：热辐射和非热辐射。第一种热辐射形式，是由物体表面向周围空间发射，在发射过程中，物体的内能不变化，只要通过加热来维持它的温度，辐射就能稳定地不断继续下去。因为这种辐射的性质和特征仅和物体的温度有关，或者说它仅是由组成物质的原子、分子或正负离子的热运动所决定，所以将这种辐射称之为热辐射或温度辐射。辐射的第二种形式，是物体辐射的过程必须依靠其它激发过程获得能量来维持。这一类辐射的特点是非平衡辐射，不能仅仅用温度来描述，称之为非热辐射，或非热平衡辐射。
热辐射所有固体、液体和密度大的气体都发射这种辐射。热辐射的一个基本特征，是它的辐射具有连续谱，不同波长的辐射能随波长连续变化。大部分天体在可见光波段范围内的辐射具有热辐射的性质，如右图。
基尔霍夫定律
热的、致密的固体、液体和气体产生连续谱；热的、稀薄的气体产生发射线；连续辐射通过冷的、稀薄的气体后产生吸收线。在热动平衡状态下，任何物体的辐射系数和吸收系数的比值与物体的性质及表面特征无关，这个比值是波长和温度的一个普适函数。用数学形式表达如下：
电磁辐射由光子构成（粒子性）电磁辐射由光子构成（粒子性）光子的能量与频率（或颜色）有关：频率越高（低），能量越高（低）。动量和能量是其粒子性的描述。光电效应和康普顿效应 E = hν, hν, 其中Planck 常数h 6.63× 其中Planck 常数h = 6.63×10-27 erg s-1

天体物理概论_向守平_第一章绪论探索宇宙12天体物理学简史资料

§1.2 天体物理学简史真正意义上的天体物理学开始于十九世纪。

由于分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究，对天体的结构、化学成分、物理状态的研究形成了完整的科学体系。

天体物理学发展史上的一些主要事件是：（注：科学家在天体物理学领域的重大进展已经获得了十几次诺贝尔物理奖）1859年德国物理学家克希霍夫发现，太阳光谱的吸收线是由于太阳光球发出的连续光谱被太阳大气吸收所致，这可以说是天体物理学的开创性工作；1864年英国天文爱好者哈根斯和意大利教士塞西分别用摄谱仪证认出一些恒星的元素谱线，哈根斯并根据多普勒效应测定了一些恒星的视向速度；1869年英国天文学家洛基尔在太阳光谱中首次发现氦线，之后到1895年才由英国化学家雷姆塞在地球上发现了氦；1885年哈佛大学天文台开始用物端棱镜方法，对恒星光谱的分类作大规模的研究，此后到1924年，共完成225，000多颗星的光谱分类，这是近代天文史上的巨作，为以后的研究提供了丰富的资料；1914年由依巴谷卫星测定了三角视差的4万多颗近距离恒星的赫罗图。

1915年纵坐标分别用绝对星等及光度表示，横坐标分别用色指数和温度表示1915年爱因斯坦发表广义相对论，并求出水星近日点进动的精确值；同年，美国天文学家亚当斯发现测定恒星距离的分光视差法，使得恒星距离测量的范围由几百光年（三角视差法的上限）达到几千光年；1917年爱因斯坦发表《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文，为现代宇宙学的奠基之作；1919年英国天文学家爱丁顿领导的日食观测队发现太阳引力使光线偏转的现象，成为爱因斯坦广义相对论的天文学验证之一；1920年代印度天文学家萨哈发表恒星大气电离理论，同时德国天文学家埃姆登和史瓦西、英国天文学家爱丁顿等建立了系统的恒星内部结构理论，爱丁顿并从理论上导出了恒星的质光关系；1929年美国天文学家哈勃发现星系的红移-距离关系，为现代大爆炸宇宙学奠定了观测基础；1930年1932年前苏联物理学家朗道预言存在完全由中子构成的恒星——中子星；1934年德国天文学家巴德与瑞士天文学家兹威基提出，中子星是超新星爆发的产物；1937～1939年德国物理学家魏茨泽克和美国物理学家贝特提出质子-质子反应和碳氮循环两种核反应，创立了恒星核能源理论；1939年美国物理学家奥本海默和沃尔科夫建立了中子星的理论模型，预言中子星的直径只有几千米，密度可达每立方厘米几亿吨；1944年荷兰天文学家范德胡斯特从理论上提出存在星际中性氢21厘1948年美国物理学家伽莫夫预言，宇宙创生于一次热大爆炸，并预言可以观测到温度大约为10K的大爆炸背景辐射遗迹；1951～1954年美国、荷兰和澳大利亚的天文学家先用光学的方法，继而用射电方法发现并描绘出银河系的旋涡结构；1959年美国用高空气球进行γ辐射观测，发现宇宙γ射线源，之后又发现太1963年美国用射电方法发现星际有机分子；1964年同年旅美荷兰天文学家施密特发现类星体；1965年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊发现3K宇宙微波背景辐射；1967年英国天文学家休伊士和贝尔发现脉冲星；1968年以上称为六十年代四大天文发现。

文科物理- 第2章永恒的经典第1节天体运动与历法

14
天体运动的本原动力：宇宙大爆炸
大爆炸与宇宙起源
15
膨胀的宇宙（如同一个人使劲吹气球）
充当这种膨胀的斥力是暗能量（人们目前无法得知其究竟为何物而姑且取的名字）
16
天体在本原动力以及引力场的作用下产生了天体运动的公转和自转，包括银河系在内的诸多星系除去自转外还要围绕宇宙中心做公转运动。在银河系中，太阳系是围绕着银河中心运转，也称为太阳系的公转运动。太阳系中的八大行星除去围绕太阳进行公转外还要自转，这种自转现象是宇宙中一切天体基本的运动规律，是昼夜变化的原因所在。
41
古代的干支纪日法，干是天干，支是地支。十干和十二支依次组合，形成“六十甲子”：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用上述“六十甲子”来记录日序，从甲子开始到癸亥结束，六十天为一周，循环记录。 42

春秋时期，人们已将一年分为春、夏、秋、冬四季。
31
封建社会秦汉时期，天文学有了很大发展，全国制定统一的历法。司马迁参与制定的《太初历》，具有节气、闰法、朔晦、交食周期等内容，是中国有完整资料的第一部传世历法。隋唐时期，又重新编定历法，并对恒星位置进行重新测定。来自唐中宗李显时期绘的星图就包含了1350多颗星，这反映了中国在星象观测上的高超水平。

古代纪月，一般是按序数来纪，如一月、二月、三月……只是把一月称作正月，或元月，十一月叫冬月，十二月叫腊月。古代纪年的方法：（1）谥号纪年法。先秦时一般用王侯即位的年次前边加上谥号来纪年，如鲁隐公元年，齐醒公十年等，这种纪年方法叫谥号纪年法。（2）年号纪年法。公元前141年，汉武帝刘彻即位，使用年号“建元”，首创年号纪年法。以后历代帝王都仿照他而建制自己的年号。如汉武帝建元元年，明太祖洪武三十一年，清圣祖玄烨六十一年。（3）干支纪年法。它是运用十天干与十二地支相配合而形成的纪年方法。天干地支循环相配成六十个不同的组合，每个单位代表一年，一个轮回是60年，周而复始，循环不已。

《天体物理》校本课程教材

天体物理校本课程新编教材目录第0部分绪言 (4)一、天体物理概况 (4)二、课程纲要 (6)第一部分辐射基本知识 (7)第一讲电磁辐射 (7)第二讲黑体辐射 (9)第二部分谱线图 (12)第一讲电磁波谱 (12)第二讲谱线位移............................................... 错误!未定义书签。

第三部分恒星 . (16)第一讲恒星的距离和大小 (16)第二讲恒星的自行 (18)第三讲恒星大小的测定 (19)第四讲恒星的星等 (20)第五讲恒星的光谱 (23)第四部分赫罗图 .................................................. 错误!未定义书签。

第一讲赫罗图 .................................................. 错误!未定义书签。

第五部分 Yerkes光谱分类.. (28)第一讲 Yerkes光谱分类 (28)第六部分双星和恒星 (29)第一讲双星和恒星的质量 (29)第七部分望远镜 (33)第一讲天文望远镜 (33)第二讲哈勃望远镜 (37)第三讲望远镜接收设备 (38)第四讲射电干涉仪 (40)第五讲红外望远镜 (41)第六讲紫外望远镜 (42)第0部分绪言一、天体物理概况天体物理学是物理学和天文学的一个分支。

它研究天空物体的性质及它们的相互作用。

天空物体包括星，星系，行星，外部行星，宇宙的整体。

物理用全部电磁谱作为手段研究发光性质。

并研究天体的密度和温度及化学成分等。

天体物理研究的范围很广，要应用许多物理原理，包括:力学，电磁学，统计力学，热力学和量子力学，相对论，核和核子物理，原子和分子物理。

天体物理分为二大部分:观察天体物理和理论天体物理。

观察天体物理使用电磁谱作为天体物理的观察手段。

无线电天文学:用波长大过几毫米的电磁波研究辐射。

例如:无线电波一般由星际间的气体和尘云发出;宇宙微波辐射由大爆炸产生;脉冲星的光发生红移，这些观察都要求十分大的无线电望远镜。

宇宙的天体物理学

给忙碌者的宇宙天体物理学第一章：大爆炸简史偶尔仰望天空的时候，你会想到什么呢？我们可能会想到宇宙之博大和个人之渺小，想到真理，想到公平和正义。

但事实上，现代天体物理学比我们想象的东西要丰富很多倍，也精彩很多倍。

牛顿之前的人一般认为，天上有天上的法则，跟地球上是完全不同的。

而牛顿的万有引力定律是历史上第一个宣称不仅仅适用于地球，而且适用于整个宇宙的理论。

他的理论还真的解释了天体运行。

人们发现，天上和地上在这个定律眼中是平等的。

可以想象，对当时的人来说，这是一个多么震撼的知识。

这个震撼一直保持到十九世纪。

那时候物理学家发现，每个化学元素的光谱都有自己唯一的特征。

物理学家随便给一堆气体，他们拿光一照，看看吸收光谱，就能准确判断这里面都有些什么元素。

物理学家马上就分析了太阳的光谱。

到这时候物理学家才知道，原来太阳里的各种元素基本都是地球上也有的，无非是氢、碳、氧、氮、钙等等。

只有一个元素地球上没有，就是“氦”元素。

不过元素周期表里已经给它留了位置，而且现在人类也可以在地球上制造氦。

这是人类第一次得知，原来构成太阳的物质不是什么神秘的东西，就是地球上也能找到的普通元素。

再分析远处那些星星发光的光谱，结果也都是平常的元素。

这是一个非常了不起的发现，科学家并未离开地球，但它让人们知道了，宇宙中的星辰大海跟我们这儿并没有什么不同。

光谱的发现，不仅让我们对太阳的了解更深了一层，还开创了整个天体物理学。

那么如果真有外星人造访地球，他们乘坐的那个飞碟，也应该是用“普通”元素建造的。

而且宇宙其他地方的物理定律也跟我们这里是一样的。

从各民族的创世神话开始，到哥白尼的“日心说”，在到牛顿的“万有引力定律”震惊世界，人们对宇宙的认识不断改进，但某种根本认识从来没有改变，那就是宇宙是静态的、永恒的，在时间上无始无终。

在20世纪初，包括爱因斯坦在内的所有人都认为宇宙是静的。

直到1907年，爱因斯坦在广义相对论的研究上取得了重要成果，他发现时间和空间都是可以弯曲的。

教学课件第一节：天体运动课件(比赛课件)

北斗卫星导航系统
中国自主研发的卫星导航系统，提供全球定位服务，促进国家安全和经济发展。
宇宙探索与发现
天体物理学
研究宇宙中的天体（如恒星、行星、星系等）的物理性质和演化规律，有助于深入了解宇宙的起源和演化。
空间探测
通过发射探测器对太阳系行星、彗星等天体进行探测，获取天体的位置、轨道、物理性质等信息，推动人类对宇宙的认知。
太空资源的利用
太空中有丰富的资源，如太阳能、稀有金属等。未来将有可能实现太空资源的开发和利用，为人类提供更多的能源和材料。
太空旅游的发展
随着技术的进步和商业化的推动，未来将有可能实现更加普及和实惠的太空旅游，让更多人亲身体验太空的奇妙。
天文学与其他学科的未来交叉研究
01
天体生物学的发展
随着对宇宙中生命的探索和研究，天体生物学将成为一个热门领域。未
牛顿万有引力定律
01
任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两个物体的质量乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
02
万有引力定律是解释天体运动规律的基础，它解释了行星绕太阳运动的规律和地球上物体自由落体的规律。
相对论与天体运动
相对论是由爱因斯坦提出的，它改变了人们对于时间和空间的认识，对于天体运动也有重要的影响。相对论预言了由于重力场的作用，时间会变慢，距离会缩短。
卫星轨道观测与计算
卫星轨道观测
轨道预报
通过地面观测站或卫星跟踪站，对卫星轨道进行跟踪和测量。
基于卫星轨道参数，对未来卫星位置进行预测，为航天任务提供支持。
轨道计算
根据观测数据，利用轨道力学原理，计算卫星轨道参数，如近地点、远地点、周期等。
空间探测器与天体运动研究

天体物理学

天体物理学1、计算行星的半长轴2324GMP a π=其中： a 为公转半长轴G 为重力常量P 为公转周期M 为绕行的行星及被绕行的恒星质量之和（其中，因为恒星质量太大，往往占总质量的99%以上，行星质量基本可以忽略）简易计算方式：设地球至太阳长半轴a=1AU （1.5x1011米），周期P 为1年，求任意行星的长半轴：a23223244GM P a GMP a θθθππ==推导得：a M P θθθ= 其中：a 是以AU 为基础单位，P 是以年为单位的量。

2、计算观测角度计算公式：2sin 1D D ∂=其中：D1=D3；α=sin α D1为观测者到横行的距离、D3为观测者到行星的距离。

D2为行星和恒星之间的距离。

α为观测者观察到的恒星和星星的夹角。

在实际计算中,D2以AU 为单位，D1=D3等于秒差距（即3光年），α为角度（1度为60角分、1角分等60角秒）例题：经过观测，天狼星的运动周期为40光年，地球距离天狼星为3秒差距远，已知其表面温度为10000度，求观测着与天狼星和其所绕行的恒星间的夹角。

推论：假设恒星质量M=M（太阳），已知M和P，由半长轴公式可得半长轴a，而a近似于D2，已知D3，可求得夹角。

3、太阳系内系统组成1、太阳2、内行星（类地行星）3、小行星（位于火星和木星之间）4、外行星（类木行星）5、外海王星天体（柯伊伯天体）6、外部区域（奥尔特云，多为尘埃和冰块等固体物质，如彗星）4、观测恒星附近的行星的方法（1）行星运动的重要公式（牛顿第一定律）(=M(VM行星）V（行星）恒星）（恒星）D行星）V（行星）恒星）（恒星）(=D(V其中：D为双星距离质点的距离，行星和恒星绕质点运动一周的周期相等通过这种方法，可以观测到恒星围绕某个点，进行转动，可以证明行星的存在。

（2）多普勒效应原理：多普勒效应是指波在传播过程中，受到相对运动的影响，如果波远离观测者或者观测者走进波，则会使波长变长，如果靠近观测者或者观测者走进波源，则会使波长变短。

天体物理优质课件

宇宙的现代概念----无限
• 宇宙是指广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称，并且宇宙是处于不断的运动和发展之中的。
• 人类目所能及的地方以及人类还没有看到但是仍然存在的物质都是宇宙。
• 天文学上的总星系即所谓的“可观测宇宙”。
何谓天体物理学？
• 天体物理 = 天体 | 物理（天文学） |（物理学）
• 理论方法——利用数学、力学、物理学和其他学科的成果，通过理论推理得到有关天体的科学结论。
天体物理学研究的意义
• 精确的时间和历法仍然是按照太阳和恒星的运动确定。（例如测时、守时、授时）
• 可用于人造卫星运动轨道的控制，以及地面导航、通信等。（轨道计算、太阳黑子）
• 可启发人们去思考、探索与人类的现在和未来息息相关的各种应用技术。（核聚变、新的更有效能量转换方式）
• 天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论，研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科，属于边缘学科之一。
天体
宇宙的基本特性 • 物质性：天体——多样性 • 运动性：天体系统——层次性
什么是天体？ • 天体指宇宙中所有的物质。
天体的类型
• 自然天体：恒星、行星、卫星、星云、流星、彗星、星际物质（气体和尘埃）；
• 人造天体：在空间飞行的人造地球卫星、国际空间站等
天体系统是怎样形成的？
• 天体之间相互吸引和相互绕转，形成天体系统。太阳大,地球小,地球绕着太阳跑。地球大,月亮小,月亮绕着地球跑。运动性：天体系统——层次性
地月系
太阳系
“可观测宇宙”：银河系
其他行星系
总星系
恒星世界
河外星系
天体物理学的研究方法

天体物理概论_向守平_第一章绪论探索宇宙1.2天体物理学简史

§1.2 天体物理学简史真正意义上的天体物理学开始于十九世纪。

由于分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究，对天体的结构、化学成分、物理状态的研究形成了完整的科学体系。

天体物理学发展史上的一些主要事件是：（注：科学家在天体物理学领域的重大进展已经获得了十几次诺贝尔物理奖）1859年德国物理学家克希霍夫发现，太阳光谱的吸收线是由于太阳光球发出的连续光谱被太阳大气吸收所致，这可以说是天体物理学的开创性工作；1864年英国天文爱好者哈根斯和意大利教士塞西分别用摄谱仪证认出一些恒星的元素谱线，哈根斯并根据多普勒效应测定了一些恒星的视向速度；1869年英国天文学家洛基尔在太阳光谱中首次发现氦线，之后到1895年才由英国化学家雷姆塞在地球上发现了氦；1885年哈佛大学天文台开始用物端棱镜方法，对恒星光谱的分类作大规模的研究，此后到1924年，共完成225，000多颗星的光谱分类，这是近代天文史上的巨作，为以后的研究提供了丰富的资料；1914年由依巴谷卫星测定了三角视差的4万多颗近距离恒星的赫罗图。

1915年纵坐标分别用绝对星等及光度表示，横坐标分别用色指数和温度表示1915年爱因斯坦发表广义相对论，并求出水星近日点进动的精确值；同年，美国天文学家亚当斯发现测定恒星距离的分光视差法，使得恒星距离测量的范围由几百光年（三角视差法的上限）达到几千光年；1917年爱因斯坦发表《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文，为现代宇宙学的奠基之作；1919年英国天文学家爱丁顿领导的日食观测队发现太阳引力使光线偏转的现象，成为爱因斯坦广义相对论的天文学验证之一；1920年代印度天文学家萨哈发表恒星大气电离理论，同时德国天文学家埃姆登和史瓦西、英国天文学家爱丁顿等建立了系统的恒星内部结构理论，爱丁顿并从理论上导出了恒星的质光关系；1929年美国天文学家哈勃发现星系的红移-距离关系，为现代大爆炸宇宙学奠定了观测基础；1930年1932年前苏联物理学家朗道预言存在完全由中子构成的恒星——中子星；1934年德国天文学家巴德与瑞士天文学家兹威基提出，中子星是超新星爆发的产物；1937～1939年德国物理学家魏茨泽克和美国物理学家贝特提出质子-质子反应和碳氮循环两种核反应，创立了恒星核能源理论；1939年美国物理学家奥本海默和沃尔科夫建立了中子星的理论模型，预言中子星的直径只有几千米，密度可达每立方厘米几亿吨；1944年荷兰天文学家范德胡斯特从理论上提出存在星际中性氢21厘1948年美国物理学家伽莫夫预言，宇宙创生于一次热大爆炸，并预言可以观测到温度大约为10K的大爆炸背景辐射遗迹；1951～1954年美国、荷兰和澳大利亚的天文学家先用光学的方法，继而用射电方法发现并描绘出银河系的旋涡结构；1959年美国用高空气球进行γ辐射观测，发现宇宙γ射线源，之后又发现太1963年美国用射电方法发现星际有机分子；1964年同年旅美荷兰天文学家施密特发现类星体；1965年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊发现3K宇宙微波背景辐射；1967年英国天文学家休伊士和贝尔发现脉冲星；1968年以上称为六十年代四大天文发现。