清华大学天文学导论笔记终审稿)
清华大学天文学导论 10活动星系核
?当抛射物的运动方向接近于观测者的视线方向，且运 动速度 v =βc 接近于光速时，其视横向速度为
The Gamma Ray （MeVGeV）Sky as observed by EGRET on the Compton Gamma Ray observatory The bright sources above and below the Milky Way are blazars
3C 279
? one solar mass per year of gas flowing through such a disk would be sufficient to produce about 3 x 1012 solar luminosities -- roughly 15 times the luminosity of the entire Milky Way galaxy!
2.2 赛弗特星系
?赛弗特星系是旋涡星系，具有不寻常的类似恒 星的亮核，而且其光学谱有许多突出的发射线
?美国天文学家赛弗特 (Karl Seyfert) 于1943年首先发 现一批这样的旋涡星系，赛弗特星系因此而得名
NGC 1566
亮核
旋涡星系
NGC 4151逐次深度曝光像
赛弗特星系与正常星系发射线的比较
?活动星系核的喷流（抛 射物）似乎以超光速向 外运动（天球上横向）
?如对类星体3C279的3 年时间的VLBI射电观测 表明喷流中最外围团块 的运动速度接近光速的 4倍
M87喷流的视超光速运动
视超光速运动的几何解释
?这种超光速现象并不表明喷流的运动是超光速的，而 是由观测几何效应引起的，故称为视超光速运动
?相对论性电子在磁场中作圆轨道或螺旋轨道运 动时产生的辐射（和电子逆康普顿散射）
天文学导论
位于小行星带的矮行星。
• 有液态水，能接受一些阳光，
有生命存在的可能
著名的彗星——哈雷彗星
• 人类首颗有记录的周期彗星 • 唯一能用肉眼直接从地球看
见的短周期彗星
• 公转周期：约76年 • 英国物理学家爱德蒙·哈雷首
先测定其轨道数据并成功预 言回归时间而得名
• 下次出现：2061年7月28日
人造天体
中子星合并
致密天体——白矮星
• 大小：约地球大小 • 密度：100-10000kg/cm3 • 实例：天狼星伴星 • 太阳的质量，地球的大小 • 天狼星是全天第一亮恒星
致密天体——中子星
• 大小：半径10-30km • 密度：1014-1015kg/cm3 • 实例：蟹状星云中的中子星
PSR 0531+21
• 以天文学家爱德温·哈勃命名 • 它在地球轨道上并且围绕地
球的太空空间望远镜，它于 1990年4月24日在成功发射。
其他类型的望远镜
• 射电望远镜 • X射线望远镜 • 红外望远镜
• 这些望远镜观测不同种类的
电磁波，获得多种多样的信 息，丰富了人类对宇宙的认 识。
世界最大射电望远镜——FAST
辨率和谱分辨率。
感谢你们的到来
语大义之方，论万物之理。受益终生
On the principle of all things. Benefit for life! To everyone who is doing it, I hope you can chase the result you want
清华大学天文学导论-11宇宙学
~105 galaxies
宇宙大尺度上的均匀性
约100万个星系在约30度天空范围内和约20亿 光年距离以内的分布 在这个尺度上，每个方向的星系计数大致相同
宇宙小尺度上的非均匀性
距离最近（约5亿光年距离以内）的15,000个 星系的全天图。在这个尺度上，宇宙中星系 的分布根本不均匀而是趋于成团的
• 物理规律的普适性
宇宙学原理的两个推论：
• 宇宙中的物质分布是均匀的（空间尺度足够大） • 宇宙是各向同性的
宇宙学原理表明宇宙既要均匀又要各向同性 数十年的观测证明宇宙学原理是经得起检验的
1.1 宇宙中物质是均匀分布的(Homogeneity) 宇宙在大尺度上（大于几亿光年的超团尺度） 均匀 迄今没有发现尺度超过 ~6亿光年的结构 （→ 宇宙是无边界的）
天文学导论
第11讲 宇宙学
A man said to the universe: “Sir, I exist!” “However,” replied the universe, “The fact has not created in me A sense of obligation.”
Stephen Crane (1871—1900)
宇宙的临界密度 critical mass density
一个天体表面的逃逸速度由其质量和半径（即 平均密度）决定 宇宙的膨胀速度同样由其质量和大小即平均密 度ρ决定 宇宙密度存在一个临界值 ρc ≈ 8×10-30 gcm-3 • ρ > ρc ，引力大得将停止并反演宇宙膨胀 • ρ = ρc ，引力太弱，宇宙将永远膨胀下去 • ρ < ρc ，宇宙也将永远膨胀下去
John C. Mather 1/2 of the prize NASA Goddard Space Flight Center Greenbelt, MD, USA b. 1946 George F. Smoot 1/2 of the prize University of California Berkeley, CA, USA b. 1945
清华大学天文学导论11宇宙学共98页文档
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
清华大学天文学导论笔记
天文学史开普勒三定律（椭圆轨道、运行速度、轨道与周期）引力摄动：另一颗行星的引力导致某行星绕太阳的运动不符合两体假设非牛顿引力摄动：水星、金星近日点进动验证了爱因斯坦广义相对论钟慢效应：μ介子寿命为2.2×10-6s，以光速运动也仅能行进600m，而宇宙射线在大气外层产生的近光速μ介子却可以以到达地球表面。
引力透镜：由于质量对光的吸引，若被观测的星体与观测者连线上有大质量星系（透镜星系），观测者可能观察到多个像（爱因斯坦十字、双爱因斯坦环）天体视运动天体的周日视运动：由于地球自转导致的天体视运动太阳：东升西落，与当地正午通过天子午线达到最高点，两次通过子午线间的时间为一太阳日（24h）北京东经116.5度，东八区标准东经120度，北京时间正午12时时北京的太阳时为11点46分赤道参考系：把天空幻想为大球，北极指向北天极，南极指向南天极，赤道扩展为天赤道。
北天极对地面的高度等于北半球该地的纬度。
天赤道与天极的弧距离总是90度，与地平面相交于正东正西方向，且恰好看到一半。
天球自东向西旋转，每小时旋转15度，所有星体的视运动轨迹都平行于天赤道。
地平参考系：以正头顶为天顶，子午线从正南到正北穿过南天极、天顶和北天极平分天球。
本地参考系中天体位置在始终改变。
赤道上，一切星体都垂直于地平面升起和落下，所有星体都可见且在地平面上方12个小时周年视运动：天球坐标系上恒星的坐标固定，由于地球公转导致太阳在天球上向东运动。
这也导致了每天同一时间天空状况不同（因为太阳时制）太阳：太阳在天球上的位置始终自西向东移动，每年环绕天球一周，其在天球上的轨迹称为黄道。
太阳绕天球一周的时间是365.24天。
太阳日：24h，太阳连续两次到达子午线的时间。
恒星日：23h56min，恒星连续两次到达子午线的时间。
恒星日表明了地球自转的真实周期。
由于太阳一直向东运动，所以恒星比太阳运动的快一点。
由于我们使用太阳时，恒星每天升起、穿过子午线、下落的时间都要提前约4分钟，经过一个太阳年后回到原地。
天文学导论 (3)
行星的密度
土星：等效直径 ~ 59 000 km V = 7.76x1023 m3, M= 5.7x1026 kg 平均密度 = 662 kgm-3 (= 687 kgm-3 )志”：金星、木星、土星 行星雷达
水星太小！ 金星：有云
多普勒展宽：转动速度 金星：1960s，T=243.01天，比公转周 期长18.3天！而且反转
次级大气
金星、地球、火星：火山喷发（水蒸气、二氧化 碳、二氧化硫、硫化氢、氨气、氮气以及氧化氮 等） 1%为原初大气 金星和火星中外层大气中的水分子受到紫外光线 的照射分解为H+OH，从大气层中逃逸
地球大气的演化
原初大气：氢气和氦气，逃逸 次级大气：火山喷发，二氧化碳、水蒸气以及一些氮气， 无氧气，是目前大气的100倍 地球变冷：二氧化碳融入海洋，沉淀为碳酸盐 33亿年前，细菌，产生氧气，持续大概10亿年；细菌、氧 气以及氨气相互作用，产生氮气；紫外光照射氨气，光解 离产生氮气 植被增加，产生氧气，臭氧层开始形成，吸收紫外光，生 命在陆地上以及海洋中形成 2亿年前，大气的成份：~35%氧气，剩下主要是氮气以及 次级气体（不容易融入水） 火山活动：二氧化碳，地球变暖，适合生命生存，二氧化 碳融入水（碳酸盐，沉入大海），地球运动又释放到大气 中
25’’
13.89’’
24.31’’
轨道倾角：
地球：0度
水星：7度
冥王星：17度
Eris：44.2度
其它行星的轨道倾角很小
行星的特性
质量的测定
存在天然的卫星：地球、金星、木星、土星、天 王星、海王星、冥王星（Charon）、Eris （Dysnomia） 在轨人造卫星：麦哲伦宇宙飞船绕金星 人造卫星飞经：如水手10号飞经水星 金星质量的测定 Phobos：T=7h39.2m=27552s，a=9.3772x106m
清华大学天文学导论-7大质量恒星的演化
目前，每年发现大约数千颗
超新星的主要特征
光度： L～107-1010 L⊙
爆发能 E～1047-1052 ergs（其中中微子占99%， 动能占 1% ，可见光辐射占 0.01%） 膨胀速度 v～103-104 kms-1
产物：膨胀气壳（超新星遗迹）+ 致密天体 （中子星[脉冲星]或黑洞） • Ia型无致密残骸
超新星的爆发机制
Ia（热核）超新星：小质量双星系统中吸积白矮星的 C（He，O）爆燃 Ib/Ic, II型（核坍缩）超新星：大质量恒星的核坍缩
超新星1987A SN 1987A（II型）
1987.2.23爆发于银河系的一个小的伴星系大 麦哲伦云中( 距离160,000光年，靠近南天极) 望眼镜发明（~400年）以来第一颗肉眼发现 的超新星
W44
IC 443
3。恒星演化、超新星爆发与元素合成
宇宙元素丰度 Cosmic Abundance：各元素在 宇宙中的相对含量
宇宙原初元素(primordial elements)
宇宙原初元素：宇宙大爆炸后的早期只合成 了最轻的元素（宇宙大爆炸核合成）：H, He 和一些微量的元素 Li, Be, B
前身星：Sanduleak B3 I 兰超巨星： M~20M⊙ L~105L⊙ T~16,000K, R~40R⊙
SN1987A：光变曲线
自初闪100天连续增量到最亮约3等星 然后快速变暗
SN1987A的中微子探测
超新星爆发的大部分能量被中微子带走 → 中微子辐射能5×1053 ergs
386
393 837 ? 1006 1054 1181 1320？ 1572 1604 1667-1680？ 1987
清华大学天文学导论-9星系
2.2 旋涡星系 Spiral galaxies
具有旋涡结构的星系，符号为S 中心是球状或椭球状的核球，外面是扁平的星
系盘
从核球两端延伸出两条或两条以上螺旋状旋臂 叠加在星系盘上，盘外面是球状的星系晕
标准烛光法：通过比较星系中可证认的某些标 准（明亮）天体的视星等和光度，利用辐射的 平方反比定律来确定更远星系的距离
B
L(~ ?)
4D2
标准烛光源 standard candle ：对某些类型的
源，可由能够直接观测的参数和光度的关系
（由由已知距离的近距天体得到）来推测其光
度，其特点是光度高且基本恒定，同时假设这
ΔV = 220×(L /L⊙)0.22
距离模数 m-M = 5log10(d/10pc)
椭圆星系：Faber-Jackson 关系
ΔV = 220×(L /L⊙)0.25
椭圆星系中恒星轨道高度椭且随机，不固定在 一个扁平的盘上
红移法
1912-1920年，V. M. Slipher （斯莱 弗）通过测量旋涡 星系的光谱，发现 绝大多数星系谱线 是红移的，即它们 正在远离银河系
天文学导论
第09讲
星系
… it may not be amiss to point out some other remarkable Nebulae which cannot well be less, but are probably much larger than our own system; and being also extended, the inhabitants of the planets that attend the stars which compose them must likewise perceive the same phenomena. For which reason they may also be called milky way. …
天文学导论报告
1、第13章第56題Go to the European Space Agency‟s Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) mission website (http://esa.int/science/gaia). Has Gaia been launched? How will it help astronomers determine the distances to more stars? Why will it map the stars from an L2 orbit (see Connections 4.2)?回答：Gaia has been launched.Gaia will create an extraordinarily precise three-dimensional map of more than a thousand million stars throughout our Galaxy and beyond by mapping their motions, luminosity, temperature and composition in order to help astronomers determine the distances to more stars.Because It offers a clearer view of the cosmos than an orbit around Earth, which would result in the spacecraft passing in and out of Earth's shadow and causing it to heat up and cool down, distorting its view. Free from this restriction and far away from the heat radiated by Earth, L2 provides a much more stable viewpoint.对本网络资源的学习与研究总结：I learned something about the Gaia. This website introduces the objective, mission, spacecraft, journey, history and some features about Gaia.2、第13章第57題GototheEclipsingBinaryStarsLabwebsiteat/naap/ebs/ebs.html. Click on “Eclipsing Binary Simulator.”Select preset Example 1, in which the two stars are identical. The animation will run with inclination 90°and show a 50 percent eclipse. What happens when you slowly change your viewing angle to the system—the inclination; how does this change the eclipse? At what value of inclination do you no longer see eclipses? What does the system look like at 0°? Reset the inclination to 90°and adjust the separationof the two stars. How does the light curve change when the separation is larger or smaller? Now make the two stars different. Change star 2 so that its radius is 3.0 R£and its temperature is 4000 K. At what value of inclination do you no longer see eclipses? What types of eclipsing binary systems do you think are the easiest to detect?回答：When I slowly change the inclination, the eclipse decrease. I no longer see the eclipses at 70 degree of inclination. The system looks like a circle at 0 degree. When the separation is larger, the interval of eclipse becomes shorter and the light curve becomes steeper. When the separation is smaller, the interval of eclipse becomes longer and the light curve becomes gentler. I no longer see eclipses at 48 degree. The binary systems with high temperature, small separation and inclination of 90 degrees are the easiest to detect.对本网络资源的学习与研究总结：This website offers a Eclipsing Binary Simulator. In this simulator, we can set the mass, temperature, radius, separation, inclination of the binary system. Then the simulator will simulate the perspective from earth and the light curve. In this way, we can realize how the binary systems influence the eclipse easily.3、第15章第56題Go to the Astronomy Picture of the Day (APOD)website(/apod), do a search on “molecular clouds,”and pick out a few images. Were these pictures obtained fromspace or on the ground, and at what wavelengths? With which telescopes? Whatwavelengths do the colors in the images represent? Are they “real”or “false-color”images? Explain your answers.This pictures was obtained from space at visible wavelengthsby Hubble Space telescope. The colors in the images represent the visible wavelengths and they are real-color. The camera took the photosof the molecular cloud in three basic colors and synthesis them into a real-color image, as is shown above.This pictures was obtained from space at inferred wavelengths by Hubble Space telescope. The colors in the images represent the inferred wavelengths and they are false-color.对本网络资源的学习与研究总结：This website provides lot of high-quality and brilliant images of universe and detailed information of each image. I learned how these pictures were taken.4、第15章第59題GotothewebsiteforStardust(), a Citizen Science project that asks Internet users to use a virtual microscope to analyze digital scans of particles collected by the Stardust mission in 2006. The goal is to identify tiny interstellardust grains. Follow the four steps under “Get Started”(you need to create a log-in account)and help search for stardust. Click on “News.”What has been learned from this project. Remember to savethe images for your homework, if required.回答：I chose the …foils‟to work on. What I have learned: When a hypervelocity particle hits the aluminum foil, a crater which is several times diameter of the particle is produced. People use electron microscopes instead of light microscopes to take photos of these foils. Although the particles stop quickly, many atoms of the particle remains and gives the information of the morphology and structure of the particle. In this stardust search, i have to find the craters in the images. Dark spots without bright rims are just holes in the foil and bright white spots without darkcenter are just surface contaminants. What I need to find are dark spots with bright rims.对本网络资源的学习与研究总结：This website asks volunteers from all over the world to find tiny particles by using two method ( aerogel and foils) in order to save the scientists and lab technicians‟time. I have to register fist. Then read a short tutorial to learn how to find the craters. And I must pass a test. Finally I can begin to find the craters among many images.五、觀星報告：在课程统一安排的观星活动中，我观测了木星和月球还有土星，是在天文台和路边天文分别观测了这些天体。
清华大学天文学导论-2天文学发展史
Lmoving 1 Lrest t moving t rest mmoving mrest Etotal m c2
你身体的能量甚至可以“巨大无比”！
四维时空 Four-dimensional spacetime
时间和空间是相对于观测者的运动的，且不互 相独立
不能解释行星的 逆行和亮度变化
行星的运动难题
相对于背景恒星，行 星为什么是“流浪 汉”？（需数月观测） 1. 顺行：向东 2. 逆行：向西 3. 逆行时行星变亮
本轮 Epicycles 解释行星逆行与变亮
行星不是固定在同 心球层（均轮）上， 而是固定在本轮上， 但是本轮固定在同 心球层上 本轮中心和本轮即 行星均沿同一方向 作匀速圆周运动
月球
万有引力定律
万物皆有吸引 万有引力常数 很小，当物体 质量很小时， 它们之间的引 力便微不足道 看不到日常物 体的相互吸引， 例如两个人由 于万有引力而 相互碰撞
*有关引力有趣的例子*
人和木星对你的引力基本相同 婴儿出生：医生护士 PK 星座 喜马拉雅山使物斜立（19世纪末英探险家） 采矿：金属密度大于大多数岩石密度 低引力 零引力
伽利略的主要天文发现
月球上有山脉地形，有 陨坑，命名环形山 太阳黑子，且运动 太阳自转 证明天空并非完美 绕木星旋转的4颗卫星 （伽利略卫星），表明 宇宙有其它“中心”， 地球不是唯一的转动中 心 金星亦有盈亏（~月 相），证明它必绕太阳 运行，而不是本轮。因 此支持哥白尼体系，否 定托勒密体系
哥白尼革命
托勒密体系的3个主要错误观点： 1。中心； 2。运动； 3。物质（以太）
哥白尼挑战了1，但没有挑战2，且隐含了3
托勒密体系是教堂根深蒂固的教条 +日心说预 测天体运动的准确性和地心说不相上下 日心 说不被接受
天文学导论复习资料
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?ατ< 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。
清华大学天文学导论-1天体视运动
答案是
太阳相对于恒星的移动是由于地球在绕太阳 公转：
古人运用幻想力把杂乱无章的星星用线连起来 构成星座，更为它们编织美丽动人的神话故事 每一个民族的星座划分和神话都不相同。1929 年，国际天文联合会（IAU）正式把全天划分 为88个星座，并清楚界定每一个星座的边界。 因此每颗星属于且只能属于一个星座
星座只是天上一个一个的区域，并不表示每个 星座的星星之间存在一定的内在联系，例如以 引力而被束缚的一个系统。而且星座仅代表本 天区中较亮的星
3。行星的运动（自学）
除了“东升西落”，行星是在天球上四处游荡 （相对于背景星）的“星” 行星名称的由 来 其原因是行星和地球一样在绕日公转，造成和 地球相对位置的不断变化
内行星的运动
水星和金星的轨道在地球轨道之内 在地球上看来，它们和太阳形影不离 由太阳东面走到太阳西面（晨星），再回到东 面（昏星） 由于靠太阳很近，只能在日出前或黄昏后看到 金星：天空中第三颗最亮的天体
朧 星 ， 原 。 分 食
日全食奇景
Corona 日冕
Prominences 日珥
日环食
由于地球和月球的距离并不固定，所以在地球 看来，月球的角大小也会发生变化。有时，月 球虽处于能造成日“全”食的位置，但由于月 球的角大小不足以掩盖整个太阳，便出现如戒 指班的日环食
由于潮汐摩擦作用，月球正 渐渐远离地球，数万年后， 月球的视直径会变得很小， 届时地球上便再也不能看到 日全食了
ifq清华大学天文学导论笔记
天文学史开普勒三定律（椭圆轨道、运行速度、轨道与周期）引力摄动：另一颗行星的引力导致某行星绕太阳的运动不符合两体假设非牛顿引力摄动：水星、金星近日点进动验证了爱因斯坦广义相对论钟慢效应：μ介子寿命为2.2×10-6s，以光速运动也仅能行进600m，而宇宙射线在大气外层产生的近光速μ介子却可以以到达地球表面。
引力透镜：由于质量对光的吸引，若被观测的星体与观测者连线上有大质量星系（透镜星系），观测者可能观察到多个像（爱因斯坦十字、双爱因斯坦环）天体视运动天体的周日视运动：由于地球自转导致的天体视运动太阳：东升西落，与当地正午通过天子午线达到最高点，两次通过子午线间的时间为一太阳日（24h）北京东经116.5度，东八区标准东经120度，北京时间正午12时时北京的太阳时为11点46分赤道参考系：把天空幻想为大球，北极指向北天极，南极指向南天极，赤道扩展为天赤道。
北天极对地面的高度等于北半球该地的纬度。
天赤道与天极的弧距离总是90度，与地平面相交于正东正西方向，且恰好看到一半。
天球自东向西旋转，每小时旋转15度，所有星体的视运动轨迹都平行于天赤道。
地平参考系：以正头顶为天顶，子午线从正南到正北穿过南天极、天顶和北天极平分天球。
本地参考系中天体位置在始终改变。
赤道上，一切星体都垂直于地平面升起和落下，所有星体都可见且在地平面上方12个小时周年视运动：天球坐标系上恒星的坐标固定，由于地球公转导致太阳在天球上向东运动。
这也导致了每天同一时间天空状况不同（因为太阳时制）太阳：太阳在天球上的位置始终自西向东移动，每年环绕天球一周，其在天球上的轨迹称为黄道。
太阳绕天球一周的时间是365.24天。
太阳日：24h，太阳连续两次到达子午线的时间。
恒星日：23h56min，恒星连续两次到达子午线的时间。
恒星日表明了地球自转的真实周期。
由于太阳一直向东运动，所以恒星比太阳运动的快一点。
由于我们使用太阳时，恒星每天升起、穿过子午线、下落的时间都要提前约4分钟，经过一个太阳年后回到原地。
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清华大学天文学导论笔记公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]天文学史开普勒三定律（椭圆轨道、运行速度、轨道与周期）引力摄动：另一颗行星的引力导致某行星绕太阳的运动不符合两体假设非牛顿引力摄动：水星、金星近日点进动验证了爱因斯坦广义相对论钟慢效应：μ介子寿命为×10-6s，以光速运动也仅能行进600m，而宇宙射线在大气外层产生的近光速μ介子却可以以到达地球表面。
引力透镜：由于质量对光的吸引，若被观测的星体与观测者连线上有大质量星系（透镜星系），观测者可能观察到多个像（爱因斯坦十字、双爱因斯坦环）天体视运动天体的周日视运动：由于地球自转导致的天体视运动太阳：东升西落，与当地正午通过天子午线达到最高点，两次通过子午线间的时间为一太阳日（24h）北京东经度，东八区标准东经120度，北京时间正午12时时北京的太阳时为11点46分赤道参考系：把天空幻想为大球，北极指向北天极，南极指向南天极，赤道扩展为天赤道。
北天极对地面的高度等于北半球该地的纬度。
天赤道与天极的弧距离总是90度，与地平面相交于正东正西方向，且恰好看到一半。
天球自东向西旋转，每小时旋转15度，所有星体的视运动轨迹都平行于天赤道。
地平参考系：以正头顶为天顶，子午线从正南到正北穿过南天极、天顶和北天极平分天球。
本地参考系中天体位置在始终改变。
赤道上，一切星体都垂直于地平面升起和落下，所有星体都可见且在地平面上方12个小时周年视运动：天球坐标系上恒星的坐标固定，由于地球公转导致太阳在天球上向东运动。
这也导致了每天同一时间天空状况不同（因为太阳时制）太阳：太阳在天球上的位置始终自西向东移动，每年环绕天球一周，其在天球上的轨迹称为黄道。
太阳绕天球一周的时间是天。
太阳日：24h，太阳连续两次到达子午线的时间。
恒星日：23h56min，恒星连续两次到达子午线的时间。
恒星日表明了地球自转的真实周期。
由于太阳一直向东运动，所以恒星比太阳运动的快一点。
由于我们使用太阳时，恒星每天升起、穿过子午线、下落的时间都要提前约4分钟，经过一个太阳年后回到原地。
4min/day=360degrees365.24days24×60min360degrees月球视运动：月球也在天球上向东漂移，天后回到原处。
月球的盈亏周期称为交合周期，为天黄道与节气：黄道与天赤道夹角为度，且相交于春分点和秋分点。
按顺序距这两点最远的点是夏至点和冬至点。
天球坐标系把地球的经纬网络透射到天球上构成了赤道坐标系，在赤道坐标系中恒星的赤道坐标固定不变赤纬(Dec, declination)：用δ表示，天赤道0度，北天极+90度，南天极-90度赤经(RA, right ascension)：用α表示，从春分点算起，在天赤道上由西向东分为24小时。
例子：Polaris: RA=2h31min, Dec=8915’Sirius:RA=6h45min, Dec=-1643’若A星比B星的RA大1h，则通过子午线、地平线时，B比A早1h恒星时：某地某时刻的恒星时等于此时此刻与子午线重合的赤经。
恒星日比太阳日短，所以恒星时比太阳时快。
时角τ=θ –α，τ <0表明恒星在子午线以东。
-6<τ<6时天体可见。
地轴进动：北天极在不断运动，带动天赤道移动，春分点向西移动，每20年约移动1min辐射与望远镜光源相对于观测者的运动会导致观察到的辐射频率改变，称为多普勒效应。
Δλλ0=v v因此，吸收光谱中一些特征谱线（如氢的Balmer线系）会发生移动望远镜的功能：1.聚光I telescope=(v vvvvvvvvvv0)2v02.减小衍射，提高角分辨率δ=1.22λD telescope大气窗口：地球大气层对可见光、小部分近红外线和部分无线电波透明，其他波段的光会被完全吸收（水蒸气阻止红外辐射2~10km，臭氧阻止紫外辐射20~40km，原子和分子阻止高能射线）空间望远镜：可以接受更广的波段（红外观测深空），不受天气和大气扰动的影响太阳系太阳系内绝大部分质量（%）集中在太阳。
除太阳外太阳系绝大部分质量集中在气态巨行星（木星、土星、天王星、海王星）所有行星围绕太阳公转的方向都一致，且和太阳的自转方向一致。
而且大部分行星的自转和公转同向。
类地行星1.靠近太阳2.铁（镍）核心和岩石外壳3.没有或极少卫星4.体积小，质量不大而密度大5.大气稀薄水星铁质，0卫星，地面阳光亮度极大无法观察，布满陨石坑，稀薄大气，主要是气态钠和氦气，表面昼夜温差极大金星距地球最近的行星，等，云层反射率极高。
自转轴方向与公转方向相反，也和其他行星相反，自转轴几乎与公转平面垂直，没有四季之分。
自转周期243天。
气压为地球的90倍，90%二氧化碳、3%氮气、少量二氧化硫，温室效应严重，表面各处温差很小且没有昼夜温差，是太阳系最热的行星。
表面被硫酸云覆盖，因此陨石坑很少地球平均比重，是密度最大的行星，1卫星。
最深处为铁镍的地核，内核固态外核液态，天然放射性物质维持地热。
地心旋转导致了地球磁场，磁轴不通过地球中心。
地磁场俘获太阳风中的带电粒子并导向两磁极，导致了极光。
月球和太阳导致了潮汐月球月球内部活动已经停止，有简单和复杂环形山，引力太小不能舒服大气，温度从-100摄氏度到130摄氏度，平均表面温度-42摄氏度。
月球成因火星质量仅为地球的1/10，大气压为地球的1%，大气主要为二氧化碳，平均气温极低，温差极大，气候剧烈变化，多风多沙尘暴。
可能有水。
没有活火山但有火山活动痕迹，有极深的峡谷。
2卫星，已潮汐锁定类木行星1.体积大，质量大，密度小（比重~）2.拥有许多卫星3.岩石或者铁和信，液态4.大气层浓密，自转较快木星与赤道平行的云带，太阳系内体积和质量最大的行星，比重，自转周期10小时，导致两极扁平。
内部引力坍缩，引力势能转化为热能，导致木星向外辐射能量超过从太阳得到的能量，但未发生核反应。
主要成分为氢和氦，气压极大核心为金属相的氢，所以磁场十分强大，有持续300年的大红斑和暗淡光环，四颗伽利略卫星，61卫星土星密度最低，为，与木星相似，光环和卡西尼缝。
光环的内外围有一颗卫星，称为牧羊卫星，其引力作用将离群的碎片拉回光环。
有31~61颗卫星最着名的是土卫六Titan（最大的土星卫星，浓厚的氮气大气，甲烷湖泊，生命）。
天王星轨道周期84年，60K，主要成分为H和He，大气中的甲烷散射蓝光，大气较为平静。
自转轴几乎与公转平面平行，所以季节变化极端。
与土星和木星相似，有岩石核心，有光环。
海王星与天王星极为相似，蓝色。
大气活跃，有小黑斑矮行星谷神星（火星与木星之间，所含淡水比地球多），冥王星（密度，大气主要为氮，轨道偏心率极大，周期248年，自转周期天，与第戎构成双行星，且互相潮汐锁定）小行星带阿登型：地球轨道以内阿莫尔型：地球轨道外侧阿波罗型：地球与火星之间特洛伊型：与木星轨道相同最大的小行星是谷神星，岩石，铁/镍，碳三种彗星是太阳系构建过正中遗留的碎片，反映了太阳系的起源。
与小行星成分相同，由夹杂了岩石的水冰构成。
分为开放轨道（双曲线，仅经过太阳一次）和封闭轨道（椭圆，周期）彗星可能来源于柯伊伯带或者太阳系最外侧的球壳状的奥尔特云。
流星流星体一般小于10米，可能来自小行星带或者彗星残留。
流星是流星体高速进入地球大气层时的发光的现象。
地球穿过彗星轨道时，彗星一路散落的残骸会进入地球大气层形成流星雨。
流星落到地面形成陨石，陨石的年龄和太阳系相同，可能含有氨基酸，是原始生命的征兆。
太阳系的起源太阳自转，行星公转、大部分行星自转均同向，且太阳的自转轴与行星轨道垂直，内行星金属含量高且致密，外行星密度小，富含氢，小行星的化学成分与行星、卫星都不同。
星云假说尺度数光年的星云被超新星冲击波出发，引力克服气压坍缩，尺度减小，自转加快。
自转方向上的离心力平衡引力，径向坍缩减慢，自转轴方向的坍缩不受影响，星云变得扁平，坍缩为原始恒星和吸积盘。
吸积盘中尘埃互相吸引，密度涨落产生了一些~100米的小天体。
一些小天体在互相碰撞过程中被击碎，一些吸引尘埃增长到1公里以上的星子，星子可以保持稳定并吸引更小的小天体而增长，最终生长为行星。
吸积盘内部尘埃下落距离更长所以内盘更热，挥发性物质只能在外盘保留，内盘保留了难熔物。
原始行星周围也形成了吸积盘，最终形成了卫星。
也有一些卫星是被俘获的小行星（火星），或星子与地球碰撞的残骸。
小行星和彗星是未能长大的星子系外行星恒星太亮，导致无法发现其周围的行星。
但是可以在系外恒星周围发现尘埃环，因为反射光亮度随反射体直径平方增强，单位体积中反射体数目随直径立方增多，所以颗粒越小，散射的恒星光越多。
观察系外行星：1. 可以通过直接成像的方法发现系外行星，2. 也可以通过观测恒星在垂直视线方向的摆动来推测行星轨道。
3. 还可以通过多普勒效应观测恒星在视线方向的运动测量行星轨道。
4. 行星挡在恒星前的时候恒星会变暗5. 当恒星-行星系统从引力透镜后面经过后，亮度会提高系外行星与太阳系行星的区别1. 存在“热木星”：质量巨大，与恒星极为靠近2. 轨道偏心率极大系外生命：1. 超级地球：岩质，质量与地球相近（5~10倍）2. 存在液态水3. 大气、光谱由于生命活动而发生变化太阳太阳的直径为109倍地球直径，平均比重，核心比重150，72%H(w)，26%He(w)太阳是气态恒星，表面自转速度不同，赤道自转周期25日，极点附近35日。
辐射区：核反应产生γ光子，激发其他物质释放能量较低的光子，导致辐射转移：光子数增多，能量降低。
对流区：能量以对流形式传播，气体温度降低，光子被吸收的概率增加，因此辐射转移的效率下降，对流称为主要传热手段。
光球层：太阳的光学表面层，非常薄，气体密度恰好可以使光线通过，又不会被更外层的原子吸收。
温度5800K。
从核心产生的γ光子需要数万年才会以几千个可见光光子的形式到达太阳表面（光球层）（random walk）一些气体在对流层吸收能量上升到光球层，释放热量变冷以后在沉降会对流区，形成米粒组织。
色球层：光球层之上，亮度低，温度比光球层高，有针状体细小突起日冕：密度极低，可以延伸到太阳半径10倍以上，温度高达106 K太阳的能量来自于热核反应，5%以电子中微子的形式释放，其余以电磁辐射形式释放。
太阳黑子是光球层中温度较低(4200K)的区域，数目变化以11年为周期，太阳黑子成对出现且有强磁场相连，磁场阻止了对流层热气体上升至光球层，从而导致黑子温度较低。
太阳黑子数目和地球气候有相关性。
日珥是色球层中被太阳磁场束缚的气体爆发后产生的强劲气流耀斑是更猛烈地爆发，会释放强大的紫外线、可见光和太阳风。
耀斑爆发的粒子云可达，以太阳风形式1~2天抵达地球。