我对天文学的认识

我对天文学的认识

【摘要】天文学就是研究宇宙中的行星、恒星以及星系的科学，以观察及解释天体的物质状况及事件为主，对于我们的生活有很大的实际意义，对于人类的自然观有很大的影响。

【关键词】宇宙测量小行星人类导航

天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位。

天文学研究的对象

天文学所研究的对象涉及宇宙空间的各种星星和物体，大到月球、太阳、行星、恒星、银河系、河外星系以至整个宇宙，小到小行星、流星体以至分布在广袤宇宙空间中的大大小小尘埃粒子。天文学家把所有这些星星和物体统称为天体。从这个意义上讲，地球也应该是一个天体，不过天文学只研究地球的总体性质而一般不讨论它的细节。另一方面，人造卫星、宇宙飞船、空间站等人造飞行器的运动性质也属于天文学的研究范围，可以称之为人造天体。

我们可以把宇宙中的天体由近及远分类为几个层次：

(1)太阳系天体：包括太阳、行星（其中包括地球）、行星的卫星（其中包括月球）、小行星、彗星、流星体及行星际介质等。

(2)银河系中的各类恒星和恒星集团：包括变星、双星、聚星、星团、星云和星际介质。太阳是银河系中的一颗普通恒星。

(3)河外星系，简称星系，指位于我们银河系之外、与我们银河系相似的庞大的恒星系统，以及由星系组成的更大的天体集团，如双星系、多重星系、星系团、超星系团等。此外还有分布在星系与星系之间的星系际介质。

天文学研究的内容

天文学按照研究的内容可分为天体测量学、天体力学和天体物理学三门分支学科。天体测量学是天文学中发展最早的一个分支，它的主要内容是研究和测定各类天体的位置和运动，建立天球参考系等。利用天体测量方法取得的观测资料，不仅可以用于天体力学和天体物理研究，而且具有应用价值，比如用以确定地面点的位置。目前，天体测量的手段已从早期单一的可见光波段，发展到射电、红外等其他电磁波段，精度也不断提高，并且从地面扩展到空间，这就是空间天体测量。

天体力学主要研究天体的相互作用、运动和形状，其中运动应包括天体的自转。早期的研究对象是太阳系天体，目前已扩展到恒星、星团和星系。牛顿万有引力定律和运动三定律的建立奠定了天体力学的基础，使研究工作从运动学发展到动力学。因此，实际上可以说牛顿是天体力学的创始人。今天，我们可以准确地预报日食、月食等天象，和天体力学的发展是分不开的。

天体物理是天文学中最年轻的一门分支学科，它应用物理学的技术、方法和理论，来研究各类天体的形态、结构、分布、化学组成、物理状态和性质以及它们的演化规律。十八世纪赫歇尔开创恒星天文学可谓天体物理学的孕育时期。十九世纪中叶，随着天文观测技术的发展，天体物理成为天文学一个独立的分支学科，并促使天文观测和研究不断作出新发现和新成果。就其研究内容来说，有太阳物理、太阳系物理、恒星物理、银河系天文、星系天文、宇宙化学、天体演化及宇宙学等；就其研究方法而言又可分为实测天体物理和理论天体物理。

天文学研究的意义

天文学与任何其它科学一样，是为人类生产和生活服务的。不过，天文学的历史最为悠久。整个人类文明发展史证明，天文学对于人类生存和社会进步具有极其重要的意义。

1.时间服务

准确的时间不单是人类日常生活不可缺少的，而且对许多生产和科研部门更为重要。最早的天文学就是农业和牧业民族为了确定较准确的季节而诞生和发展起来的。现代的一些生产和科研工作更离不开精确的时间。例如，某些生产、科学研究、国防建设和宇航部门，对时间精度要求精确到千分之一秒，甚至百万分之一秒，否则就会失之毫厘，差之千里。而准确的时间是靠对天体的观测获得并验证的。

2.在大地测量中的应用

对地球形状大小的认识是靠天文学知识取得的。确定地球上的位置离不开地理坐标，测定地理经度和纬度，无论是经典方法还是现代技术，都属于天文学的工作内容。

3.人造天体的发射及应用

目前，人类已向宇宙发射了数以千计的人造天体，其中包括人造地球卫星、人造行星、星际探测器和太空实验站等。它们已经广泛应用于国民经济、文化教育、科学研究和国防军事。仅就人造地球卫星而言，有通讯卫星、气象卫星、测地卫星、资源卫星、导航卫星等，根据不同需要又有地球同步卫星、太阳同步卫星等。所有人造天体都需要精确地设计和确定它们的轨道、轨道对赤道面的倾角、偏心率等。这些轨道要素需要进行实时跟踪，才能保持对这些人造天体的控制和联系。这一切都得借助天体力学知识。

4.导航服务

天文导航是实用天文学的一个分支学科，它以天体为观测目标并参照它们来确定舰船、飞机和宇宙飞船的位置。早期的航海航空定位使用六分仪（测高、测方位）和航海钟，靠观测太阳、月亮、几颗大行星和明亮恒星，应用定位线图解方法来确定位置，其精度较低，且受天气条件限制。随着电子技术的进步，已发展了多种无线电导航技术来克服这方面的缺陷。宇宙航行开始以后，为了确定飞船在空间的位置和航向，天文导航也有相当重要的作用。目前，全球卫星定位系统（GPS）技术的应用，使卫星导航更精确。卫星导航不仅普遍用于航天、航空、

航海，而且还用于陆面精确的定位。

5. 探索宇宙奥秘，揭示自然界规律

茫茫宇宙，深邃奥秘。随着对宇宙认识的深入，人类从宇宙中不断获得地球上难以想象的新发现。例如，19世纪初曾有位西方哲学家断言，恒星的化学组成是人类永远不可能知道的。但过了不久，由于分光学（光谱分析）的应用，很快知道了太阳的化学组成。其中的氦元素就是首先在太阳上发现的，25年后人们才在地球上找到它。太阳何以会源源不断地发射如此巨大的能量，这是科学家早就努力探索的课题。直到20世纪30年代有人提出氢聚变为氦的热核反应理论，才完满地解决了太阳产能机制问题。几十年后，人类在地球上成功地实验了这种聚变反应──氢弹爆炸。

6.天文与地学的关系

地球作为一颗普通的行星，运行于宇宙空间亿万颗星体之间，地球的形成、演化及重大地质历史事件无不与其宇宙环境有关。事实表明，地球本身记录了在地质历史时期所经历的天文过程的丰富信息。例如，地球自转变慢，就是通过古代珊瑚化石的研究证实的。珊瑚也象树木年轮那样具有"年带"。珊瑚每天周期性地分泌碳酸钙，在身上形成一条条"日纹" 。3.2亿年前的珊瑚化石，每个年带含有400条日纹，表明那时地球一年自转400圈，说明那时地球自转比现在快得多。这与理论推算的结果十分一致。人们很早就注意到地质现象普通存在着周期性，而天体星系的运行及演化也无一不按自己的规律进行，并且地质周期同天文周期存在着某些对应关系。太阳绕银河系中心运动的周期大约是2.5亿年，这叫做太阳的银河年。在一个银河年中，太阳处于银河系不同位置，由于宇宙环境的变化，会给太阳和地球带来影响。

参考文献

【1】姚建明编著：《天文知识基础》，北京，清华大学出版社，2008。

【2】苏宜编著：《天文学新概论》，北京，科学出版社，2009。

【3】吴鑫基编著：《现代天文学十五讲》，北京，北京大学出版社，2005。

【4】伏古勒尔编著：《天文学简史》，北京，中国人民大学出版社，2010。