天文学基本知识课件
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2003年2月，美国宇航局公布的“威尔金森各向 异性微波探测器”拍到的宇宙“婴儿期”照片。 根据这张照片，科学家精确地测算出了宇宙的实 际年龄是137亿年，误差不超过百分之一。
宇宙是无限的吗？
• 两个悖论 • 如果宇宙是无限大的，其中就有无数个恒星，按
照牛顿万有引力定律，宇宙空间中任何给定两点 的引力就可能很大或无限大，因此，任意一点的 引力势就无法确定。—西利格之谜 • 如果宇宙是无限的，并且恒星的数量也是无限的 ，那么黑夜则不复存在，因为你向任何一个方向 望去，总能看到一个恒星。—奥伯斯之谜
一 宇宙认知史
1、古代的宇宙说
“宇”：天地四方（空间） Cosmos “宙”：古往今来（时间） university
盖天说："天圆如张 盖,地方如棋局"
浑天说："浑天如鸡子,天 体如弹丸,地如鸡中黄"
古印度：“海中乌龟驮着大象，大象背着大陆 ，周围环绕大蛇”的说法 。
• 中国：盘古开天辟地 • 基督教：上帝的创生
向何处而去？宇宙会有开端吗？时间会有 终结吗？
一个著名的传说
相传罗素作过一次关于宇宙的演讲后，听 众中的一位老年妇女站起来，
• 老夫人说：“你说的这些全是废话，这 个世界是驮在乌龟背上的一块平板！”
• 罗素问道：“那么这只乌龟站在什么地 方呢？”
• 老夫人说：“年轻人，你很聪明！不过， 这是一只驮着一只一直驮下去的乌龟塔 啊！”
• 1981年梵蒂冈宇宙学 会议， 教皇保罗二世 的大会演讲： 在大爆 炸之后的宇宙演化是 可以研究的， 但是人 们不要去过问大爆炸
本身，因为那是创生 的时刻， 是上帝的事 务。
宇宙的年龄
按照哈勃定律，距今约为110—180亿年。
根据星系演化的理论，通过计算一个星系中红巨 星的数目，就可以估算出该星系的年龄。用这种 方法测算出的最老的星系的年龄在100亿年到 160亿年之间。
上帝在创造宇宙之前做什么？
• 有人问奥古斯丁：上帝在创造宇宙之 前做什么？
• 奥古斯丁的回答： “他正在为问这个问题的人准备地狱 ！”
在很久很久以前，没有天，没有 地，到处是混沌的一片，简直就 像是一个浑圆的鸡蛋。这个浑圆 的东西也有一个中心，这个中心 就是人类的始祖，他的名字叫做 盘古氏。盘古氏在这个浑圆的东 西中间孕育了1万8千年。终于 有一天，他破壳而出，拿着自己 制造的巨斧劈开了这个混沌的圆 东西，轻的上升为天，重的下降 为地。盘古死后，他的左眼，变 成了光辉夺目的太阳；右眼，变 成了一轮美丽的月亮。头发和胡 须，变成了天空密密麻麻的星辰； 身体则化为江河山脉，花草树木。
无限的宇宙没有黑夜！
Olbers
宇宙是有限的吗？
• 如果宇宙是有限的，那么宇宙的边界和中 心在何处？边界以外又是什么？
• 卢克莱修的“飞矛”：如果宇宙是有限的， 倘若一个人一直走到它的边上，猛掷一根 飞矛，那么试问：它将飞向何处？
• 爱因斯坦的困惑：宇宙究竟是无限伸展的？ 还是有限封闭的？
• 海涅：一个白痴才希望有个答案。
道生一，一生二， 二生三，三生万物 。道者，无也。 — 老子《道德经》
大爆炸理论
１、又称“大爆炸宇宙学” ２、创建：伽莫夫１９４６年创建
３、支持：爱德温·哈勃发现红移现象 阿尔诺·彭齐亚斯与罗伯特·威尔逊发现 宇宙微波背景辐射
烟火理论
大爆炸宇宙模型认为,宇宙起始于一个“奇 点”。在“奇点”里，温度和密度都高得无法 想象，这时物质所处的状态至今还无法描写. 这种状态可能极不稳定,最终,“奇点”发生爆 炸，这种爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质 及时间、空间。爆炸导致宇宙空间处处膨胀， 温度则相应下降，当温度降到一定程度时,逐 步形成超星系团、星系团、星系乃至恒星和行 星等。
天文学基础知识
一、宇宙从何而来 二、天球坐标系 三、辨识方位 四、星座和恒星命名 五、四季星空 六、黄道十二宫和 “星座文化” 七、天体距离和视差测距法 八、恒星的星等和光度 九、恒星不恒——恒星的一生 十、行星的视运动及其解释
一、宇宙从何而来
亘古不衰的问题
• 蓝天白云，碧空广袤浩瀚； • 群星璀璨，河汉深不可测； • 宇宙为何是这个样子？它从何处而来？又
2，地平坐标系 3，黄道坐标系 4，银道坐标系
赤道坐标系
• 基本圈： 赤道、纬圈、经圈
• 基本点： 北天极（南天极） • 春分点 (3月21日） • 赤纬 • 赤经
赤道坐标系
子午圈 春分点 地平圈 赤道 天极 赤纬 时角，赤经
赤经从春分点起算， 时角从子午圈算起
春分点和秋分点
地球轨道面 （黄道面） 和赤道面的 交点
赤道坐标系
• 天体的赤纬从天赤道起算
90
第一赤道坐标系(时角坐标系）
• 时角从子午圈起算，顺时针 0h ~24h
时角随观测地不同、时间不同而变化。
第二赤道坐标系(赤道坐标系)
• 赤经从春分点起算，逆时针 0h ~24h
赤经不随观测地及时间而变化
优越的赤道坐标系 英国著名学者李约瑟评价：
现代国际通用的是中国古代的赤道 坐标系，而不是希腊古代的黄道坐标系。
二、天球坐标系
借鉴地球的地理坐标
• 基本点 ：北极、 南极 • 基本圈 ：赤道、 纬线圈、经线圈、本初经圈 • 纬度、 经度
纬度：从赤道面起算 到北极0～90o 到南极0～－90o
经度：从本初经圈起算 （通过格林尼治天文台） 向东方向，东经0～180o 向西方向，西经0～180o
天球
1、用肉眼或源自文库远镜看天体，分不清它 们的远近，好象是镶嵌在无穷远处 的球面上： 一个虚拟的天球！
坐标值不随时间变化，也不受观测 点地理位置的影响，可唯一确定恒星 在天球上的位置。
问题： 在地球上某处观测天体 有没有永远不落的天体？ 有没有永远不升起的天体？
在地球的北极：（北极星在头顶）
• 地平圈与天赤道平行 • 所有天体的周日平行圈
2、天球是以地球为中心，但这仅仅是一种方 法，用起来方便。
3、太阳和太阳系的行星在天球上的视运动
4、恒星也在运动（自行），短时期不 会明显看出恒星在天球上的相对位 置发生变化
可以认为恒星固定在天球上
• 天体位置：观测者和天体的联线 与天球的交点
• 视运动：天体在天球球面上的运动
天球坐标系
1，赤道坐标系
宇宙是无限的吗？
• 两个悖论 • 如果宇宙是无限大的，其中就有无数个恒星，按
照牛顿万有引力定律，宇宙空间中任何给定两点 的引力就可能很大或无限大，因此，任意一点的 引力势就无法确定。—西利格之谜 • 如果宇宙是无限的，并且恒星的数量也是无限的 ，那么黑夜则不复存在，因为你向任何一个方向 望去，总能看到一个恒星。—奥伯斯之谜
一 宇宙认知史
1、古代的宇宙说
“宇”：天地四方（空间） Cosmos “宙”：古往今来（时间） university
盖天说："天圆如张 盖,地方如棋局"
浑天说："浑天如鸡子,天 体如弹丸,地如鸡中黄"
古印度：“海中乌龟驮着大象，大象背着大陆 ，周围环绕大蛇”的说法 。
• 中国：盘古开天辟地 • 基督教：上帝的创生
向何处而去？宇宙会有开端吗？时间会有 终结吗？
一个著名的传说
相传罗素作过一次关于宇宙的演讲后，听 众中的一位老年妇女站起来，
• 老夫人说：“你说的这些全是废话，这 个世界是驮在乌龟背上的一块平板！”
• 罗素问道：“那么这只乌龟站在什么地 方呢？”
• 老夫人说：“年轻人，你很聪明！不过， 这是一只驮着一只一直驮下去的乌龟塔 啊！”
• 1981年梵蒂冈宇宙学 会议， 教皇保罗二世 的大会演讲： 在大爆 炸之后的宇宙演化是 可以研究的， 但是人 们不要去过问大爆炸
本身，因为那是创生 的时刻， 是上帝的事 务。
宇宙的年龄
按照哈勃定律，距今约为110—180亿年。
根据星系演化的理论，通过计算一个星系中红巨 星的数目，就可以估算出该星系的年龄。用这种 方法测算出的最老的星系的年龄在100亿年到 160亿年之间。
上帝在创造宇宙之前做什么？
• 有人问奥古斯丁：上帝在创造宇宙之 前做什么？
• 奥古斯丁的回答： “他正在为问这个问题的人准备地狱 ！”
在很久很久以前，没有天，没有 地，到处是混沌的一片，简直就 像是一个浑圆的鸡蛋。这个浑圆 的东西也有一个中心，这个中心 就是人类的始祖，他的名字叫做 盘古氏。盘古氏在这个浑圆的东 西中间孕育了1万8千年。终于 有一天，他破壳而出，拿着自己 制造的巨斧劈开了这个混沌的圆 东西，轻的上升为天，重的下降 为地。盘古死后，他的左眼，变 成了光辉夺目的太阳；右眼，变 成了一轮美丽的月亮。头发和胡 须，变成了天空密密麻麻的星辰； 身体则化为江河山脉，花草树木。
无限的宇宙没有黑夜！
Olbers
宇宙是有限的吗？
• 如果宇宙是有限的，那么宇宙的边界和中 心在何处？边界以外又是什么？
• 卢克莱修的“飞矛”：如果宇宙是有限的， 倘若一个人一直走到它的边上，猛掷一根 飞矛，那么试问：它将飞向何处？
• 爱因斯坦的困惑：宇宙究竟是无限伸展的？ 还是有限封闭的？
• 海涅：一个白痴才希望有个答案。
道生一，一生二， 二生三，三生万物 。道者，无也。 — 老子《道德经》
大爆炸理论
１、又称“大爆炸宇宙学” ２、创建：伽莫夫１９４６年创建
３、支持：爱德温·哈勃发现红移现象 阿尔诺·彭齐亚斯与罗伯特·威尔逊发现 宇宙微波背景辐射
烟火理论
大爆炸宇宙模型认为,宇宙起始于一个“奇 点”。在“奇点”里，温度和密度都高得无法 想象，这时物质所处的状态至今还无法描写. 这种状态可能极不稳定,最终,“奇点”发生爆 炸，这种爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质 及时间、空间。爆炸导致宇宙空间处处膨胀， 温度则相应下降，当温度降到一定程度时,逐 步形成超星系团、星系团、星系乃至恒星和行 星等。
天文学基础知识
一、宇宙从何而来 二、天球坐标系 三、辨识方位 四、星座和恒星命名 五、四季星空 六、黄道十二宫和 “星座文化” 七、天体距离和视差测距法 八、恒星的星等和光度 九、恒星不恒——恒星的一生 十、行星的视运动及其解释
一、宇宙从何而来
亘古不衰的问题
• 蓝天白云，碧空广袤浩瀚； • 群星璀璨，河汉深不可测； • 宇宙为何是这个样子？它从何处而来？又
2，地平坐标系 3，黄道坐标系 4，银道坐标系
赤道坐标系
• 基本圈： 赤道、纬圈、经圈
• 基本点： 北天极（南天极） • 春分点 (3月21日） • 赤纬 • 赤经
赤道坐标系
子午圈 春分点 地平圈 赤道 天极 赤纬 时角，赤经
赤经从春分点起算， 时角从子午圈算起
春分点和秋分点
地球轨道面 （黄道面） 和赤道面的 交点
赤道坐标系
• 天体的赤纬从天赤道起算
90
第一赤道坐标系(时角坐标系）
• 时角从子午圈起算，顺时针 0h ~24h
时角随观测地不同、时间不同而变化。
第二赤道坐标系(赤道坐标系)
• 赤经从春分点起算，逆时针 0h ~24h
赤经不随观测地及时间而变化
优越的赤道坐标系 英国著名学者李约瑟评价：
现代国际通用的是中国古代的赤道 坐标系，而不是希腊古代的黄道坐标系。
二、天球坐标系
借鉴地球的地理坐标
• 基本点 ：北极、 南极 • 基本圈 ：赤道、 纬线圈、经线圈、本初经圈 • 纬度、 经度
纬度：从赤道面起算 到北极0～90o 到南极0～－90o
经度：从本初经圈起算 （通过格林尼治天文台） 向东方向，东经0～180o 向西方向，西经0～180o
天球
1、用肉眼或源自文库远镜看天体，分不清它 们的远近，好象是镶嵌在无穷远处 的球面上： 一个虚拟的天球！
坐标值不随时间变化，也不受观测 点地理位置的影响，可唯一确定恒星 在天球上的位置。
问题： 在地球上某处观测天体 有没有永远不落的天体？ 有没有永远不升起的天体？
在地球的北极：（北极星在头顶）
• 地平圈与天赤道平行 • 所有天体的周日平行圈
2、天球是以地球为中心，但这仅仅是一种方 法，用起来方便。
3、太阳和太阳系的行星在天球上的视运动
4、恒星也在运动（自行），短时期不 会明显看出恒星在天球上的相对位 置发生变化
可以认为恒星固定在天球上
• 天体位置：观测者和天体的联线 与天球的交点
• 视运动：天体在天球球面上的运动
天球坐标系
1，赤道坐标系