天文学基础

题目：天文学基础

学院：机械工程学院

专业名称：机械设计制造及其自动化四班学生姓名：王智博

学号：2010650229

指导老师：杨雪娟

日期：2012/11/6

天文学基础

天文学就是研究宇宙中的行星、恒星以及星系的科学。天文学和物理学、数学、地理学、生物学等一样，是一门基础学科。天文学是以观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科，通过观测来收集天体的各种信息。因而对观测方法和观测手段的研究，是天文学家努力研究的一个方向。天文学主要研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化。天文学的一个重大课题是各类天体的起源和演化。天文学和其他学科一样，都随时同许多邻近科学互相借鉴，互相渗透。天文观测手段的每一次发展，又都给应用科学带来了有益的东西。

通过一个学期学习天文学基础的课程使我对天文学有了一定的了解。天文学是研究天体、宇宙的结构和发展的自然科学，内容包括天体的构造、性质和运行规律等。人类生在天地之间，从很早的年代就在探索宇宙的奥秘，因此天文学是一门最古老的科学，它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。它同数学、物理、化学、生物、地学同为六大基础学科。天文学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。随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳

系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天

体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测

手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几

个分支学科。“几乎所有的自然科学分支研究的都是地球上的现象，只有天文学从它诞生的那一天起就和我们头顶上

可望而不可及的灿烂的星空联系在一起。天文学家观测从

行星、恒星、星系等各种天体来的辐射，小到星际的分子，大到整个宇宙。天文学家测量它们的位置，计算它们的轨道，研究它们的诞生，演化和死亡，探讨它们的能源机制。

自古以来，人类一直对恒星和行星十分感兴趣。古代

的天文学家仅仅依靠肉眼观察天空，1608年，人们发明了

望远镜，此后，天文学家就能够更清楚的观察恒星和行星了。意大利科学家伽利略，就是最早使用望远镜研究太空

的人之一。今天天文学家使用许多不同类型的望远镜来收

集宇宙的信息。有些望远镜可以收集到来自遥远天体的微

弱亮光，如X射线。绝大多数望远镜是安放在地球上的，

但也有些望远镜被放置在太空中，沿着轨道运转，如哈勃

太空望远镜。现在，天文学家还能够通过发射的航天探测器来了解某些太空信息。天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不断发展。在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，首次以望远镜看到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。

19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背

景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，

人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等

都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对

现代天文学成就产生很大影响。

随着天文学的发展，人类的探测范围到达了距地球约100亿光年的距离，根据尺度和规模，天文学的研究对象

可以分为包括行星系中的行星、围绕行星旋转的卫星和大

量的小天体，如小行星、彗星、流星体以及行星际物质等。太阳系是目前能够直接观测的唯一的行星系。但是宇宙中

存在着无数像太阳系这样的行星系统。现在人们已经观

测到了亿万个恒星，太阳只是无数恒星中很普通的一颗。

人类所处的太阳系只是处于由无数恒星组成的银河系

中的一隅。而银河系也只是一个普通的星系，除了银河系

以外，还存在着许多的河外星系。星系又进一步组成了更

大的天体系统，星系群、星系团和超星系团。

对于宇宙起源问题的理论层出不穷，其中最具代表性，影响最大，也是最多人支持的的就是1948年美国科学家伽

莫夫等人提出的大爆炸理论。根据现在不断完善的这个理

论，宇宙是在约137亿年前的一次猛烈的爆发中诞生的。

然后宇宙不断地膨胀，温度不断地降低，产生各种基本粒子。随着宇宙温度进一步下降，物质由于引力作用开始塌缩，逐级成团。在宇宙年龄约10年时星系开始形成，并逐

渐演化为今天的样子。

天文学研究的对象有极大的尺度，极长的时间，极端

的物理特性，因而地面试验室很难模拟。因此天文学的研

究方法主要依靠观测。由于地球大气对紫外辐射、X射线

和γ射线不透明，因此许多太空探测方法和手段相继出现，例如气球、火箭、人造卫星和航天器等。

天文学的理论常常由于观测信息的不足，天文学家经

常会提出许多假说来解释一些天文现象。然后再根据新的

观测结果，对原来的理论进行修改或者用新的理论来代替。这也是天文学不同于其他许多自然科学的地方。天文学

的不断发展使得人们对行星以及宇宙中的天体有了更加精

确的定义。

在2006年8月24日在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学大会中确认了矮行星的称谓与定义，决议文对矮行

星的描述如下：1、以轨道绕着太阳的天体；2、有足够的