天文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)資料

1、天文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.星座中星星的命名規(guī)則星座中星星的命名規(guī)則是這樣的： 按照每顆星星的亮度， 從明到暗， 每顆星各由一個(gè)希臘字母代表。當(dāng)所有二十四個(gè)希臘字母用完后，接著再用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。2.“星等”的概念“星等”是天文學(xué)上對(duì)星星明暗程度的一種表示方法，記為 m。 天文學(xué)上規(guī)定，星的明暗一律用星等來(lái)表示， 星等數(shù)越小，說(shuō)明星越亮，星等數(shù)每相差 1，星的亮度大約相差 2.5 倍。我們?nèi)庋勰軌蚩吹降淖畎档男鞘?6 等星（ 6m 星）。 天空中亮度在 6 等以上（即星等數(shù)小于6），也就是我們可以看到的星有 6000 多顆。當(dāng)然，每個(gè)晚上我們只能看到其中的一半， 3000多顆。滿月時(shí)月亮的亮度相當(dāng)于 -

2、12.6 等（在天文學(xué)上寫(xiě)作 -12.6m）；太陽(yáng)是我們看到的最亮的天體，它的亮度可達(dá) -26.7m；而當(dāng)今世界上最大的天文望遠(yuǎn)鏡能看到暗至 24m 的天體。我們?cè)谶@里說(shuō)的“星等” ，事實(shí)上反映的是從地球上“看到的”天體的明暗程度，在天文學(xué)上稱為“視星等” 。太陽(yáng)看上去比所有的星星都亮，它的視星等比所有的星星都小得多，這只是沾了它離地球近的光。更有甚者，象月亮，自己根本不發(fā)光，只不過(guò)反射些太陽(yáng)光，就儼然成了人們眼中第二亮的天體。天文學(xué)上還有個(gè) “絕對(duì)星等”的概念， 這個(gè)數(shù)值才真正反映了星星們的實(shí)際發(fā)光本領(lǐng)。3.“天球”的概念天文學(xué)上為了與人們的直觀感覺(jué)相適應(yīng)， 把天空假想成一個(gè)巨大的球面， 這

3、便是天球。 天球的中心自然就是我們地球， 它的半徑無(wú)窮大。 天球只是人們的一種假設(shè)， 是一種“理想模型” ，引入天球這一概念，只是為了確定天體位置等方面的需要。4.“天赤道”和“天極”的概念天文學(xué)上， 確定天體位置的方法與地球表面非常相似， 也是通過(guò)經(jīng)緯坐標(biāo)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。 最常用而且最重要的天球坐標(biāo)系，就是赤道坐標(biāo)系。地球赤道所在平面與天球的交線是一個(gè)大圓，這個(gè)大圓就稱為“天赤道” ，它就是赤道在天球上的投影； 向南北兩個(gè)方向無(wú)限延長(zhǎng)地球自轉(zhuǎn)軸所在的直線， 與天球形成兩個(gè)交點(diǎn)， 分別叫作北天極和南天極。 “天赤道”和“天極”是天球赤道坐標(biāo)系的基準(zhǔn)。5.“黃道”與黃道星座太陽(yáng)在天球上的“視運(yùn)動(dòng)”分為

4、兩種情形，即“周日視運(yùn)動(dòng)”和“周年視運(yùn)動(dòng)” ?！爸苋找曔\(yùn)動(dòng)”即太陽(yáng)每天的東升西落現(xiàn)象，這實(shí)質(zhì)上是由于地球自轉(zhuǎn)引起的一種視覺(jué)效果； “周年視運(yùn)動(dòng)”指的是地球公轉(zhuǎn)所引起的太陽(yáng)在星座之間“穿行”的現(xiàn)象。天文學(xué)把太陽(yáng)在天球上的周年視運(yùn)動(dòng)軌跡，稱為“黃道” ，也就是地球公轉(zhuǎn)軌道面在天球上的投影。 太陽(yáng)在天球上沿著黃道一年轉(zhuǎn)一圈， 為了確定位置的方便， 人們把黃道劃分成了十二等份（每份相當(dāng)于 30° ），每份用鄰近的一個(gè)星座命名，這些星座就稱為黃道星座或黃道十二宮。這樣，相當(dāng)于把一年劃分成了十二段，在每段時(shí)間里太陽(yáng)進(jìn)入一個(gè)星座。在西方，一個(gè)人出生時(shí)太陽(yáng)正走到哪個(gè)星座，就說(shuō)此人是這個(gè)星座的。由于我

5、們只有白天才能看到太陽(yáng)， 而這時(shí)是看不到星星的。 所以太陽(yáng)走到哪個(gè)星座， 我們就恰好看不見(jiàn)這個(gè)星座。也就是說(shuō)，在我們過(guò)生日時(shí)，卻恰恰看不到自己所屬的星座。6.“赤經(jīng)”、“赤緯”的概念在天球的赤道坐標(biāo)系中，天體的位置根據(jù)規(guī)定通常用經(jīng)緯度來(lái)表示，稱作赤經(jīng)（ ）、赤緯（ ）。我們知道，赤道和地球的公轉(zhuǎn)軌道面也就是黃道是不重合的，二者間有 23° 左右的夾角（天文學(xué)中稱之為“黃赤交角” ）。這樣，天赤道和黃道就有了兩個(gè)交點(diǎn)，而這兩個(gè)交點(diǎn)在天球上是固定不變的。 黃道自西向東從赤道以南穿到赤道以北的那個(gè)交點(diǎn)， 在天文學(xué)中稱之為“春分點(diǎn)” ，我們把通過(guò)這一點(diǎn)的經(jīng)線定為天球赤道坐標(biāo)系經(jīng)線的 0

6、76; 。 與地球經(jīng)度不同的是，赤經(jīng)不分東經(jīng)、西經(jīng)，它是從 0° 開(kāi)始自西向東到 360° 。而且，它的單位事實(shí)上也不是“度” ，而是時(shí)間的單位時(shí)、分、秒，范圍是 0-24 時(shí)。天球赤道坐標(biāo)系的緯度規(guī)定與地球緯度類似，只是不稱作“南緯”和“北緯” ，天球赤緯以北緯為正，南緯為負(fù)。7.“恒顯圈”與“恒隱圈”地球上不同緯度的地區(qū)， 所能看到的星座是不一樣的。 對(duì)于某一地點(diǎn)， 有些星座是永遠(yuǎn)也看不到的；反過(guò)來(lái)呢， 有些星座在那兒一年四季都看得見(jiàn)。 對(duì)于一個(gè)地方來(lái)說(shuō)，到底哪些星座能看到，哪些星座看不到呢？這里有一個(gè)小竅門，假設(shè)一個(gè)地點(diǎn)的緯度是 ，那么赤緯小于 -(90°

7、-)的天體在這里就永遠(yuǎn)看不到。反之，凡是赤緯大于 (90° -)的天體，在這里就總能看到。 因此，在天文學(xué)上，赤緯(90° -)稱為這一地區(qū)的“恒顯圈” ，而赤緯 -(90° -)叫做該地區(qū)的“恒隱圈” 。比如在北京，赤緯 50° 就是北京地區(qū)的“恒顯圈” ，位于赤緯 50° 以上的星星老是在天上，永遠(yuǎn)也不會(huì)落到地平線下面去。而赤緯 -50° 叫做北京地區(qū)的“恒隱圈” ，位于赤緯 -50° 以南的星星在北京就永遠(yuǎn)也看不到。而在赤道上（緯度為 0° ），即使赤緯是 +90° 和-90° 的天體也能

8、看到。 也就是說(shuō)，赤道上沒(méi)有“恒隱圈” ，在赤道上各個(gè)位置的天體都看得見(jiàn)。反之，在地球的南北兩極，則始終只能看到半個(gè)天空，另一半天空永遠(yuǎn)看不到，這兩處擁有地球上最大的“恒隱圈” 。8.“歲差”的概念地球就象是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的陀螺， 而陀螺在旋轉(zhuǎn)時(shí)， 它的軸并不是垂直于地面完全不動(dòng)的， 而是在微微晃動(dòng)，這種現(xiàn)象在物理學(xué)上稱為“進(jìn)動(dòng)” 。地球也是這樣，它的自轉(zhuǎn)軸在天空中的方向是不斷變化的，并不總是指向某一固定點(diǎn)，這在天文學(xué)上叫做歲差。9.天體的“自行”人們?nèi)庋劭梢钥吹降男怯?6000 多顆。這些星可以分為兩類：一種是行星，也就是太陽(yáng)系的九大行星。古人觀測(cè)天空，只看到離我們最近的水星、金星、火星、木星、土

9、星，古人發(fā)現(xiàn)這五顆星的位置總在變化，這說(shuō)明它們?cè)谔焐喜煌５刈邅?lái)走去（這種“走動(dòng)” ，按現(xiàn)在的說(shuō)法就是行星的“公轉(zhuǎn)” ），因此稱它們?yōu)椤靶小毙恰６鴮?duì)于另一類星，它們?cè)谔焐系奈恢每瓷先タ偸枪潭ú蛔儯ó?dāng)然，這必須排除地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)造成的星星們看上去的“變動(dòng)” ），所以稱它們?yōu)椤昂恪毙?。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到宇宙中的運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，而“靜止”永遠(yuǎn)是相對(duì)現(xiàn)象。大量觀測(cè)表明，恒星并不是固定不變的，它們也在運(yùn)動(dòng)。天文學(xué)上稱之為恒星的“自行” 。其實(shí)，恒星的運(yùn)動(dòng)如果與視線平行，我們是看不出來(lái)的。所以， 自行的真正定義應(yīng)該是恒星運(yùn)動(dòng)垂直于視線的分量。恒星自行的絕對(duì)速度并不慢， 往往比行星的運(yùn)動(dòng)速度快得多，

10、 只不過(guò)除太陽(yáng)外的恒星離我們都太遙遠(yuǎn)了，它們跑得再快，從地球上看去也跟靜止差不多。 但經(jīng)過(guò)上萬(wàn)年之后， 恒星的位置變化就會(huì)較為明顯。10.“雙星”、“聚星”和“星團(tuán)”不但看上去離得近， 實(shí)際距離也很近的兩顆星， 通過(guò)萬(wàn)有引力互相吸引， 彼此圍繞著對(duì)方不停地旋轉(zhuǎn)。 只有這種關(guān)系， 才能稱作現(xiàn)代天文學(xué)意義上的雙星。 天文學(xué)上把雙星中比較亮的一顆稱為主星，比較暗的那顆稱為伴星。三顆或三顆以上靠引力聚在一起的星，稱作“聚星” 。如果聚星的成員超過(guò)了 10 個(gè)，一般就稱之為“星團(tuán)” 。11.“雙重星系” 、“星系群”和“星系團(tuán)”群星璀璨的星系，也和單個(gè)的星星類似， 常常三五成群地聚在一起。與雙星、聚星和

11、星團(tuán)類似，我們稱他們?yōu)椤半p重星系” 、“星系群”和“星系團(tuán)” 。對(duì)于雙重星系，把較大的叫做主星系，較小的稱為伴星系。12.“星云”與“河外星系”的概念宇宙空間的很多區(qū)域并不是絕對(duì)的真空， 在恒星際空間內(nèi)充滿著恒星際物質(zhì)。 恒星際物質(zhì)的分布是很不均勻的， 其中宇宙塵埃物質(zhì)密度較大的區(qū)域 （此密度仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地球上的實(shí)驗(yàn)室真空），所觀測(cè)到的是霧狀斑點(diǎn)，稱為星云。星座介紹部分涉及到的星云類型，主要是“亮星云”和“暗星云”兩種。星云本身并不能發(fā)光，所以“亮星云”其實(shí)是借助別人的力量才“發(fā)”光的。假如一片星云附近有一顆恒星，那這個(gè)星云就能反射恒星發(fā)出的光而現(xiàn)出光亮來(lái)， 這就象月亮反射太陽(yáng)光一樣， 這樣的

12、亮星云我們稱之為反射星云； 還有一類星云， 在它們中間有一顆恒星， 星云吸收恒星的紫外輻射，再把它轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光發(fā)射出來(lái)，這樣我們也能看見(jiàn)這個(gè)星云，這樣的亮星云叫做發(fā)射星云。如果在一個(gè)星云附近和中央都沒(méi)有恒星， 那這個(gè)星云我們就不能看到， 這樣的星云我們就叫它暗星云。河外星系（例如室女座和后發(fā)座的河外星系） ，指的是銀河系之外的其他星系，通常干脆簡(jiǎn)稱為“星系”，它們都是與銀河系屬于同一量級(jí)的龐大恒星系統(tǒng)。河外星系一般用肉眼看不見(jiàn)，就是通過(guò)一般望遠(yuǎn)鏡去觀察，也還是一片霧氣，跟星云簡(jiǎn)直一樣。 所以以前人們一直把它們也當(dāng)做星云， 稱為河外星云。 后來(lái)經(jīng)過(guò)深入的研究， 天文學(xué)家才發(fā)現(xiàn)二者完全是兩碼事：河

13、外星云實(shí)際上是和我們銀河系類似的星系，而上面所說(shuō)的真正的“星云” ，都是我們銀河系的內(nèi)部成員， 是由氣體和塵埃組成的。 因此， 現(xiàn)代天文學(xué)再也不用 “河外星云” 這個(gè)詞了，而一律改稱“河外星系” 。13.“變星”的概念凡是能夠觀測(cè)到亮度變化的恒星，都稱為變星。變星主要分為造父變星和食變星兩類。食變星實(shí)際上是雙星系統(tǒng)造成的， 兩顆星彼此繞著對(duì)方旋轉(zhuǎn)， 其軌道面恰好和它們與地球的連線平行。 這樣， 當(dāng)比較暗的一顆星轉(zhuǎn)到比較亮的那顆星和我們地球之間的時(shí)候， 就把亮星的光遮住了一部分， 于是總的亮度就減退了。 當(dāng)這顆暗星轉(zhuǎn)到亮星的一旁或后面， 不再遮光的時(shí)候，系統(tǒng)又恢復(fù)了最大觀測(cè)亮度。這類變星的代表是

14、英仙座的大陵五。另一類變星的變光現(xiàn)象， 確實(shí)是由它自己造成的， 如仙王座的造父一。 天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)， 造父一的直徑是我們太陽(yáng)的 30 倍，約 4000 萬(wàn)公里。 它就像人體的心臟一樣， 總在不停地搏動(dòng)膨脹與收縮， 直徑前后相差達(dá) 500 萬(wàn)公里。 膨脹時(shí)它的亮度就減弱， 收縮時(shí)亮度就增加，搏動(dòng)的周期也就是它亮度變化的周期。 像造父一這樣由于體積的變化導(dǎo)致的變光稱為 “脈動(dòng)變星”。有些脈動(dòng)變星的變光周期與它的亮度有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用這一點(diǎn)，天文學(xué)家就可以確定它與地球之間的距離，因此這類變星又有“量天尺”之稱。14.恒星的顏色與其表面溫度的關(guān)系其他所有恒星也和太陽(yáng)一樣，是熾熱的大火球。不過(guò)，它們的

15、表面溫度并不相同， 天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，恒星的表面溫度越高，它發(fā)出的光線的顏色越偏向紫色，溫度越低，越偏向紅色。因此，通過(guò)恒星的顏色，可以較為粗略地判斷出該恒星表面溫度的相對(duì)高低。 天文學(xué)常數(shù)長(zhǎng) 度1 天文單位（ AU ）=1.49597870E11 米1 光年=9.460536E15 米=63239.8 天文單位1 秒差距（ PC）=3.085678E16 米 =206264.8 天文單位 =3.261631 光年1 英里=1.609344 公里1 埃=1E-8 厘米=1E-10 米時(shí) 間日： 平恒星日（從春分點(diǎn)到春分點(diǎn)） =86164.094 平太陽(yáng)秒地球平均自轉(zhuǎn)周期（從恒星到恒星） =8616

16、4.102 平太陽(yáng)秒平太陽(yáng)日 =86400 平太陽(yáng)秒月： 交點(diǎn)月 =27.21222 日=27 日 5 時(shí) 5 分 35.808 秒分點(diǎn)月（春分點(diǎn)到春分點(diǎn)） =27.32158 日 =27 日 7 時(shí) 43 分 4.512 秒近點(diǎn)月 =27.55455 日=27 日 13 時(shí) 18 分 33.124 秒朔望月 =29.53059 日=29 日 12 時(shí) 44 分 2.976 秒恒星時(shí) =27.32166 日=27 日 7 時(shí) 43 分 11.424 秒年： 食年（黃白交點(diǎn)到黃白交點(diǎn)） =346.6200 日回歸年（春分點(diǎn)到春分點(diǎn)） =365.2422 日格里歷年 =365.2425 日儒略年

17、=365.2500 日恒星年 =365.2564 日近點(diǎn)年 =365.25961. 宇宙：全部時(shí)間、空間和所有天體的總稱。2. 天體：即大氣層以外的物體，包括日月星辰和人造天體在內(nèi)。3. 天球：以觀察者為中心，以足夠遠(yuǎn)的距離為半徑作一個(gè)球面，觀察者所看到的天體的位置就是天體投影在這個(gè)球面上的圖像， 人們可以借助幾何學(xué)知識(shí)， 用球面上的坐標(biāo)來(lái)表示天體的位置。 至于天體到觀察者之間的距離是感覺(jué)不到的， 也不能用球面坐標(biāo)來(lái)表達(dá)，天文學(xué)上稱這樣一個(gè)球面為天球。4. 天穹及地平圈：人們仰望天空時(shí)，直觀感覺(jué)到與地平線相接的半個(gè)球面稱之為“天穹”，它是天球的一部分。 當(dāng)一個(gè)人站在地面上某一地點(diǎn)時(shí)， 他所見(jiàn)到

18、的天與地相接的大圓為地平圈，也就是天穹與地平線相接的大圓。5. 天赤道：地球赤道平面延展以后與天球相交的大圓即為天赤道。6黃道：地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面延展以后與天球相交的另一個(gè)大圓。7黃赤交角及度數(shù)：黃道與赤道的交角就是地球自轉(zhuǎn)軸傾斜的角度，稱為黃赤交角，約等于 23°26。8天文單位及數(shù)值：以一個(gè)假想的、質(zhì)量為零的無(wú)攝動(dòng)行星，公轉(zhuǎn)周期為 365.26 歷書(shū)日的橢圓軌道的半長(zhǎng)徑.一般可任為是地球到太陽(yáng)的平均距離 ,或地球公轉(zhuǎn)規(guī)道的半長(zhǎng)徑,長(zhǎng)度約為 1.5 億公里，以 Au 表示。（1976 年國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)天文常數(shù)系統(tǒng)所取的值為： 1Au=149597870km 。）9光年及數(shù)值：

19、天文上常用的一種尺度單位叫光年，即以光速走一年所通過(guò)的路程。一光年約為 9.5× 1015 米。10秒差距及數(shù)值：秒差距是一個(gè)便于理論計(jì)算的距離單位，約等于 3.26 光年。其定義為視差值剛好等于 1"的恒星距離，符號(hào)為 pc，1pc=206265Au 3.26 光年。二、何謂恒星、 星座？國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)將全區(qū)劃分為多少個(gè)星座？我國(guó)古代又是如何劃分和命名星空的？（ 20 分）答：恒星是指自身可以通過(guò)聚變反應(yīng)發(fā)光，輻射出巨大能量的星體，而它們?cè)谔祗w上的相對(duì)位置基本不變的星體。 星系是由一定數(shù)目的天體相互作用形成的系統(tǒng)。 星座是為了辨認(rèn)恒星而使用的一種劃分天空區(qū)域的方法， 每個(gè)

20、星座占一定的天區(qū)， 按該區(qū)域中恒星的排布圖形，用希臘神話中的人屋、動(dòng)物和器俱等命名。國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)將全天區(qū)劃分為 88 個(gè)星座。我國(guó)古代的命名法是將星空分為若干星官，北極附近的一些星官分屬三垣： 紫微垣、 太微垣和天市垣。 延著黃道的二十八個(gè)星官稱為二十八宿。三、簡(jiǎn)述太陽(yáng)系和太陽(yáng)系的基本結(jié)構(gòu)及組成成員。 （20 分）答：太陽(yáng)系共有九大行星， 66 個(gè)衛(wèi)星，還有一些其它小天替，處于主導(dǎo)地位的是中心的恒星太陽(yáng)，其質(zhì)量占太陽(yáng)系總質(zhì)量的 99.86%.從中心到邊緣 ,太陽(yáng)系中九大行星的排布為：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除了行星、衛(wèi)星、小行星、彗星這些密集的小天體外，

21、太陽(yáng)系還存在著輻射帶、 磁層和太陽(yáng)風(fēng)這些連續(xù)形態(tài)和離散的離子形態(tài)的物質(zhì)。太陽(yáng)的直徑約為 140 萬(wàn)公里，質(zhì)量 2× 1030 千克，平均密度 1.4g/cm3 。其分層結(jié)構(gòu)從中心向外依次為：核反應(yīng)區(qū)；輻射區(qū)；對(duì)流區(qū)或?qū)α鲗樱还馇驅(qū)?；色球?qū)樱蝗彰?。四、試說(shuō)明全波段天文學(xué)是指什麼含義？（ 20 分）答：全波段天文學(xué)是指從波長(zhǎng)最長(zhǎng)的無(wú)線電波到波長(zhǎng)最短的 射線，天體發(fā)出的所有電磁波都落在天文學(xué)家的視野之內(nèi)，基于這種層次上的天文學(xué)研究， 就是全波段天文學(xué)。 最初，人類只能利用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡接收光學(xué)波段的天體輻射； 二戰(zhàn)后， 無(wú)線電技術(shù)用于天文觀測(cè)， 開(kāi)辟了射電天文學(xué)， 加大了觀察宇宙的范圍， 紅外材料的運(yùn)用又?jǐn)U大了觀測(cè)范圍， 使紅外波段的觀測(cè)成為可能；星載天文儀器、各種專用天文衛(wèi)星、宇宙飛船、軌道天文臺(tái)、軌道空間站和空間望遠(yuǎn)鏡都加入到了天文觀測(cè)的行列，人類探索宇宙的歷程發(fā)