天文学导论复习资料

第一讲天文学导论

●古希腊天文学：毕达哥拉斯，亚里斯多德（地球中心学说），托勒密的地球中心学说

天文学的发展期：哥白尼、第谷、开普勒和伽利略

牛顿的万有引力定律

爱因斯坦的相对论

●开普勒第一定律：（轨道形状）所有行星皆以椭圆轨道环绕太阳运行，而太阳位于椭圆的一个焦点上

●开普勒第二定律：（行星速度）行星和太阳的（假想）连线在相同的时间内扫过相等的面积。

行星越接近太阳则运行速度越快

近日点，运动最快

远日点，运动最慢

●开普勒第三定律：（轨道周期）行星公转周期的平方和其到太阳的平均距离的立方成正比

(公转周期)2 = (常数) x (平均距离)3

第二讲天体的视运动

●月相与食无关

天体的视运动

月全食时月亮变为黄铜色或血红色，这是由于地球大气中的尘埃颗粒折射阳光中的红光并到达月球所致

●内行星：水星，金星

外行星：火星、木星、土星、天王星和海王星

●头顶的星空取决于你在地球表面上的位置和当地时间

●北京时间正午12点（东经120度）时，北京地方时（东经116.5度）即太阳时为11点46分，所以此时北京的太阳在子午线以东约3.5度，再过约14分钟北京“真”正午

●南北天极：不变的参考点

北天极：北极星

南天极：南十字座

●天赤道：不变的参考点

所有恒星沿与天赤道平行的路径由东向西运动（圆弧轨迹

在地球两极，天赤道=地平线

●天顶、地平线和子午线：本地参考系

天顶和子午线的位置不随观测者的地平线移动

相对于星星来讲，天顶和子午线的位置在变

天体的运行（圆弧）轨迹与地平面的夹角为：

90 度-观测者所在地理位置的纬度（=天赤道与地面夹角）

●在北极：所有星星沿与地平面平行的圆轨迹运行，从不下落

赤道上：所有星垂直于地平面升起和下落“可见所有星”

●太阳在天球上的视运动轨迹称为黄道

●太阳日=24小时：太阳连续两次到达子午线的时间

恒星日=23小时56分：恒星连续两次到达子午线的时间

恒星日是地球真实的自转周期，不随其绕太阳公转而变化，均为23小时56分

●月球回到原处（相对于恒星）的周期约为27.323 天，此为恒星周期

●两个天体之间的距离常用它们与观测者之间的夹角表示，即角距

●北京：东经116度22分；北纬39度58分

本初子午线：格林尼治天文台

●把地球的经度、纬度投影到天球上便成为天球的赤道坐标系

赤纬：从天赤道开始至两极Dec [–90，90] 度

赤经：用小时、分和秒的时间单位来表示，并由西向东由0增加到24小时

赤经的计算起点为春分点，在天赤道上由西向东分为24小时

地球“24小时”自转一周360度赤经1小时对应地球自转15度

▪对于赤经相差1小时的两颗恒星，例如，RA2-RA1= +1小时：

•恒星1比恒星2早1小时通过你的子午线（上中天）

•如果不是拱极星，恒星1比恒星2早1小时从东方升起

●某地某时刻的恒星时等于此时此刻位于子午线上的恒星的赤经（天球上与子午线重合的赤经）

赤经小于地方恒星时的恒星位于子午线以西

赤经大于地方恒星时的恒星位于子午线以东

●一颗恒星的时角τ、赤经α和当地的恒星时θ之间的关系为τ= θ−α

τ< 0, 在子午线以东（α> θ）

τ> 0, 在子午线以西（α< θ）

第三讲辐射与天文望远镜

●黑体谱：连续谱的形状只与物体(恒星)的表面温度有关

•其峰值波长（颜色）由其表面温度决定

温度降低，黑体谱的峰值向长波方向移动

•冷物体产生长波（低频）辐射

•热物体产生短波（高频）辐射

●辐射的平方反比定律：强度x 距离2 = 常数（恒星辐射能力）

●关于天文望远镜的常见误解

(wrong) 放大作用:大型望远镜把天体放得更大

(Right) 聚光作用：使（暗弱）天体的图像更亮更清晰

(wrong) 望远镜究竟可以看到多远的天体？

只要一个物体足够亮，无论多远都可以看到

(right) 望远镜可以看到多暗的天体？或望远镜可以看到几等星?

只要一个物体足够暗，无论多近都看

●光学望远镜的类型：折射式望远镜反射式望远镜

第四讲太阳系(1) 行星

●行星是一个具有如下性质的天体：（a）位于围绕太阳的轨道上，（b）有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球形)，以及（c）已经清空了其轨道附近的区域。矮行星是一个具有如下性质的天体：（a）位于围绕太阳的轨道上，（b）有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状（近于球形），（c）还没有清空其轨道附近的区域，以及（d）不是一颗卫星。

其它所有围绕太阳运动（不是卫星）的天体被定义成“太阳系小天体”。

●气态巨（外）行星的大质量是由于其体积大，而不是由于其密度大

内行星（岩石）是最致密的

●内行星轨道基本上在同一平面内

水星轨道面最扁与黄道面夹角最大(7度)

●相对黄道面，冥王星轨道面倾斜很大（17度）

●水星—铁质行星

水星几乎没有大气

●金星— 炼狱行星

自转方向和其它行星相反

自转轴没有倾斜，几乎和公转平面垂直，所以金星没有四季之分

自转非常缓慢，恒星日=243天

浓密大气与严重的温室效应

金星的云和酸雨

金星的表面光滑

●地球—金锁轨道上的行星

平均密度约为水的5.5倍，密度最大的行星

●月面上较暗的部分称为月海maria, 滴水全无，只是远古时期月壳形成时凝固了的熔岩

月面上较亮的部分称为山，其实不是山，而是由大量星际物质撞击月面时所形成的环形山（陨坑）（伽利略命名）

月球无大气

●火星—红色行星

和地球一样，火星拥有极冠，但主要为固态的二氧化碳(干冰) 和少量水冰, 且夏消冬长

火星年有680多天

0.53倍地球半径

虽然大气主要由二氧化碳组成，但是火星大气太稀薄，不能有效束缚太阳能，因此它的表面温度变化很大：-130°C -- 30°C。由于火星距离太阳遥远，所以表面平均气温很低

火星表面：火山和峡谷

火星有两颗细小且不规则的天然卫星，较大一颗（火卫一）的直径仅27千米

自转周期=公转周期。极可能是俘获的小行星

●木星—行星巨无霸

太阳系内体积和质量最大的行星

低密度

木星主要成分

▪主要成分为氢和氦(like Sun), 以及少量的甲烷和氨

▪表面气压极大，超过地球的1000倍，以致木星的中心由金属相的氢组成

（光）环系统也是四颗类木行星的共同特征