天文学

思考题
1、天文学的研究对象是什么？ 2、天文学的特点有哪些？ 3、天文学的研究方法有哪些? 4、简述天文学观测工具的变迁. 5、我国有哪几个天文台？它们分别有什么特点？ 6、试举例说明世界上的大望远镜有哪些？ 7、简述天文学有哪些分支学科？ 8、简述天文学中宇宙的概念。 9、简述物质的层次结构。 10、天体的辐射包括哪些辐射？ 11、简述太阳的起源和演化。 12、按不同类型恒星的最终结局有哪几种？ 13、试述宇宙、太阳系、生命、人类诞生的年代。
银河系和星系


星系是包含了几亿至几十亿颗恒星以及无数 双星、聚星、星团的庞大恒星系统。太阳所 在的星系成为银河系。 河外星系按形态大致分为旋涡星系、棒旋星 系、椭圆星系和不规则星系。银河系是一个 漩涡星系。
银河系和星系
银河系
仙女星系
星系集团


星系也有结团的现象，其结团的倾向比恒星 更为强烈，在已发现的数十亿个河外星系中， 很少是单独存在的。 两个互相有联系的星系成为双重星系，三五 个或十来个在一起运动的星系称为多重星系， 而10~100个星系组成的星系集团称为星系群。
短波
3、大气“窗口”

大气“窗口”主要有两个： 光学窗口：300nm~700nm 射电窗口：1mm~20m，但毫米波段有水气和二氧化碳 的一 些吸收带。 此外，在红外波段除了一些水汽和二氧化碳的吸收带 外还有几个小窗口。
（二）粒子辐射和引力辐射


粒子辐射指太阳的高能粒子流及宇宙的高能粒子流（宇 宙线），包括质子（氢原子核）、α 粒子（氦核）、少 量其它元素（锂、铍、硼、碳、氦、氧等）的原子核及 电子、中微子（又称为初级宇宙线），而它们地球大气 作用后的粒子及作用中产生的各种粒子称为“次级宇宙 线”。 “引力辐射”或“引力波”是广义相对论预言存在的、 以波动形式传播引力场。
上海天文台25米射电望远镜
1986年建成，1987年投入使用 是国内最早建成的大型射 电望远镜。该射电望远镜由 一面直径25米的抛物面天线、 五个工作波段（18cm，13cm， 6cm，3.6cm和1.3cm)的接收 系统、 高精确度氢原子钟时 频系统和两套国际先进水平 的数据机理系统（MK4和VLBA） 组成。
空
间
时间
2、物质的层次结构（微观、宏观和宇观）
地月系和卫星系统
太阳系、恒星和行星系统
根据2006年布鲁塞尔召开的IAU大会决议， 冥王星被降为dwarf planet，从而被排除 在经典行星之外，现在只有8大经典行星。
恒星集团



恒星有集群的趋向。 最简单的恒星系统是两颗相互绕转的双星，质量大的是主星， 质量小的是伴星。两子星之间除引力作用之外，还有更密切的 物理联系，比如物质交换。 有两颗以上恒星组成的恒星集团称为聚星，也成为多合星。 当在一起绕转的恒星超过十颗时称为星团。星团成员对于周围 的场星通常有整体的运动。星团分为球状星团和疏散星团。
1）国家天文台 ：于2001年4月成立
在原北京天文台（1958年建）基础上建立 下属单位有： 云南天文台、 南京天文光学技术研究所、 乌鲁木齐天文 站和 长春人造卫星观测站。
2）紫金山天文台
3）上海天文台
由于历史悠久，并在国际上有较大的影响，继续保留中国科学院直属事业单 位的法人资格，学术上受国家天文台的宏观协调和指导。
美国夏威夷州莫纳克亚天文台与 美国的凯克（KeckⅠ ）10米望远镜
欧南天文台(ESO)建造的超大望远镜(VLT)，安放 在智利海拔2632米的色洛· 帕瑞那(Cerro Paranal)， 这是地球上最干燥的地区之一，非常适合于红外观 测。
日本的8.2m昴星团(Subaru)望远
安装在美国本土外，波多黎各的阿雷西博天文台，口径305 米，镜面为金属板状球面，固定式，不能转动，靠地球自转指 向不同天区。是目前世界上最大的射电望远镜。
四、天体的辐射

天体的信息是由天体辐射传来的。这些辐射或是 天体本身发射的，或是天体反射及散射的其它天 体的辐射。
天体的辐射
电磁辐射
粒子辐射
引力辐射
（一）电磁辐射和大气“窗口”
1、电磁辐射谱
2、电磁辐射的分类
电磁辐射
无线电波(射电) 波长大于1mm 红外线 0.77μ m～1000μ m 可见光 770nm～390nm 紫外 390nm～10nm X射线 100Å～0.1Å γ 射线 小于0.1Å 长波
肉眼
分光
测光
照相
CCD
紫金山天文台的古观象仪浑仪（左）和简仪（右），明代复制
天文学的观测工具——光学天文望远镜
天文学的观测工具——射电望远镜
NRAO 140 Foot Telescope, in Green Bank, West Virginia
Hubble Space Telescope
4、国内天文台站介绍
天体测量学 球面天文学 方位天文学 实用天文学
天文地球动力学
摄动理论
天文动 力学 天体力学 形状和自 转理论 历书天 文学 数值方法 定性理论
三、宇宙概观
1、宇宙的概念
2、物质的层次结构
1、宇宙的概念
天文学所称的宇宙是广漠空间以及其中存在的各种天体和各种形态 的物质的总称。现有的观测表明：我们所处的宇宙是平坦的、并在 做加速膨胀。
2、天文学研究的特点

观测（观察和测量）是主要的研究手段。
研究对象距离远，时标长，物理条件极端复杂（密 度、温度、压强、磁场） 从“一瞬”来研究“一生”，即利用天体的空间广 延性与时间广延性相统一的特性，来研究天体和宇 宙的演化。


3、天文学的研究方法
天文学的研究方法 试验 陨星 理论探讨 观测 古代的纯肉眼观测 光学望远镜 射电望远镜 空间探测 登月
世界上光谱获取率最高的望远镜
大面积天区多目标天体的光谱巡天望远镜（LAMOST）

大天区多功能光谱天文望远 镜


=LAMOST =Large MultiObject Spectroscopy Telescope 特点 大视场与大口径兼顾 有效口径=4米 2008年10月16日在国家天 文台兴隆观测基地落成
主体口径1米，焦距30米 目的：揭示太阳活动规律及其物理本质 预计投资10人民币
贵州500米射电望远镜——世界最大口径射电天文望远镜
5、世界最先进的望远镜
The Keck Telescopes
世界上的大望远镜
1、美国于1992年，1996年建成的两个10 米口径的凯克I 和凯 克II号望远镜，其联合干涉观测相当于一架口径14米望远镜的威 力。 2、欧南天文台(ESO)建造的超大望远镜(VLT)，由4架口径8米 的望远镜组成(=16m)； 3、美国、英国等六国联合建造的双子座望远镜由两个8 m 望 远镜组成，于1998年完成一架，第二架于2000年完成。 4、日本的8.2m 昴星团望远镜也已投入使用。
பைடு நூலகம்
地点
河北兴隆 上海佘山 河北兴隆 云南昆明 陕西临潼 云南昆明 北京怀柔
2007年后光学天文 重要设备地域分布
怀柔
兴隆
紫金山 天文台 紫
佘山
丽江
扶仙湖
昆明
国家天文台兴隆基地
国家天文台兴隆站
中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地
国家天文台密云站射电综合孔径望远镜
2.4米光学望远镜

台址：云南丽江高美古 地理位置： 东经100°01′51″北纬 26°42′32″海拔3193米 丽江高美古是我国南 方的一个优良台址，特别 是视宁度达到世界优良台 址的水平。
哈勃空间望远镜：1990年4月25日由航天飞机发现者号送入太
空。望远镜口径2.4米,总重12.5吨,研制历时13年,耗资21亿美元,空间轨 道高度600公里。
二、天文学的分支学科

古代天文学家，对太阳、月亮和星星的位置及 其位置随时间和季节变化规律的研究，从而诞 生了天文学的最早分支学科——天体测量学。
4）陕西天文台
-- 国家授时中心
我国的光学望远镜
名称与口径
2.16米望远镜 1.5米望远镜 1.26米望远镜 1.2米望远镜 1.05米望远镜 1.0米望远镜 太阳磁场望远镜
天文台
国家天文台(总部) 上海天文台 国家天文台(总部) 国家天文台(云南) 陕西天文台 国家天文台(云南) 国家天文台（总部）
天文学
内容
天文学的研究对象和方法 天文学的分支学科 宇宙概观 天体的辐射

一、天文学的研究对象和方法
1、天文学的研究对象 2、天文学研究的特点 3、天文学的研究方法 4、国内天文台站介绍 5、世界最先进的望远镜
1、天文学的研究对象

天文学研究对象是宇宙及其中的天体和各种形态的 物质。 天体是指太空中的一切实体，包括自然天体和人造 天体；各种形态的物质是指行星际、星际和星系际 的弥漫物质和各种微粒辐射流以及作为物质存在形 式的电磁场和引力场等。