天体物理概论 lesson02-c
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天体物理小知识演示文稿(共91张PPT)
不信你看！
Wow，惊呆了！！
看着只是个小星星，真实体积吓屎你！
天狼星是大犬座中的一颗双星，另一颗暗白 矮星伴星。
天狼星是一颗比太阳亮23倍的蓝白星
双星系统
双星引力波是很漂亮的漩 涡曲线~~
其实双星也叫做——恒星恋人，就像…
比双星更稀有更耀眼的是神马！！ 是四星！！
美国宇航局的“斯皮 策”太空望远镜发现 ，在长蛇星座有一个 相对年幼的星系，拥 有4颗恒星。
六，土卫二
观赏喷泉的行星际公园。
我不骗小朋友的，自己看！！！
木卫二（小球大水滴） VS 地球
再添点数据
木卫二冰层厚度平均100公里，也就是10万米深！！地球的海洋 平均深度才三公里，什么概念啊…
太平洋：平均深度3957米，最大深度11034 大西洋：平均深度3626米，最深处达9219米 印度洋：平均深度3397米，最大深度的爪哇海沟达7450米。 北冰洋: 平均深度1300米，
那，谁的密度最大呢？？？
咳咳，请翻页！（此处是为了让你有时间想一想）
天体密度——白矮星
白矮星（White Dwarf）是一种低光度、高密度、高温度的恒星。也是一 种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼 星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积和地球相当，但质量却和太阳 差不多，它的密度在1000万吨/立方米左右（地球密度为5.5g/cm3）， 一颗与地球体积相当的白矮星（比如说天狼星的邻星Sirius B）的表面重 力约等于地球表面的18万倍。
量是如此之大，半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。
同白矮星一样，中子星是处于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成 的。只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。根据科学家的 计算，当老年恒星的质量为太阳质量的倍时，它就有可能最后变为一 颗中子星，而质量小于个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。
天体及天体系统 (2)
太阳和千千万万颗恒星组成庞大的恒星集团---银河 系。在宇宙中，像太阳这样的恒星有1000多亿颗。 直径10万光年。太阳系与银河系距离3万光年。
在河外系以外，还有大约10亿个同银河系相类似的 天体系统，天文学家称它们为河外星系。银河星系 和河外星系，统称总星系。是目前知道的最高以一 级天体系统。
天体及天体系统
天体及天体系统
天体及天体系统
天体及天体系统
一、地球在宇宙中的位置
1、人们对宇宙的认识
宇宙的概念：
(上下四方曰宇 古往今来曰宙)
时间和空间的统一，天地万物的总称。 是运动、发展和变化的物质世界。
宇宙在空间上无边无际，在时间上无始无终，是客观存在 的物质世界（广漠的空间及存在于其中的天体和弥漫物 质）
天 体 系 统 的 隶 属 关 系
地月系
太 阳 系
银 河 系
总 星 系
天体及天体系统
地月系 太阳系 银河系 总星系 河外星系 其他恒星系 其他行星系
天体及天体系统
课堂练习
1 ．可称为天体的是 A．天上彩虹 C．北极星和牛郎星 (C ) B．乌云和闪电 D、太阳系
2 ．下列属于天体的是 ( D) A、天空中的大型客机 B、陨星 C、山顶坠落的巨大石块 D、宇宙中的气体
天体及天体系统
像太阳这样的恒星在银河系中 约有1000多亿颗。
天体及天体系统
蟹状星云
星云由气体和尘埃物质组成的呈云雾状外表的 天体。其主要成分是氢
天体及天体系统
仙女座大星云
天体及天体系统
马头星云
天体及天体系统
草帽星云
天体及天体系统
土星（行星）
行星是沿椭圆轨道上绕太阳运转的球状天体。 本身不发光，反射太阳光而发亮
《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。
天体物理导论-绪论
淮南子天体物理学天体测量学天文力学天体物理学astrophysics既是天文学的一个主要分支也是物理学的分支之一它是利用物理学的技术方法和理论来研究天体的形态结构物理条件化学组成和演化规律的学科
天体物理导论
理电学院 段正路 丙申年
绪 论
• 天文学是研究宇宙的科学。 • 宇宙：四方上下曰宇，往古来今曰宙。 —— 《淮南子》 • 宇宙包含了所有的空间、时间、物质和能 量。
空间尺度：从极小到极大
最遥远星系 银河系 邻近恒星 太阳 地球 人类 细胞 原子 质子 夸克
1026 m
1020 m 1010 m 100 m 10-10 m
10-20 m
恒星世界
马头星云
超新星SN1987A爆发前后 超新星
白矮星
脉冲星，中子星
黑洞
The First Sounds of Merging Black Holes
天文学
天体测量学
天体物理学
天文力学
天体物理学(astrophysics)既是天文学的一 个主要分支，也是物理学的分支之一，它 是利用物理学的技术、方法和理论来研究 天体的形态、结构、物理条件、标和现象
按尺度的规模，可以分为以下四个层次， 1 . 行星层次：地球、其它行星和太阳系小天体， 太阳系 以及其他行星系统（含行星际物质）。 2 . 恒星层次：太阳、其它恒星和恒星系统（含星 际物质）。 3 . 星际层次：银河系、各类星系和其它河外天体， 星系群、星系团等系统（含星系际物资和星系团际 物质）。 4 . “宇宙”整体。
– 天体光度和光谱的测量。
– 观测技术和理论工具飞速发展。
– 光学天文学→射电天文学、空间天文学→全波
天文学。
– 量子论、相对论、原子核物理学、高能物理学。
天体物理导论
理电学院 段正路 丙申年
绪 论
• 天文学是研究宇宙的科学。 • 宇宙：四方上下曰宇，往古来今曰宙。 —— 《淮南子》 • 宇宙包含了所有的空间、时间、物质和能 量。
空间尺度：从极小到极大
最遥远星系 银河系 邻近恒星 太阳 地球 人类 细胞 原子 质子 夸克
1026 m
1020 m 1010 m 100 m 10-10 m
10-20 m
恒星世界
马头星云
超新星SN1987A爆发前后 超新星
白矮星
脉冲星，中子星
黑洞
The First Sounds of Merging Black Holes
天文学
天体测量学
天体物理学
天文力学
天体物理学(astrophysics)既是天文学的一 个主要分支，也是物理学的分支之一，它 是利用物理学的技术、方法和理论来研究 天体的形态、结构、物理条件、标和现象
按尺度的规模，可以分为以下四个层次， 1 . 行星层次：地球、其它行星和太阳系小天体， 太阳系 以及其他行星系统（含行星际物质）。 2 . 恒星层次：太阳、其它恒星和恒星系统（含星 际物质）。 3 . 星际层次：银河系、各类星系和其它河外天体， 星系群、星系团等系统（含星系际物资和星系团际 物质）。 4 . “宇宙”整体。
– 天体光度和光谱的测量。
– 观测技术和理论工具飞速发展。
– 光学天文学→射电天文学、空间天文学→全波
天文学。
– 量子论、相对论、原子核物理学、高能物理学。
地球概论 第二章 天球和天体
4
张华： 《地球概论》讲义
第二章 天球和天体
始圈：通过原点的经线叫始圈。地理坐标系的始圈是本初子午线。 球面坐标系的一般模式是：由基圈、始圈和终圈构成球面三角形，三角 形的三个顶点分别是极点、原点和介点（终圈与基圈的交点） 。球面上任一点 相对于基圈的方向和角距离，用纬度表示，是点的纵坐标。 地理坐标系的纵 坐标叫地理纬度。球面上任一点所在的辅圈平面相对于始圈平面的方向和角 距离，用经度表示，是点的横坐标，在地理坐标系中，点的横坐标是地理经 度。 天球坐标系分为两类，一类为右旋坐标系，这类坐标系与天球周日运动 （方向向西）相联系，另一类为左旋坐标系，这类坐标系与天球周年运动（方 向向东）相联系。 这里的右旋和左旋，是指设想观测者是立于地球中心的，并且他的头指 向北极。这样，天球周日运动就是由观测者的左前方转到右前方的；而天球 周年运动，就是由观测者的右前方转到左前方的。 2、地平坐标系 (1)用途：为了表示天体在天空中的范围和高度及其周日变化，引入了地 平坐标系。地平坐标系是从高度和方位两个角度来定量表述天体视位置的天 球坐标系。 (2)圆圈系统： 地平坐标系的圆圈系统由地平圈，子午圈，卯酉圈构成。 地平坐标系的基圈是地平圈；通过天顶、天底且垂直于地平圈的一切 大圆，是地平经圈，或简称平经圈；一切与地平圈平行的大圆，是地 平纬圈。 通过南点和北点的平经圈是子午圈，子午圈以天顶和天底为界，分为 子圈（北半圈）和午圈（南半圈） 。 通过东点和西点的平经圈是卯酉圈，卯酉圈以天顶、天底为界，分为 卯圈（东半圈）酉圈（西半圈） 。
三、天球上的圆和点
为了实际需要，人们设定了天球上的基本圆和点，这里我们先学习与建 立天球坐标系相关的三个基本大圆。它们分别是地平圈、天赤道、黄道。 地平圈：地平圈是通过地心，且垂直于当地铅垂线的平面的无限扩大， 同天球相割而成的天球大圆。它把天球分成可见和不可见两部分。地平圈的 二极为天顶（Z）和天底（Z′） 。 特性： ①天顶和天底是地平圈的两个极点， 地平圈距天顶和天底各 90°； ②地平圈把天球分为可见半球（天穹）和不可见半球； ③地平圈因地而异，每个位置都有它自己的地平圈。 天赤道： 天赤道是地球赤道平面的无限扩大， 天球相割而成的天球大圆。 天赤道分天球为南北两半球。 地平圈的二极为天北极 （P） 和天南极和天底 （P′） 。 黄道：黄道是地球公转的轨道平面的无限扩大，同天球相割而成的天球 大圆。它就是太阳周年运动的视行路线。黄道的两极是黄北极（K）和黄南极 （K′） 。 关于这三这主圈，需要注意的是 ① 天赤道和黄道在天球上都是独一无二的。前者及其两极同同地球自转 有关，后者及其二极同地球公转有关。但是，地平圈及其两极，是因地点而
张华： 《地球概论》讲义
第二章 天球和天体
始圈：通过原点的经线叫始圈。地理坐标系的始圈是本初子午线。 球面坐标系的一般模式是：由基圈、始圈和终圈构成球面三角形，三角 形的三个顶点分别是极点、原点和介点（终圈与基圈的交点） 。球面上任一点 相对于基圈的方向和角距离，用纬度表示，是点的纵坐标。 地理坐标系的纵 坐标叫地理纬度。球面上任一点所在的辅圈平面相对于始圈平面的方向和角 距离，用经度表示，是点的横坐标，在地理坐标系中，点的横坐标是地理经 度。 天球坐标系分为两类，一类为右旋坐标系，这类坐标系与天球周日运动 （方向向西）相联系，另一类为左旋坐标系，这类坐标系与天球周年运动（方 向向东）相联系。 这里的右旋和左旋，是指设想观测者是立于地球中心的，并且他的头指 向北极。这样，天球周日运动就是由观测者的左前方转到右前方的；而天球 周年运动，就是由观测者的右前方转到左前方的。 2、地平坐标系 (1)用途：为了表示天体在天空中的范围和高度及其周日变化，引入了地 平坐标系。地平坐标系是从高度和方位两个角度来定量表述天体视位置的天 球坐标系。 (2)圆圈系统： 地平坐标系的圆圈系统由地平圈，子午圈，卯酉圈构成。 地平坐标系的基圈是地平圈；通过天顶、天底且垂直于地平圈的一切 大圆，是地平经圈，或简称平经圈；一切与地平圈平行的大圆，是地 平纬圈。 通过南点和北点的平经圈是子午圈，子午圈以天顶和天底为界，分为 子圈（北半圈）和午圈（南半圈） 。 通过东点和西点的平经圈是卯酉圈，卯酉圈以天顶、天底为界，分为 卯圈（东半圈）酉圈（西半圈） 。
三、天球上的圆和点
为了实际需要，人们设定了天球上的基本圆和点，这里我们先学习与建 立天球坐标系相关的三个基本大圆。它们分别是地平圈、天赤道、黄道。 地平圈：地平圈是通过地心，且垂直于当地铅垂线的平面的无限扩大， 同天球相割而成的天球大圆。它把天球分成可见和不可见两部分。地平圈的 二极为天顶（Z）和天底（Z′） 。 特性： ①天顶和天底是地平圈的两个极点， 地平圈距天顶和天底各 90°； ②地平圈把天球分为可见半球（天穹）和不可见半球； ③地平圈因地而异，每个位置都有它自己的地平圈。 天赤道： 天赤道是地球赤道平面的无限扩大， 天球相割而成的天球大圆。 天赤道分天球为南北两半球。 地平圈的二极为天北极 （P） 和天南极和天底 （P′） 。 黄道：黄道是地球公转的轨道平面的无限扩大，同天球相割而成的天球 大圆。它就是太阳周年运动的视行路线。黄道的两极是黄北极（K）和黄南极 （K′） 。 关于这三这主圈，需要注意的是 ① 天赤道和黄道在天球上都是独一无二的。前者及其两极同同地球自转 有关，后者及其二极同地球公转有关。但是，地平圈及其两极，是因地点而
自然科学概论 第二章课件
3、关于氦丰度 氦在地球上很少，但观测表 明，宇宙中普遍存在着氦，其丰 度约为30%。根据大爆炸理论的 预言，宇宙在大爆炸最初一刻钟 形成的氦正是这一丰度。
4、天体的年龄
大爆炸宇宙学说认为，所有的恒星 都是在宇宙温度下降后产生的，因 而任何天体的年龄都应小于自温度 下降至今的一段时间，即应小于 200亿年。现在各种天体年龄的测 定证明了这一点。
B：主序星阶段： 恒星在主序星阶段是通过中心部分 的氢核聚变为氦核反应产生能量， 能量通过辐射的方式由里向外传播， 形成辐射压以抵抗恒星的自引力， 恒星停止了收缩，处于相对稳定状 态。主序星是恒星的“黄金时代”， 恒星的一生绝大部分时间停留在主 序星阶段。
C：红巨星阶段：
当恒星氢核聚变反应停顿的区域 所具有的质量达到恒星总质量的 10%~15%时，由里向外的辐射压和 气体压顶不住由外向里的自引力，恒 星中心又开始收缩。恒星表面温度降 低，变得发红光。
3、天体演化阶段
当宇宙演化到大约1万年，温度降 为几千度至1万度时，辐射退居将 要地位，宇宙进入以实物为主的演 化阶段。这个阶段的演化时间最长， 宇宙演化所经历的时间约200亿年 都属于这个阶段。
4、未来阶段 • 宇宙要一直膨胀下去，随着星系和恒星内部 核燃料的耗尽而走向衰亡，宇宙将成为一个 黑暗的世界。叫宇宙的开模型理论。 • 当宇宙膨胀到某一最大体积后，又开始收缩， 温度、密度又随之回升得越来越高，最终又 回复到原来的“原初火球”状态。然后在一 定条件下，“原初火球”再一次大爆炸，又 一次膨胀，再回到“原初火球”，如此循环。 叫宇宙的闭模型理论，又称为振荡式或脉冲 式宇宙理论。
0.012
3.4
1
注：1光年=9.48*1012 Km
银河系：是由1000多亿颗恒星和
天体物理概论2
•metals: elements other than H and He Z: metallicity •Primordial abundances (in the immediate aftermath of the Big Bang):
•H, He, D, 3He, & 7Li
•Stellar evolution & ISM enrichment Part II. Stars
•12
General form of Boltzmann Equation
•Rather than •Generally,
•where,
is called the partition function.
•e.g., at T<3500 K, the partition function for hydrogen reverts to the statistical weight of the ground state, i.e., U=g1exp[-0/(kT)]=g1=2*12=2.
•7
§3. 4. The Gaseous Universe
•H & He
•Metallic-like liquid H at the center of J•Tuepmiteprerature T •Density ne •State of ionization
•H (n=2)
•Spitzer (1978): for T<8x104K, particle encounters are almost always elastic.
•Typical kinetic energy ~ 1051 erg
•Zhou+06
•H, He, D, 3He, & 7Li
•Stellar evolution & ISM enrichment Part II. Stars
•12
General form of Boltzmann Equation
•Rather than •Generally,
•where,
is called the partition function.
•e.g., at T<3500 K, the partition function for hydrogen reverts to the statistical weight of the ground state, i.e., U=g1exp[-0/(kT)]=g1=2*12=2.
•7
§3. 4. The Gaseous Universe
•H & He
•Metallic-like liquid H at the center of J•Tuepmiteprerature T •Density ne •State of ionization
•H (n=2)
•Spitzer (1978): for T<8x104K, particle encounters are almost always elastic.
•Typical kinetic energy ~ 1051 erg
•Zhou+06
最新天体物理讲义02
(1) 质子-质子链 (pp chain)
8×106 K ＜ T ＜ 2×107 K, M ＜ 1.5M⊙ ppI: ① 1H + 1H → 2H + e+ +νe ② 2H + 1H → 3He +γ
③ 3He + 3He → 4He + 2 1H
(2) 碳氮氧循环 (CNO cycle)
T＞2×107 K, M＞1.5M⊙ ① 12C + 1H → 13N +γ ② 13N → 13C + e+ +νe ③ 13C + 1H → 14N +γ ④ 14N + 1H → 15O +γ ⑤ 15O → 15N + e+ +νe ⑥ 15N + 1H → 12C + 4He
太阳中微子的探测
原理 (1) 中微子与C2Cl4相互作
用 37Cl +ν→ 37Ar + e (2) 37Ar俘获内壳层电子 37Ar + e →37Cl +ν (3) 37Cl退激发释放光子
Homestake金矿中微子实验室
中微子探测器
宇宙线
1.6 km
C2Cl4
100,000 gal. tank
恒星内部的流体静力学平衡
越往恒星内部，重力越强。 恒星的内部压强自外向内逐渐增强。 恒星的温度自外向内逐渐升高。 太阳核心的温度由此可以估计为1500万 度，足以维持H的热核聚变反应的进行。
3. 比H更重的元素的燃烧
He燃烧 (3α反应) T＞108 K 3 4He → 12C +γ ① 4He + 4He ↔ 8Be ② 8Be + 4He → 12C +γ
天体运动(课件)高一物理(教科版2019必修第二册)
可能就是认为行星绕太阳做匀速圆周运动
造成的.后来他花了四年时间一遍一遍地进
行数学计算，通过计算这一怀疑使他发现
了行星运动三大定律.
开普勒第一定律
所有的行星围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。
说明：
1.太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
2.不同行星轨道不所有轨道的焦点重合。
行星都绕地球运动．
地心说直到16世纪才被哥白尼推翻.
托勒密
“地心说”模型
（二）日心说
代表人物：哥白尼
哥白尼在16世纪提出了日心说．
日心说认为太阳是宇宙的中心，
地球和其他行星都绕太阳做匀速
圆周运动．
1543年哥白尼的《天体运行论》
出版，书中详细描述了日心说理
论.
哥白尼
关注：日心说
(1)日心说提出的背景：在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不
【解析】 A、C错，B对：在行星运动时，行星和太阳的连线，在相等
律的区别：前者揭示的是同一行
的时间内，扫过相等的面积，故远日点速度小，近日点速度大。
D对：行星运行时速度的大小、方向都在改变，所以是变速曲线运动。
星在距太阳不同距离时运动快慢
的规律，后者揭示的是不同行星
运动快慢的规律。
题2［2020·郑州一中高一检测］理论和实践证明，开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中
3.1
天 体 运 动
人类对太空的探索
中国古代人们对太空的遐想：
天问
遂古之初,谁传道之?
上下未形,何由考之?
……..
夜光何德,死则又育?
厥利维何,而顾菟在
腹?
……..
人类对太空的探索
浩瀚的宇宙，群星璀璨，自古以来就吸引着人们探索其中的奥秘。是什么
造成的.后来他花了四年时间一遍一遍地进
行数学计算，通过计算这一怀疑使他发现
了行星运动三大定律.
开普勒第一定律
所有的行星围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。
说明：
1.太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
2.不同行星轨道不所有轨道的焦点重合。
行星都绕地球运动．
地心说直到16世纪才被哥白尼推翻.
托勒密
“地心说”模型
（二）日心说
代表人物：哥白尼
哥白尼在16世纪提出了日心说．
日心说认为太阳是宇宙的中心，
地球和其他行星都绕太阳做匀速
圆周运动．
1543年哥白尼的《天体运行论》
出版，书中详细描述了日心说理
论.
哥白尼
关注：日心说
(1)日心说提出的背景：在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不
【解析】 A、C错，B对：在行星运动时，行星和太阳的连线，在相等
律的区别：前者揭示的是同一行
的时间内，扫过相等的面积，故远日点速度小，近日点速度大。
D对：行星运行时速度的大小、方向都在改变，所以是变速曲线运动。
星在距太阳不同距离时运动快慢
的规律，后者揭示的是不同行星
运动快慢的规律。
题2［2020·郑州一中高一检测］理论和实践证明，开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中
3.1
天 体 运 动
人类对太空的探索
中国古代人们对太空的遐想：
天问
遂古之初,谁传道之?
上下未形,何由考之?
……..
夜光何德,死则又育?
厥利维何,而顾菟在
腹?
……..
人类对太空的探索
浩瀚的宇宙，群星璀璨，自古以来就吸引着人们探索其中的奥秘。是什么
天体物理讲义
折射望远镜
折射望远镜的缺点
色散 对红外、紫外光线吸收 镜面形变 镜面（双面）磨制
最大的（1米）折 射望远镜
反射望远镜的类型
牛顿式
卡塞格林式
折轴式
欧洲南方天文台
哈勃空间望远镜
1990年发射，位于距 地面600千米、周期 95分钟的轨道上 2.4米口径镜片，可以 在光学、紫外和红外 波段进行观测 2002年3月添加the Advanced Camera for Surveys (ACS)
European 1995-98 Space Agency NASA, Germany 2003-
SIRTF
NGST
NASA
NASA
20022010?
0.85 m
4-8m
2 - 160 mm
0.5 - 30 mm
0.5 - 40"
0.02 - 0.3"
IRAS (Infrared Astronomy Satellite)
两颗子星围绕公共质心作椭 圆运动，半长径分别为 a1和 a2. 公共质心位于椭圆的焦 点上，子星在运动时与公共 质心始终位于一条直线上。 椭圆轨道的大小与子星的质 量有关， M1a1＝M2a2 如果以一颗子星以参照点， 另一颗子星的相对运动也是 一个椭圆，其半长径为 a＝a1 + a2
目视双星质量的测定
§1.2 恒星的距离和大小
1.恒星距离的测定 (1) 三角视差法 (trignometric parallax) 利用三角法测量恒星的距离 基线越长，可测量的恒星距离越远。
D = B/sinρ
周年视差 (annual parallax) 以地球轨道半长径作为基线测量恒星的距离。 周年视差ρ是恒星相对于地球轨道半长径所张 的夹角。
天体物理导论复习总结.docx
天体物理导论复习总结天球坐标系结与历法0,天球1,确定方向的参数及其变换2,天球坐标系3,球面三角4,时间标准5,历法第一章知识要点1,Hertzsprung-Russell （HR ）图2,银河系，星族（I、II、III）3,星系的Hubble形态分类4,星系旋转曲线，暗物质的存在_、概论宇宙状况巡视：行星、太阳与太阳系、恒星、星际介质、星团、星系、星系团，星系的大尺度分布与宇宙。
距离的测量。
流量与光度的关系：F = Z/（4兀Q2）。
秒差距的定义。
HR图与恒星的分类°星系的Hubble形态分类。
星系旋转曲线，暗物质的存在。
第二章：辐射0,信息载体与大气辐射窗口1,黑体辐射2,回旋辐射3,同步辐射4, Landau能级与曲率辐射5, Compton散射与逆Compton散射二、辐射过程热辐射与非热辐射。
Stefan-Boltzmann定律：B =辐射场的状态方程：P =阻。
回旋辐射和同步辐射的谱（如=出/（加＜?））、方向性、偏振等特性。
Landau能级：耳=庶2+〃衣仇（例：A^e= 11.6512keV；= 6.3^12 eV) o曲率辐射。
Thomson 截面与Eddington 光度L^^103Z m erg/So 逆Compton 散射。
第三章：等离子体0,什么是等离子体？1,天体磁场的普遍性2,等离子体中的电… 感隹甩隣流俺嬉4,天体磁场的起源5,宇宙线三.宇宙零冑子袜与天体磁场等离子体中静电作用的空间与时间尺度：Debye长度、等离子体频率。
等离子体的磁流体力学近似。
Lorentz应力=磁压B2/（8n） +张力3“（4兀）。
Alfvdn波、磁浮力、太阳黑子的理解。
感应方程：磁扩散与磁冻结。
天体磁场起源的发电机机制：动能转化为磁能的过程。
宇宙线。
第四章：恒星0,什么是恒星？1,恒星演化概貌2, Jeans不稳定与恒星形成3,周光关系4, Lane-Emden方程与“标准模型巧，核燃烧条件6,核合成过程7,恒星结构方程组8, 旋转恒星的平衡位形9,恒星质量的测定四、主序恒星的结构与演化分子云与恒星的形成。
地球概论课件-第二章 天体与天球坐标
2023年11月14日星期二
地球概论
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❖ 6.天球上的方向和距离： ❖ 方向：地球上方向的延伸； ❖ 距离：只有角距离。 ❖ 在地球表面上，有角距离，也有线距离。但在天
球上，只有角距离而没有直线距离。天球上的角 距离是两个天体在天球内表面的投影点所在的劣 弧对应的球心角。即任何两点间的弧长，实际上 就是两个方向间的夹角。如下一页图
❖ 随着计算机与网络技术的普及和不断发展，电子 星图、天文软件的出现给天文爱好者开拓了一片 崭新的空间。
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第三节 天球
天球 ☆
☆★
★
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★
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☆
☆
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天球的半径是任意的,所有天体,不论多远,都可以在天 球上有它们的投影。
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4.天球的视运动 ❖天体在天球上的周日运动图示
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实际存在的地球 无限延伸
假想的天球
地理定位
天体定位及运动研究
地理坐标
天球坐标
图 1地球及地理坐标与天球及天球坐标联系示意图
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❖ 5.天球上的基本圈和基本点
❖ 三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；
❖纵坐标即纬度； 极点
终圈
❖横坐标即经度。
始圈
介点
原点
❖2.常见的几种天球坐标
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地球概论
基圈
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二、地平坐标系――高度和方位
天体的地平坐标：注意起始圈、起算点
第二讲力学
‚建模将寸步难行，陷入一种不可知论。 一个好的物理学家，往往就是善于提出物理模 型的科学家。
运动的描述
参考系 坐标系
‚运动只能理解为物体的相对运动‛--爱因斯坦
要描述一个物体的运动，必须选取另一物体作为标 准，我们把选作标准的三维且不变形物体或无相对运动 的物体组称为参考系.而坐标系是固结于参考系上的一个 数学抽象。常见的有以下几种坐标系：
土星的轨道在 正六面体的外 接球上，那么 木星的轨道就 在此六面体的 内接球上。这 个内切球看成 正四面体的外 接球，火星的 轨道就在此四 面体的内切球 上
四面体的内切 球看成正十二 面体的外接球， 地球的轨道就 在此十二面体 的内切球上， 他作为二十面 体的外接球， 金星就在内切 球，卡成正八 面体的外接球， 水星就在其内 切球上
伟大的科学巨星——伽利略
伽利奥．伽利略（Galileo Galilei,1564 - 1642）是意 大利文艺复兴后期伟大的，天 文学家、物理学家、数学家、 力学家和哲学家，也是近代实 验物理学的开拓者，被誉为“ 近代科学之父” 。他是为维 护真理而进行不屈不挠的战士 。恩格斯称他是“不管有何障 碍，都能不顾一切而打破旧说 ，创立新说的巨人之一”。
伽利略发明的望远镜，在后代成为人们认识自然的最重要工具 之一。现在的天文望远镜，看到了更多更为壮观的宇宙图像。 如下图的凯克望远镜和哈勃太空望远镜。他们能看到的是美丽 的星系和星云图。
‚蛋云翳‛和宇宙‚涅槃的凤凰‛（两个星系碰撞）
中国有句古话：‚舍得一身剐，敢把皇帝拉下 马！‛可见，碰碰至高无上的皇帝是一种多么恐 怖的事情。此等事情在学术界想必屡见不鲜，因 为学霸们、‚权威‛们、‚先知‛们的思想总是 统领某个或者整个领域。比如亚里士多德，他的 思想便统领西方自然科学千年之久，堪称自然科 学的皇帝。比如亚里士多德，他的思想便统领西 方自然科学千年之久，堪称自然科学的皇帝。
天体物理概论总复习
Lulu.2011天体物理概论一、 名词解释:1. 视星等；为考察星体的目视亮度，把最亮的星做为1等星，肉眼都能看见的做为6等星，这就是视星等2. 绝对星等；10pc 处恒星的视星等3. 岁差；就是地轴绕着一条通过地球中心而又垂直于黄道面的轴线的缓慢圆锥运动，周期为26000年，由太阳、月球和其他行星对地球赤道隆起物的吸引力所造成，结果是春分点逐渐向西移动。
即地球进动。
4. 恒星时；恒星时是天文学和大地测量学标示的天球子午圈值，是一个地方的子午圈与天球的春分点之间的时角。
恒星日比平太阳日短约1/365（相应约四分钟或一度）。
5. 天文单位（AU ）；一个日地距离为1AU 。
天文常数之一。
天文学中测量距离，特别是测量太阳系内天体之间的距离的基本单位。
1976年，国际天文学联会把一天文单位定义为一颗质量可忽略、公转轨道不受干扰而且公转周期为365.2568983日（即一高斯年）的粒子与一个质量相等约一个太阳的物体的距离。
149,597,870,691±30米（约一亿五千万公里或9300万英里）。
6. 大气窗口；电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段成为大气窗口。
通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。
7. Fraunhofer 线：太阳光谱中的吸收线，是处于温度较低的太阳大气中的原子对更加炽热的内核发射的连续光谱进行选择吸收的结果。
8. pp 链；即质子‐质子链反应。
是恒星内部将氢融合成氦的几种核聚变反应中的一种，是太阳和其它恒星燃烧产生能量来源的理论。
9. CNO 循环；是恒星将氢转换成氦的两种过程之一，碳、氮、和氧核在循环中担任催化剂并且再生。
总结果是：14422e H He e v +→++10. 3alpha 过程；恒星内氢聚变停止之后，核塌缩，温度升高，3alpha 过程开始发生。
3个氦相撞。
总反应：41232H C γ→+11. 秒差距；是最标准的测量恒星距离的方法，建立在三角视差的基础上。
天体物理概论 lesson02-c
地球位于宇宙中心静止不动。 每个行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动 本轮中心在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动， 但地球不是在均轮圆心，而是同圆心有一段距离
水星和金星的本轮中心位于地球与太阳的连线上，本轮中 心在均轮上一年转一周 火星、木星、土星到它们各自的本轮中心的直线总是与地 球-太阳连线平行，这三颗行星每年绕其本轮中心转一周 恒星都位于被称为“恒星天”的固体壳层上。 日、月、行星除上述运动外，还与“恒星天”一起，每天绕 地球转一周，于是各种天体每天都要东升西落一次。
角尺寸
太阳比月球大 400倍 太阳到地球的 距离是月球到 地球距离的 390倍 月亮和太阳角 尺寸相近， 0.5°
angular diameter linear diameter sin ( small angle) 206,265 distance
3.6 日食
土星 火星 狮子座星 月球
月球轨道和黄道比较接近
地球
3.4 月球运动
月球公转周期 27.321 661天 自转周期27.321 66155 天 两者相当接近， 看到的月球总是 同一面
月相
地球上看到的 月球被太阳照 明部分的称呼 月球环绕地球 旋转时，地球 、月球、太阳 之间的相对位 置不断地变化
1850年英国天文学家普森 1等星要比6等星亮100倍 星等被量化 重新定义后的星等，每级之间亮度则相差2.512倍 但1到6级星等并不能描述所有天体的亮度，天文学 家延展本来的等级─引入负星等概念；如－21 mag
视星等：mV
F2 F1 100
Magn. Diff. 1 2 … 5
天体物理的ppt
(q)q
sin | dq
iq / di
|
qq 1 (B / A)2 q2 (B / A)2
B<<A, 均匀分布；在q>B/A 近似均匀分布。 旋涡 星系和S0: q分布在q>=0.2, 均匀 B/A<0.2;
q<0.1很少见很少B/A<0.1
椭圆星系， 投影没有比E7更平, B/A<0.3不稳定？
等轮廓线与椭圆的偏离：
等亮度面椭圆方程： x acos2t y bsin 2t 偏离椭圆很小时，与椭圆的距离写成
r(t) ak cos kt bk sin kt
k 2
a3,b3很小， egg-shaped b4一般很小, a4描写boxy, disky.
a4<0
a4>0
Boxy galaxies Isophote twist Luminous ellipticals Strong radio and X Slow rotation
小椭圆星系平均比大的更平：MB>-20, q~0.75; MB<-20, q~0.85
如果实际轴比为=B/A <1, 有一定的分布， q的 分布：
对扁椭球
对长椭球：
扁和长球模型都不对， ε =0少了, 要有三轴模型
j(r) j(m2)
m2
x2 A2
y2 B2
z2 C2
三轴对称星系,等光密度面投影后的等光强面是椭圆, 其方向和轴比(q)与视线方向有关和A,B,C有关. 如果 B/A,C/A随半径变化,等光亮度线就会扭.
Skewness (k=3), 不对称性
Disky galaxies oblate mid-sized ellipticals Less luminous in radio/X fast rotation
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亚里士多德(前384—前322年)
亚里士多德把宇宙分为两部分
地上(地球,或称之为地界) 天上(天体,或称之为天界) 分别由不同的材料组成
地上的东西是由土、水、气、火这 四种“基本元素”按各种不同的比例 组成，离中心愈远者愈高贵。 天上的东西是由第五种元素—他称 之为“以太”所组成,这种元素是最精 纯最完美的,它不会消灭,没有变化, 所以是神圣的,因而天体也是永恒的 、神圣的。
沙罗周期是18年11天又8小时 (大约6585日)的食的周期，可以用来 预测太阳和月球的食。经过一个沙罗周期，太阳、地球和月球回 到相似的几何对应位置上，于是将发生几乎相同的食。
第四章 现代天文的起源
地心说 日心说 开普勒 伽利略 牛顿
4.1 古典天文学－地心说
古希腊天文学家：柏拉图、亚里斯多德、托勒密
天高地迥、觉宇宙之无穷！王勃《滕王阁序》
几点说明
课程要求：按时到堂听课、须参加考试 课程考核：开卷考试、没有复杂的公式
考试内容都包括在课堂讲授的内容中
注意课程退选时间：第4周，3月20号之前 讲课方式：讲授约1.5小时＋放相关电影
第二章 繁星点点
恒星 星座 恒星亮度 天球 坐标
2.1 恒星
地球到太阳的距离为 150,000,000 km 地球直径: 12,756 km
3.2 季节变化
地球围绕太阳运 行的路径呈偏心 率很小的椭圆， 半长轴 1.496×108km； 半短轴 1.4958×108km 四季成因： 地球绕太阳公 转；天赤道和黄 道有23.5º的倾角
日照时间不同：夏天昼 长夜短 太阳的高度角不同：夏 天直晒
恒星命名
星座名＋希腊字母(,)
星座中的恒星，按亮度大小，依次以小写希腊字母编排
Betelgeuse参宿四
Rigel参宿七
星等：恒星亮度
星等：用于描述星体在天空中的亮度单位 最早是由古希腊天文学家喜帕恰斯制定的
自编的星表中包含1022颗恒星 按照亮度划分为6个等级，1等星－6等星
黄道
天文学把太阳 在地球上的周 年视运动轨 迹，既太阳在 天空中穿行的 视路径的大 圆，称为黄道
冬至点 秋分点
北天极
夏至点
天球赤 道面
3月21日春分点 (Spring Equinox)
黄道与天赤道 有23度26分的 交角(黄赤交角)
黄道与天赤 道的两个交 点是春分点 和秋分点
赤道坐标系
作天球上一点的赤经 圈，从天赤道起沿此赤 经圈量度至该点的大圆 弧长为纬向坐标，称为 赤纬；Declination, DEC 从春分点起沿天赤道逆 时针向量到天球上一点 的赤经圈与天赤道交点 的弧长为经向坐标, 称 赤经; right ascension, RA
Rigel mV = 0.14
如牛郎星为0.77等，织女星为0.03等，太阳系外最亮 的恒星天狼星为-1.45等 太阳为-26.7等，满月为-12.8等,金星最亮时为-4.6等 现在地面上最大的望远镜可看到26等星，而哈勃望远 镜则可以看到30等
2.2 星空变换
七月
十一月
天球
天球：是以地球为 中心的、非常大的 假想球
弦月 新月
满月
新 月：看不见 眉 月：右侧的1-49%可见，下午到黄昏之后 上弦月：右侧的50%可见，中午之后到子夜之前 盈凸月：右侧51-99%可见，午后至夜晚的大部分时间 满 月：可见整个月球，日落后至日出前
亏凸月：左侧的51-99%可见，入夜之后到清晨 下弦月：左侧的50%可见，子夜到次日中午 残 月：左侧的1-49%可见，曙光前到清晨 晦 月：看不见看不见
大约25800年顺时针 向(从北半球看)旋转 一周 ， 绘出一圆锥面 公元2100年，北天极 最接近北极星 ‾ 12,000以后北天极 最接近天琴(织女星) 春分点沿黄道以与太 阳周年视运动相反方 向每年西移‾50.3”
岁差：为地球自转轴进动引起春分点位移的现象
总结
古人定义的星座和现在的星座含义有无区别？ 恒星的命名？如何描述天体亮度强弱：星等？ 天球、天极、黄道、东、西、南、北的定义？ 何谓岁差？它到外的排列次序 是：月球天、水 星天、金星天、 太阳天、火星天 、木星天、土星 天、恒星天和原 动力天，此外空 无一物。 上帝推动了恒星 天层，才带动了 所有天层的运动 人类居住的地球 ，则静静地屹立 在宇宙中心。
公元140年，托勒密在《天文学大成》中，总结并 发展了前人的学说，建立了宇宙地心体系：
夏天太阳直射点在北半 球，北半球太阳高度角 就大，获得的热量就 多；冬天相反
3.3 行星轨道
太阳系中的行星，在绕太阳的近圆轨道上运动 行星轨道基本上都在一个平面上(在黄道附近)
内行星的视运动
水星最多偏离太阳 ‾28º，只能在日落的 西边天空或早晨的东 方短时间看见水星 金星最多偏离太阳‾ 46º。可以在日落或早 晨的一段时间内看见 金星。金星亮，比较 容易看见(启明星、太 白金星)
总结－I
宇宙的尺度：Scale of the cosmos 天文单位 ：Astronomical Units 光年 恒星 星系 星系团 ：Light year ：Star ：Galaxies ：Cluster of galaxies
总结－II
我们位于银河系中，银河系有数千亿颗恒星 银河系又是浩瀚宇宙中数十亿星系中的一员 星系空间分布成团，星系团又组成超星系团 宇宙中的大部分空间，没有星系存在(空洞) 1 AU＝1.6x108 km ；1 ly＝ 63,000 AU NOW WE MUST THINK, HOW TINY WE ARE in the vast expanse of the entire universe!
角尺寸
太阳比月球大 400倍 太阳到地球的 距离是月球到 地球距离的 390倍 月亮和太阳角 尺寸相近， 0.5°
angular diameter linear diameter sin ( small angle) 206,265 distance
3.6 日食
1928年，国际天文学联合会用精确的边界把天空分 为88个正式的星座，使天空每一颗恒星都属于某一 特定星座：星座不再是一群亮星的名字，而代表天 空中某一区域。 其中的48个星座，保留了古希腊传统的星座名称。
仙女座、飞马座 飞马四边形最亮星:仙女座
星座是投影在天 球上一块区域的 天体空间的总称 星座的各个恒星 之间的距离可以 差别很大，可以 不属于同一星系 星宿：非正式命 名，如北斗七 星，属于大熊座
只在月球运行至太 阳与地球之间时发 生 日食包括日全食、 日环食、日偏食 日食一定发生在朔 ，即农历初一当日 因太阳轨道(黄道) 与月球轨道(白道) 成5°9′交角，故 并非每次朔日皆有 日食发生 。
远地点
Approximately 1 total solar eclipse per year
柏拉图：公元前427年－前347年，是著名的古希腊哲学 家。柏拉图是苏格拉底的学生，也是亚里士多德的老师 ，他们三人被广泛认为是西方哲学的奠基者 亚里斯多德和柏拉图创立了地心说：地球是宇宙的中心
模型基于错误的“第一性原理(公认、不容质疑)”
地心宇宙：地球在宇宙的中心 (感觉不到地球的运动) 完美天空：天体形状和运动轨迹是完美，圆形、球体
与天赤道平行的 小圆称为赤纬圈
经过天极的任何大圆称为赤经圈
岁差
2000年以前，喜帕恰斯比较他当时观测和200年以 前观测的一些恒星位置，发现天极在移动。 地球自转轴的空间指向并不固定，呈现为绕一条通 过地心并与黄道面垂直的轴线缓慢而连续地运动 原因：在日、 月的引力作用 下，地球自转 轴的空间指向 并不固定，而 是缓慢而连续 地运动
我们看到的天空取决于我们在地球上的位置
北天极处恒星的视运动
北极星是小熊星座中最 亮的恒星 即小熊座α星，处于小 熊的尾巴尖端。 北斗星围绕北极星运转 是顺时针。 根据初昏时斗柄的指向 可决定季节。 斗柄东指，天下皆春； 斗柄南指，天下皆夏； 斗柄西指，天下皆秋； 斗柄北指，天下皆冬。 古籍《鹖冠子》
3.5 月食
当月球运行至地球的阴影部分时，在月球和地球之 间的地区会因为太阳光被地球所遮闭，就看到月球 缺了一块：月食 此时的太阳、地球、月球恰好 (或几乎) 在同一条直 线上。
月食可以分为月 偏食、月全食和 半影月食三种。 月食只可能发生 在农历十五前后 (无月环食)
月食最长可以持续1小 时40分，每年大概有1 －2次月食.
北天极
与地球北极和南极 连线的交点定义为 天极 地球赤道面与天球 相交的大圆称为天 赤道 天体分布在天球上 ，用角度描述位置
天球赤道面
天赤道
地球绕地轴自转( 向东)，相对于地 球不动的概念， 天球上的物体每 24小时围绕着天 极旋转(向西)
天顶 北天极
南天极
天底
北、南点：地平 圈靠近北、南天 极位置 天赤道和地平圈 相交为东、西点
土星 火星 狮子座星 月球
月球轨道和黄道比较接近
地球
3.4 月球运动
月球公转周期 27.321 661天 自转周期27.321 66155 天 两者相当接近， 看到的月球总是 同一面
月相
地球上看到的 月球被太阳照 明部分的称呼 月球环绕地球 旋转时，地球 、月球、太阳 之间的相对位 置不断地变化
地球位于宇宙中心静止不动。 每个行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动 本轮中心在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动， 但地球不是在均轮圆心，而是同圆心有一段距离