中科大天文學(xué)史講義

天文學(xué)史講義講授提綱第一講緒論天文學(xué)史的研究對(duì)象研究天文學(xué)的發(fā)展與人類社會(huì)發(fā)展的關(guān)系研究人類認(rèn)識(shí)宇宙的歷史過程天文學(xué)史的主要研究?jī)?nèi)容二．天文學(xué)史的分支學(xué)科按地域劃分按時(shí)代劃分按分支學(xué)科劃分三、研究天文學(xué)史的意義1.有助于深刻地了解天文學(xué)2.研究天文學(xué)思想史3.研究中國(guó)天文學(xué)史4.探索天文學(xué)的發(fā)展規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提供借鑒5.挖掘和利用古代天象記錄，用于研究某些課題6.豐富科學(xué)文化史的內(nèi)容，有助于歷史學(xué)的研究四、天文學(xué)發(fā)展分期概述1．古代天文學(xué)（史前——16世紀(jì)中葉）2．近代天文學(xué)（16世紀(jì)中葉——19世紀(jì)中葉）3．現(xiàn)代天文學(xué)（19世紀(jì)中葉——現(xiàn)代）第二講宇宙概觀一、宇宙萬物的尺度1．微觀世界、宏觀世界和宇觀世界的尺度2．天文學(xué)中的單位二、宇宙的層次結(jié)構(gòu)三、太陽系概況1．太陽2．地球3．月球4．大行星5．小行星6．彗星和流星體7．衛(wèi)星和行星環(huán)四、銀河系概況1.恒星2.恒星集團(tuán)3．星云4．星際物質(zhì)五、星系、星系集團(tuán)和宇宙1．星系2．星系集團(tuán)3．超星系團(tuán)4．宇宙第三講古代天文學(xué)一、天文學(xué)的起源二、史前時(shí)期的天文遺址和遺物三、古埃及天文學(xué)1．歷法2．天體位置測(cè)量和天文定位3．宇宙觀念四、美索不達(dá)米亞天文學(xué)1．對(duì)天空的認(rèn)識(shí)2．時(shí)間和歷法3．宇宙觀念五、古印度天文學(xué)1．歷法2．月亮運(yùn)動(dòng)和二十八宿3．宇宙觀念第四講中國(guó)天文學(xué)史概述一、中國(guó)天文學(xué)的誕生（史前－西周）中國(guó)古代天文學(xué)的分期1．體系形成時(shí)期（從春秋－秦漢，BC770－AD220）2．繁榮發(fā)展時(shí)期（從三國(guó)－五代，220－960）3．由鼎盛到衰落的時(shí)期（從宋初－明末，960－1600）4．中西天文融合時(shí)期（從明末－鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)，1600－1840）三、中國(guó)古代天文學(xué)的特點(diǎn)和成就1．中國(guó)古代天文學(xué)的特點(diǎn)2．歷法編制3．天象的觀測(cè)和記錄4．觀測(cè)儀器5．對(duì)天象的解釋和天文學(xué)發(fā)現(xiàn)6．天文大地測(cè)量7．宇宙理論第五講古希臘天文學(xué)古希臘的歷史和文化背景二、古希臘天文學(xué)1．古希臘天文學(xué)的特點(diǎn)2．歷法編制3．天象觀測(cè)和記錄4．天文測(cè)量5．測(cè)量?jī)x器6．宇宙理論三、托勒玫體系四、公歷的由來古羅馬和古羅馬的歷法儒略歷3．格里歷第六講阿拉伯天文學(xué)與歐洲中世紀(jì)天文學(xué)阿拉伯天文學(xué)蒙古統(tǒng)治時(shí)期的天文學(xué)三、歐洲天文學(xué)的停滯1．基督教教會(huì)的束縛2．占星學(xué)的發(fā)展四、歐洲天文學(xué)的復(fù)興1．早期技術(shù)革命的推動(dòng)3．地心體系瀕臨破產(chǎn)第七講哥白尼日心體系的創(chuàng)立和發(fā)展一、哥白尼的生平和學(xué)說1．生平簡(jiǎn)介2．日心體系學(xué)說的形成3．《天體運(yùn)行論》的出版二、關(guān)于《天體運(yùn)行論》1．體例2．內(nèi)容簡(jiǎn)介3．《天體運(yùn)行論》出版的意義4．《天體運(yùn)行論》的缺陷三、不屈的布魯諾觀測(cè)天文大師——第谷·布拉赫五、天空的立法者——開普勒1．探索宇宙奧秘2．行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)3．其他成就第八講早期的天文望遠(yuǎn)鏡及其觀測(cè)成就一、天文望遠(yuǎn)鏡問世1．望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明2．伽利略和他的天文望遠(yuǎn)鏡二、伽利略的發(fā)現(xiàn)1．觀測(cè)月亮2．觀測(cè)恒星3．觀測(cè)行星4．觀測(cè)太陽三、關(guān)于《兩大世界體系的對(duì)話》四、17世紀(jì)的天文望遠(yuǎn)鏡及其觀測(cè)成就1．開普勒式望遠(yuǎn)鏡2．早期望遠(yuǎn)鏡的改進(jìn)3．赫維留斯和里喬利的月面圖4．惠更斯的發(fā)現(xiàn)5．卡西尼的發(fā)現(xiàn)6．羅默測(cè)定光速第九講萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)牛頓生平簡(jiǎn)介2．發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的背景3．牛頓的研究4．牛頓成就原因簡(jiǎn)析二、萬有引力定律的證實(shí)哈雷彗星回歸的預(yù)言2．孤立大山的引力使鉛垂線偏轉(zhuǎn)3．萬有引力常數(shù)的測(cè)定4．海王星的發(fā)現(xiàn)5．對(duì)恒星暗伴星的預(yù)言和發(fā)現(xiàn)第十講康德和拉普拉斯的星云說早期的太陽系起源說和形而上學(xué)的自然觀1．笛卡爾的太陽系起源的渦動(dòng)說2．牛頓關(guān)于太陽系起源的考慮3．布封的太陽系形成學(xué)說4．17－18世紀(jì)形而上學(xué)自然觀的特點(diǎn)二、康德的太陽系星云假說三、拉普拉斯的太陽系起源的星云說四、星云說的歷史意義第十一講奠基期的天體力學(xué)一、經(jīng)典天體力學(xué)及其基礎(chǔ)1．經(jīng)典天體力學(xué)的對(duì)象和方法2．經(jīng)典天體力學(xué)的力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)二、歐拉的工作1．月球運(yùn)動(dòng)理論2．創(chuàng)立攝動(dòng)理論三、拉格朗日的工作1.太陽系穩(wěn)定性問題的研究2．建立拉格朗日方程組，探討三體問題的解四、拉普拉斯的工作1．關(guān)于行星軌道的周期變化2．《天體力學(xué)》的出版五、其他的重要工作1．達(dá)朗貝爾的工作2．克雷洛的工作3．高斯的工作4．亞當(dāng)斯和勒威耶的工作第十二講銀河系概念的初步確立和恒星距離的測(cè)定一、關(guān)于恒星系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的演進(jìn)1．從古希臘到伽利略2．恒星自行的發(fā)現(xiàn)和距離的估計(jì)3．關(guān)于銀河系的假設(shè)二、赫歇爾家族的工作1．太陽系本動(dòng)的發(fā)現(xiàn)2．銀河系結(jié)構(gòu)的研究3．威廉·赫歇爾成就的原因4．約翰·赫歇爾在南天的工作三、恒星距離的測(cè)定1．斯特魯維的工作2．貝塞爾的工作3．亨德森的工作4.恒星距離測(cè)定的意義第十三講天體物理學(xué)的誕生天體物理學(xué)誕生的背景1．天文觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展2．太陽光的分解二、光譜分析術(shù)的發(fā)明三、基爾霍夫定律的發(fā)現(xiàn)四、氦的發(fā)現(xiàn)五、恒星光譜的分光觀測(cè)1．恒星光譜的觀測(cè)和初步分類2．恒星光譜的譜線位移六、天體測(cè)光術(shù)的發(fā)明和發(fā)展1．恒星亮度的目視測(cè)量2．普森公式3．目視光度計(jì)的發(fā)明七、天體照相術(shù)的應(yīng)用1．照相術(shù)的發(fā)明和發(fā)展2．照相術(shù)用于拍攝天體3．照相術(shù)用于天體位置測(cè)量4．照相術(shù)用于拍攝天體光譜八、反射望遠(yuǎn)鏡的改進(jìn)第十四講河外星系的發(fā)現(xiàn)一、測(cè)定旋渦星云距離的探索二、造父變星法求天體距離1．造父變星的周光關(guān)系2．絕對(duì)星等與視星等的關(guān)系3．周光關(guān)系零點(diǎn)的測(cè)定4．沙普利和科蒂斯的辯論三、哈勃的工作四、河外星系發(fā)現(xiàn)史中的教訓(xùn)第十五講赫羅圖與恒星演化一、赫羅圖的建立1．哈佛的恒星光譜分類2．赫茨普龍的工作3．羅素的工作二、早期的恒星演化理論三、愛丁頓的質(zhì)光關(guān)系四、恒星的能源問題1．早期的理論2．核聚變反應(yīng)理論五、恒星演化的研究1．V－R定理2．恒星演化的現(xiàn)代理論第十六講廣義相對(duì)論的誕生和現(xiàn)代宇宙學(xué)的發(fā)展一、狹義相對(duì)論引起的時(shí)空觀革命1．19世紀(jì)末物理學(xué)的危機(jī)2．狹義相對(duì)論的創(chuàng)立二、廣義相對(duì)論的誕生三、廣義相對(duì)論的天文學(xué)驗(yàn)證1．水星近日點(diǎn)的反常進(jìn)動(dòng)2．光線在引力場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)3．光線的引力紅移4．電磁波傳播的引力延遲四、現(xiàn)代宇宙學(xué)的發(fā)展1．愛因斯坦的靜態(tài)宇宙學(xué)模型2．弗里德曼和勒梅特的膨脹宇宙模型3．宇宙膨脹的觀測(cè)效應(yīng)4．穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型5．大爆炸宇宙模型第十七講近代天體測(cè)量和天體力學(xué)的發(fā)展一、時(shí)間工作1．平太陽時(shí)的精確定義2．本初子午線和時(shí)區(qū)的確定3．無線電時(shí)號(hào)的發(fā)播二、地球自轉(zhuǎn)變化的發(fā)現(xiàn)1．地極移動(dòng)的發(fā)現(xiàn)2．地球自轉(zhuǎn)不均勻性的發(fā)現(xiàn)三、原子時(shí)和協(xié)調(diào)世界時(shí)1．原子鐘的發(fā)明和原子時(shí)系統(tǒng)的建立協(xié)調(diào)世界時(shí)的建立四、十九世紀(jì)后期天體力學(xué)的發(fā)展1．太陽系小天體運(yùn)動(dòng)的研究2．月球和大行星運(yùn)動(dòng)的研究3．?dāng)?shù)學(xué)和力學(xué)迅速發(fā)展的推動(dòng)五、二十世紀(jì)天體力學(xué)的發(fā)展1．歷史背景2．衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)的建立3．電子計(jì)算機(jī)與天體力學(xué)4．廣義相對(duì)論和天體力學(xué)六、近代天體測(cè)量學(xué)和天體力學(xué)力學(xué)發(fā)展的特點(diǎn)第十八講射電天文學(xué)的崛起和六十年代四大天文發(fā)現(xiàn)一、射電天文學(xué)的誕生1．央斯基的發(fā)現(xiàn)2．雷伯的經(jīng)典式射電望遠(yuǎn)鏡二、銀河系結(jié)構(gòu)的射電探測(cè)1．21厘米微波輻射的理論預(yù)言2．21厘米微波輻射的探測(cè)三、20世紀(jì)60年代的四大天文發(fā)現(xiàn)1．類星體的發(fā)現(xiàn)2．微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)3．射電脈沖星的發(fā)現(xiàn)4．星際有機(jī)分子的發(fā)現(xiàn)四、射電天文學(xué)的新進(jìn)展1．大口徑射電望遠(yuǎn)鏡2．甚長(zhǎng)基線射電干涉測(cè)量3．綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡4．毫米波和亞毫米波天文學(xué)第十九講空間天文學(xué)的進(jìn)展一、空間探測(cè)時(shí)代的到來1．全波天文學(xué)2．空間探測(cè)手段的發(fā)展二、地球輻射帶的發(fā)現(xiàn)三、對(duì)月球的探測(cè)蘇聯(lián)對(duì)月球的探測(cè)2．美國(guó)對(duì)月球的探測(cè)四．對(duì)水星和金星的探測(cè)1．對(duì)水星探測(cè)2．對(duì)金星探測(cè)對(duì)類木行星的探測(cè)對(duì)木星的探測(cè)對(duì)土星的探測(cè)對(duì)天王星和海王星的探測(cè)六、紅外和紫外天文學(xué)的發(fā)展七、X射線和γ射線天文學(xué)的發(fā)展第一講緒論天文學(xué)史的研究對(duì)象天文學(xué)史是天文學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，也是自然科學(xué)史的一個(gè)組成部分，研究人類認(rèn)識(shí)宇宙的歷史，探索天文學(xué)發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律。研究天文學(xué)的發(fā)展與人類社會(huì)發(fā)展的關(guān)系天文學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)·人類認(rèn)識(shí)世界，從而能動(dòng)地改造世界·認(rèn)識(shí)人類在宇宙中的地位，人類必須與自然界和諧相處·推動(dòng)了人類思想史上的革命天文學(xué)在人類社會(huì)和科技發(fā)展中前進(jìn)·天文學(xué)在人類歷史的進(jìn)程中發(fā)展·觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展和測(cè)量精度的提高導(dǎo)致一系列新發(fā)現(xiàn)·哲學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展推動(dòng)了天文學(xué)的發(fā)展研究人類認(rèn)識(shí)宇宙的歷史過程人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了：由近及遠(yuǎn)、由淺入深、由表及里、由簡(jiǎn)及繁、由另及整的過程。天文學(xué)史的主要研究?jī)?nèi)容研究天文學(xué)家的學(xué)術(shù)活動(dòng)人類認(rèn)識(shí)宇宙有賴于觀測(cè)手段的改進(jìn)在人類歷史的早期，占星術(shù)與天文學(xué)有密切關(guān)系二．天文學(xué)史的分支學(xué)科按地域劃分世界天文學(xué)史民族或國(guó)家天文學(xué)史按時(shí)代劃分史前天文學(xué)（考古天文學(xué)）古代天文學(xué)中世紀(jì)天文學(xué)近代天文學(xué)現(xiàn)代天文學(xué)按分支學(xué)科劃分例如：天體演化學(xué)史、宇宙論史、射電天文學(xué)史、空間天文學(xué)史、月球研究史、海王星發(fā)現(xiàn)史等等三．天文學(xué)史的研究歷史中國(guó)的天文學(xué)史研究古代·二十四史中的天文志和律歷志·古代著名天文學(xué)家近代·錢大昕、李銳、顧觀光等·阮元主編《疇人傳》現(xiàn)代·朱文鑫（1883－1938）·陳遵媯（1901－1991）·席澤宗（－）《中國(guó)天文學(xué)史》（四卷）·1957年成立中國(guó)自然科學(xué)史研究所·各天文單位和高等院校西方的天文學(xué)史研究中世紀(jì)末·哥白尼近代·貝利（1736－1793）·德朗布爾（1749－1822）現(xiàn)代·古希臘以來的歐洲天文學(xué)史·埃及、美索不達(dá)米亞、中國(guó)、印度、瑪雅天文學(xué)史安東尼亞迪（1870－1944）《埃及天文學(xué)》李約瑟（1900－199）《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》·考古天文學(xué)·古代天象資料的利用·現(xiàn)代天文學(xué)史O．斯特魯維（1897－1963）《20世紀(jì)天文學(xué)》·天文學(xué)名著和主要論文選編沙普利（1885－1972）《天文學(xué)原著選（1543－1897）》《天文學(xué)原著選（20世紀(jì)）》蘭和金格利奇《天文學(xué)與天體物理學(xué)原著選（20世紀(jì)）》·國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)天文學(xué)史專業(yè)委員會(huì)·天文學(xué)史的專業(yè)學(xué)術(shù)刊物·大學(xué)天文學(xué)史系、專業(yè)·科學(xué)史研究機(jī)構(gòu)四、研究天文學(xué)史的意義有助于深刻地了解天文學(xué)（2）研究天文學(xué)思想史·探索認(rèn)識(shí)宇宙的思維發(fā)展規(guī)律·掌握正確的宇宙觀和方法論·豐富辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)論（3）研究中國(guó)天文學(xué)史·了解中國(guó)古代學(xué)術(shù)成就，增進(jìn)愛國(guó)主義教育·了解中外天文學(xué)交流史，增強(qiáng)開放意識(shí)（4）探索天文學(xué)的發(fā)展規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提供借鑒（5）挖掘和利用古代天象記錄，用于研究某些課題·超新星爆發(fā)·地球自轉(zhuǎn)速率長(zhǎng)期變化·太陽黑子活動(dòng)·彗星運(yùn)動(dòng)（6）豐富科學(xué)文化史的內(nèi)容，有助于歷史學(xué)的研究·科學(xué)技術(shù)史·哲學(xué)史·世界文化史和民族文化史·年代學(xué)五、天文學(xué)發(fā)展分期概述1．古代天文學(xué)（史前——16世紀(jì)中葉）2．近代天文學(xué)（16世紀(jì)中葉——19世紀(jì)中葉）（1）哥白尼的日心說（1543）（2）天文望遠(yuǎn)鏡的應(yīng)用（1609）（3）萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)（1687）和天體力學(xué)的創(chuàng)立（4）康德（1755）和拉普拉斯（1796）的星云說以及天體演化學(xué)的創(chuàng)立（5）近代天體測(cè)量學(xué)的興起和天體力學(xué)的發(fā)展（6）銀河系概念的確定（1785）3．現(xiàn)代天文學(xué)（19世紀(jì)中葉——現(xiàn)代）（1）分光術(shù)、測(cè)光術(shù)和照相術(shù)的發(fā)明及天體物理學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展（2）量子力學(xué)和相對(duì)論的創(chuàng)立（20世紀(jì)初）（3）河外星系的發(fā)現(xiàn)和現(xiàn)代宇宙論的發(fā)展（20世紀(jì)20年代）（4）射電探測(cè)技術(shù)（20世紀(jì)30年代）（5）空間探測(cè)技術(shù)（20世紀(jì)50年代）

第二講宇宙概觀一、宇宙萬物的尺度1．微觀世界、宏觀世界和宇觀世界的尺度2．天文學(xué)中的單位光年光線在真空中傳播一年中經(jīng)過的距離。1ly＝94，605億km≈9．5×1012km（附：光速c＝299，792．458km≈30萬km／sec）天文單位大致上的日地平均距離。1au＝1．49597870×108km≈1．5億km秒差距日地距離在恒星處的張角為1″，該處的距離。1pc＝308，568億km1pc＝3．2616ly＝206，256au1ly＝0．307pc＝63，240au1au＝1．5813×10－5ly＝4．848×10－6pc.3．當(dāng)前觀測(cè)宇宙的尺度150億光年—200億光年二、宇宙的層次結(jié)構(gòu)宇宙超星系團(tuán)星系團(tuán)星系星團(tuán)星云恒星星際物質(zhì)行星系統(tǒng)彗星流星體衛(wèi)星系統(tǒng)三、太陽系概況太陽系的范圍：引力范圍－1光年大行星區(qū)域－40天文單位1．太陽2．地球3．月球4．大行星水星、金星、地球、火星——類地行星木星、土星——巨行星天王星、海王星、冥王星——遠(yuǎn)日行星5．小行星6．彗星和流星體7．衛(wèi)星和行星環(huán)四、銀河系概況由恒星、星團(tuán)、星云和彌漫物質(zhì)集合成的系統(tǒng)。形狀為扁平的鐵餅形，繞自身的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)，有旋臂成旋渦狀，直徑約10億萬光年，厚度最大約1萬光年，包含約2000億顆恒.恒星恒星集團(tuán)雙星和聚星星團(tuán)：疏散星團(tuán)、球狀星團(tuán)3．星云4．星際物質(zhì)五、星系、星系集團(tuán)和宇宙1．星系2．星系集團(tuán)：雙重星系、多重星系、星系群和星系團(tuán)。3．超星系團(tuán)4．宇宙

第三講古代天文學(xué)一、天文學(xué)的起源1．天文學(xué)現(xiàn)象的觀察2．農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的需要3．占星術(shù)的推動(dòng)二、史前時(shí)期的天文遺址和遺物（1）巨石陣位于英格蘭索爾茲伯里平原，柏克人在BC1800－BC1400年間建造。（2）“魔輪”美國(guó)懷俄明州北部，早期印第安人建筑。（3）半坡和河姆渡遺址出土文物半坡遺址（約BC5000）出土陶器上太陽圖案。河姆渡遺址（約BC4700）出土象牙飾物上日、月圖案。山東出土陶片（約BC2500）。甲骨文（BC1300－BC1046）。三、古埃及天文學(xué)公元前四十世紀(jì)起在尼羅河流域出現(xiàn)農(nóng)業(yè)定居區(qū)。古埃及第三王朝至第六王朝（BC2686－BC2181）文化十分繁榮，為金字塔時(shí)代。1．歷法早期：年長(zhǎng)360天。BC18世紀(jì)，由觀測(cè)天狼星偕日升，定年長(zhǎng)365天。BC13世紀(jì)，定年長(zhǎng)365．25天。用漏壺計(jì)時(shí)。2．天體位置測(cè)量和天文定位BC11世紀(jì)發(fā)明麥開特（merkhet）測(cè)量天體位置。金字塔的建筑。3．宇宙觀念關(guān)于世界生成的神話：天神努特(Nut)、地神蓋伯(Geb)和空氣陽光之神煦(Shu)。關(guān)于宇宙的結(jié)構(gòu)。四、美索不達(dá)米亞天文學(xué)位于今伊拉克境內(nèi)底格里斯河和幼發(fā)拉底河流域。BC40世紀(jì)－BC20世紀(jì)蘇美爾－阿卡德時(shí)期。BC1894年－BC1595年古巴比倫帝國(guó)。BC1595－BC626先后為赫梯帝國(guó)和亞述帝國(guó)行省。BC626迦勒底人建新巴比倫王國(guó)。BC539波斯帝國(guó)滅新巴比倫王國(guó)。使用楔形文字。1．對(duì)天空的認(rèn)識(shí)劃分星座，發(fā)現(xiàn)五大行星。劃分黃道十二宮。2．時(shí)間和歷法一天內(nèi)的時(shí)間計(jì)量。朔望月置閏的歷法。星期的設(shè)置。3．宇宙觀念五、古印度天文學(xué)包括印度河流域和恒河流域的廣闊地區(qū)，涉及巴基斯坦、印度和孟加拉國(guó)。BC18世紀(jì)至BC7世紀(jì)稱吠陀時(shí)期。1．歷法2．月亮運(yùn)動(dòng)和二十八宿分黃道天區(qū)為27等分，稱納沙特拉（Nakshatra），意為月站。3．宇宙觀念

第四講中國(guó)天文學(xué)史概述一、中國(guó)天文學(xué)的誕生（史前－西周）《尚書》記載，早在堯舜時(shí)代已設(shè)專門天文宮職，“乃命羲和，欽若昊天，歷象日月星辰，敬授人時(shí)?！碑?dāng)時(shí)定平年12朔，若干年后加閏月，年平均長(zhǎng)度366天?！渡袝虻洹罚捌谌儆辛辛?，以閏月定四時(shí)成歲?！蓖ㄟ^觀測(cè)“昏中星”判斷季節(jié)。夏朝后期（BC18世紀(jì)－BC16世紀(jì)），還觀測(cè)“旦中星”和北斗星斗柄的指向變化更準(zhǔn)確地掌握節(jié)令?！岸繁鷸|指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬?！北睒O星商代（BC16世紀(jì)－BC11世紀(jì)）后期盤庚定都于殷。大量甲骨記載各種天象：日食、月食、新星和干支紀(jì)日等等。西周時(shí)期（BC11世紀(jì)－BC771年）。把黃道和赤道區(qū)域劃分為二十八宿，后來進(jìn)而分為東南西北四宮與“四象”相配：東宮蒼龍：角、亢、氐、房、心、尾、箕南宮朱雀：井、鬼、柳、星、張、翼、軫西宮白虎：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參北宮玄武：斗、牛、女、虛、危、室、壁開始用儀器進(jìn)行天文觀測(cè)，已發(fā)明圭表。西周初周公在陽城（今河南省登封市告城鎮(zhèn)）設(shè)立測(cè)景臺(tái)。二、中國(guó)古代天文學(xué)的分期中國(guó)天文學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)時(shí)期，止于近代，中國(guó)確立了由西方傳入的近代天文學(xué)。體系形成時(shí)期（從春秋－秦漢，BC770－AD220）各項(xiàng)內(nèi)容大體已完備，一個(gè)富有特色的體系已經(jīng)建立起來。張衡為代表。繁榮發(fā)展時(shí)期（從三國(guó)－五代，220－960）經(jīng)歷唐朝全面興盛，在歷法編算、儀器制造、大地測(cè)量和宇宙觀念方面達(dá)到新成就。祖沖之、一行為代表。由鼎盛到衰落的時(shí)期（從宋初－明末，960－1600）宋代封建經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科學(xué)技術(shù)得到推動(dòng)，天文學(xué)也取得成就。元代以郭守敬為主導(dǎo)，中國(guó)傳統(tǒng)天文學(xué)達(dá)到頂峰。明代統(tǒng)治腐朽，壓制科技文化。明末“西學(xué)東漸”。取代傳統(tǒng)天文學(xué)。中西天文融合時(shí)期（從明末－鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)，1600－1840）耶穌會(huì)傳教士利瑪竇、湯若望等先后來華，徐光啟等學(xué)習(xí)西方科技。出現(xiàn)民間天文學(xué)家。三、中國(guó)古代天文學(xué)的特點(diǎn)①精確完善的天文歷法；②完整系統(tǒng)的天象記錄；③靈巧精密的觀測(cè)儀器。1．歷法編制（1）中國(guó)古代歷法的主要特點(diǎn)①使用干支紀(jì)日、歲星紀(jì)年和干支紀(jì)年法。從商代已實(shí)行干支紀(jì)日法。至從春秋魯隱公元年（BC722）二月己巳日起日干支從未間斷。②采用二十四節(jié)氣。③十分重視朔的推算。④涉及內(nèi)容十分廣泛。中國(guó)歷法的發(fā)展是中國(guó)天文學(xué)史的一條主線。（2）主要?dú)v法簡(jiǎn)介①“古六歷”（黃帝歷、顓頊歷、夏歷、殷歷、周歷、魯歷）先秦至漢初使用。取平均年長(zhǎng)365．25日；朔望月長(zhǎng)29．530851日；采用18年置7閏。顓頊歷取立春為歲首，其余取冬至為歲首。②太歷初漢武帝元封七年（BC104）由落下閎、鄧平等制訂。首次規(guī)定沒有中氣的月份為閏月；把二十四節(jié)氣訂入歷法。第一次計(jì)算了日月食發(fā)生的周期。③大明歷南北朝時(shí)代劉宋孝武帝大明六年（462）成歷，由祖沖之（429－500）制訂。取年長(zhǎng)365．2428；第一部計(jì)及歲差的歷法；采用391年加144年閏的新閏周。但直到梁武帝天監(jiān)九年（510）才采用，行用達(dá)80年。④麟德歷唐高宗麟德二年（665）發(fā)頒行，由李淳鳳（602－670）制訂。廢除平朔，采用定朔；廢除閏周，由觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)確定置閏；改正周日視差對(duì)交食影響；簡(jiǎn)化計(jì)算。⑤大衍歷唐玄宗開元十五年（727）一行（張遂）（683－727）編訂。共有歷術(shù)7篇、略例3篇、歷議9篇，闡述編歷內(nèi)容、日月位置和大行星位置、日月食、夜晚所見恒星等。提出“食差”概念及其計(jì)算公式；編排方式成為后代典范。⑥統(tǒng)天歷南宋寧宗慶元五年（1199）頒行，楊忠輔創(chuàng)制取年長(zhǎng)365．2425日。⑦授時(shí)歷元世祖至元十八年（1281）頒行。郭守敬（1231－1316）和王恂等創(chuàng)制。是古歷中最精良的歷法，采用當(dāng)時(shí)最精確的數(shù)據(jù)。施行最久，歷時(shí)364年。采用三次差內(nèi)插法計(jì)日、月運(yùn)動(dòng)；用類似球面三角方法（弧矢割圓術(shù)）作日、月位置的坐標(biāo)換算；采用百進(jìn)制簡(jiǎn)化運(yùn)算。⑧《崇禎歷書》和《西洋新歷書》與時(shí)憲歷明思宗崇禎二年（1629）徐光啟（1562－1633）組織歷局，聘請(qǐng)西洋傳教士羅雅各(JacobusRho,1590-1638)、湯若望(J.A.S.vonbell,1591-1666)等參加編譯，崇禎七年編成?！冻绲潥v書》。采用第谷宇宙體系和幾何學(xué)的計(jì)算系統(tǒng)，引入地理經(jīng)緯度，應(yīng)用球面三角學(xué)，采用通行的角度和時(shí)間度量單位制。清順治元年（1644）湯若望更名此書為《西洋新法歷書》，被任命為欽天監(jiān)監(jiān)正，并據(jù)以編成時(shí)憲歷，完全采用定朔和定氣。（3）關(guān)于陽歷的設(shè)想和實(shí)踐11世紀(jì)末，北宋科學(xué)家沈括（1031－1095）在《夢(mèng)溪筆談》中提出改陰陽歷為陽歷的設(shè)想。名之曰《十二氣歷》。19世紀(jì)年代太平天國(guó)的“天歷”體現(xiàn)了這一思想。2．天象的觀測(cè)和記錄日食和月食殷商甲骨文有日月食記載，最早的記載為《尚書·胤征》記錄夏仲康元年（約BC2000）“乃季秋月朔，辰弗集于房”。春秋以來有確切年代的記錄日食約一千次，月食九百多次。（2）太陽黑子最早記錄為漢成帝河平元年（BC28）：“漢成帝河平元年三月乙未，日出黃，有黑氣大如錢，居中央?！睆拇艘院笾敝燎宕灿?00多次黑子記錄，包括蒙德極小期（1645－1715）期間有33條。（3）彗星最早記錄為殷末(BC11世紀(jì))武王伐紂時(shí)所見的彗星，《淮南子·兵略訓(xùn)》：“武王伐紂，……彗星出而授殷人其柄?！睆拇艘院笾敝燎宕缧怯涗浌?000余次。關(guān)于哈雷彗星的最早記錄是春秋魯文公十四年（BC613）。自秦始皇七年（BC240）至1910共29次回歸每次都有記錄。詳細(xì)記錄了數(shù)次周期彗星的回歸。（4）新星和超星從BC1300至AD1700中國(guó)記錄新星或新星爆發(fā)68次。關(guān)于1054年超新星?！端螘?huì)要》記載：“至和元年五月，晨出東方，守天關(guān)。晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日?！?054年7月4日爆發(fā)，在金牛座ζ附近，1056年4月6日肉眼不可見。（5）流星、流星雨和隕石這類記錄從西周至清代共5000余條關(guān)于流星和流星雨，約500次關(guān)于隕石降落。最早流星雨記載在《春秋》：“魯莊公七年四月辛卯（BC687年3月23日）夜，恒星不見，夜中星隕如雨?！弊钤珉E石降落記載在《春秋》：“僖公十有六年春正月戊申朔（BC645年12月24日），隕石于宋（今河南商丘），五?！保?）星表和星圖戰(zhàn)國(guó)時(shí)代魏石申和齊甘德各編星表，后人合稱《甘石星經(jīng)》記載121顆恒星的坐標(biāo)，這是已知我國(guó)最早的星表。東漢中期（公元2世紀(jì)）張衡（78－139）著《靈憲》?！稌x書·天文志》記載吳國(guó)太史令陳卓編成包含283星官，1464顆星的星座體系?，F(xiàn)存最古老的星圖是敦煌星圖，約繪于唐中宗時(shí)期（705－710），含星1350顆。最完整的古星圖是宋淳佑七制（1247）所刻的石刻天文圖，現(xiàn)存蘇州。含1440顆星，有坐標(biāo)和二十八宿分界，標(biāo)出赤道和黃道，刻出銀河。北宋時(shí)從1010至1106開展五次大規(guī)模恒星位置測(cè)量。元郭守敬制成高精度儀器，測(cè)量精度更提高，誤差小于5′。（7）對(duì)行星觀測(cè)長(zhǎng)沙馬王堆出土《五星占》，成書BC170左右，記載從BC246至BC177的行星位置和周期?！妒酚洝ぬ鞂m書》記載發(fā)現(xiàn)行星逆行。行星的位置和運(yùn)動(dòng)為歷代歷法重要內(nèi)容。3．觀測(cè)儀器（1）測(cè)日儀器：圭表。（2）測(cè)時(shí)儀器：日晷、銅壺滴漏。宋蘇頌于元佑七年（1092）制成水運(yùn)儀象臺(tái)，高12米，寬7米。（3）測(cè)星儀器渾儀：最早西漢落下閎（BC1世紀(jì)）設(shè)計(jì)并制造。代表性儀器為東晉時(shí)前趙孔挺在光初六年（323）和唐代李淳風(fēng)（602－670）貞觀七年（633）造。簡(jiǎn)儀：元代郭守敬對(duì)渾儀進(jìn)行了根本變革，創(chuàng)制簡(jiǎn)儀。（4）天球儀最早西漢甘露二年（BC52）耿壽昌制造“渾象”。漢張衡制造“水運(yùn)渾象”。唐開元十一年（723）一行與梁令瓚制造水運(yùn)渾天，有報(bào)時(shí)機(jī)構(gòu)。4．對(duì)天象的解釋和天文學(xué)發(fā)現(xiàn)春秋時(shí)代《列子·湯問》的故事。屈原《天問》。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代石申：日月食是天體相互遮掩。漢王充：月光是太陽的反照。漢張衡：月食是地球影子。三國(guó)時(shí)代楊偉發(fā)現(xiàn)黃白交點(diǎn)移動(dòng)。東晉虞喜（281－356）發(fā)現(xiàn)歲差。南北朝祖暅于330年發(fā)現(xiàn)北天極移動(dòng)。姜岌發(fā)現(xiàn)大氣折射。北齊（公元六世紀(jì)）張子信發(fā)現(xiàn)太陽運(yùn)動(dòng)不均勻性。5．天文大地測(cè)量唐代一行領(lǐng)導(dǎo)我國(guó)首次大規(guī)模天文大地測(cè)量。元至元十六年（1279）郭守敬領(lǐng)導(dǎo)大規(guī)模天文大地測(cè)量。清代組織兩次大規(guī)模經(jīng)緯度測(cè)量。6．宇宙理論（1）蓋天說《晉書》：“天圓如張蓋、地方如棋局。天旁轉(zhuǎn)如推磨而左行，日月右行，隨天左轉(zhuǎn)，故日月實(shí)東行，而天牽之以西沒?！保?）渾天說張衡《渾天儀注》：“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居于內(nèi)。天大而地小。天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃?！保?）宣夜說《晉書》：“天無質(zhì)，仰而瞻之，高遠(yuǎn)無極，眼瞀精極，蒼蒼然也?！赵卤娦?，自然浮生虛空之中，其行其止，皆須氣焉。”

第五講古希臘天文學(xué)如果理論自然科學(xué)想要追溯自己今天的一般原理發(fā)生和發(fā)展的歷史，它也不得不回到希臘人那里去?！狥.恩格斯古希臘的歷史和文化背景1．古希臘歷史簡(jiǎn)介BC8世紀(jì)－BC6世紀(jì)希臘城邦形成和大量移民。BC338－BC30希臘化時(shí)期。2．古希臘文化中的理性因子數(shù)學(xué)理性——畢達(dá)哥拉斯學(xué)派邏輯理性——亞里斯多德實(shí)驗(yàn)理性——阿基米德二、古希臘天文學(xué)古希臘天文學(xué)的特點(diǎn)（1）強(qiáng)調(diào)從自然本身解釋宇宙。（2）利用高度的幾何學(xué)成就和嚴(yán)密的邏輯體系推算天體的運(yùn)動(dòng)。（3）在探討天文現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系和宇宙結(jié)構(gòu)理論方面產(chǎn)生了眾多學(xué)派。歷法編制從BC5世紀(jì)已測(cè)定年的長(zhǎng)度，采用陰陽歷。BC433雅典天文學(xué)家默冬創(chuàng)立19年7閏法，稱為“默冬章”。確定年長(zhǎng)365．2632天，朔望月29．53192天。BC334卡利普斯確定年長(zhǎng)365．2467天，朔望月29．53085天。BC125喜巴恰斯提出年長(zhǎng)365．2467天，朔望月29．53059天。天象觀測(cè)和記錄古希臘時(shí)期有彗星記錄，但很不完整。喜巴恰斯（Hipparchus約BC2世紀(jì)初－BC127）于BC134年在天蝎座發(fā)現(xiàn)一顆新星。觀測(cè)恒星編制星表，含1080顆（一說850顆）。把星按星等劃分為6等。并發(fā)現(xiàn)歲差，以太陽軌道偏心來解釋。天文測(cè)量（1）阿利斯塔克（Hristarchus,約BC310－BC230）測(cè)量日月大小和距離。方法巧妙，思路很嚴(yán)謹(jǐn)。但測(cè)量誤差太大。測(cè)定值實(shí)際值a角：3°10′日地距離/月地距離：18至20倍約390倍太陽直徑/地球直徑：6.33－7.33倍約109倍（2）埃拉托色尼（Eratosthenes,約BC276－BC195），測(cè)定地球大小。測(cè)得塞恩（今阿斯旺）和亞歷山大城的距離為地球圓周長(zhǎng)的1／50。兩地距離為5000希臘里，故地球周長(zhǎng)為25萬希臘里。1希臘里＝158．5米，地球周長(zhǎng)合39625千米。測(cè)量?jī)x器喜帕恰斯使用黃道渾儀。宇宙理論泰勒斯（Thales,約BC625－BC547）。創(chuàng)立愛奧尼亞學(xué)派。阿那克西曼德（Anaximander,約BC610－BC545）留基伯（Leucippus,約BC500－BC440）和學(xué)生德謨克利特（Democritus,約BC460－BC362），創(chuàng)立古典原子論。畢達(dá)哥拉斯（Pythagoras,約BC560－BC480）。創(chuàng)立畢氏學(xué)派。從宇宙和諧原理出發(fā)認(rèn)為行星運(yùn)動(dòng)軌道為圓形，地球形狀是球形。柏拉圖（Plato,約BC427－BC347），創(chuàng)立的柏拉圖學(xué)派。歐多克斯（Eudoxus,約BC400－BC347）。亞里斯多德（Arstotle,BC384－BC322）。早期的地動(dòng)說菲洛勞斯（Philolaus,BC5世紀(jì)）屬畢達(dá)哥拉斯學(xué)派，最早提出地球運(yùn)動(dòng)觀念。阿利斯塔克。提出日心地動(dòng)說。托勒玫體系阿波羅尼（Apollonius,BC262－BC190）提出本輪均輪說。托勒玫（Ptolomy,約AD100－170）生活于亞歷山大城，進(jìn)行了許多天文觀測(cè)。總結(jié)古希臘學(xué)者的工作，寫下了十三卷巨著《至大論》（Almagest）(也譯《天文學(xué)大成》、《大綜合論》提出完整的地心體系。公歷的由來古羅馬和古羅馬的歷法BC6世紀(jì)羅馬共和國(guó)崛起。BC60前三巨頭專政，BC48儒略·凱撒（JutiusCaesar,BC100－BC44）終身獨(dú)裁。BC43后三巨頭專政，BC27屋大維（BC63－AD14）稱“奧古斯都”（Augustus）建立羅馬帝國(guó)。BC6世紀(jì)羅馬共和國(guó)使用陰陽歷，年平均長(zhǎng)度365．25天。儒略歷BC1世紀(jì)中期儒略·凱撒改革歷法，使用陽歷。BC46年頒行。年平均長(zhǎng)度365．25天。奧古斯都修正歷法。這是現(xiàn)行歷法的前身——儒略歷。格里歷AD1582羅馬教皇格里高里十三世（GregoryXIII,1502－1585），頒布改歷命令。作兩項(xiàng)改正。年平均長(zhǎng)度365．2425天。這就是現(xiàn)行歷法——格里歷。

第六講阿拉伯天文學(xué)與歐洲中世紀(jì)天文學(xué)一、阿拉伯天文學(xué)AD7世紀(jì)初期，穆罕默德（Muhammad,570—632），創(chuàng)立伊斯蘭教，統(tǒng)一阿拉伯。1．巴格達(dá)學(xué)派AD661倭馬亞王朝（白衣大食）。建大馬士革天文臺(tái)。AD750阿拔斯王朝（黑衣大食）。AD829建立巴格達(dá)天文臺(tái)。巴塔尼（al-Battani,858—929）。修改《天文學(xué)大成》，撰寫《薩比歷數(shù)書》，共57章。發(fā)現(xiàn)太陽近地點(diǎn)進(jìn)動(dòng)。對(duì)歐洲天文學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。蘇菲（al-Sufi,903—986）編撰《恒星星座》。2．開羅學(xué)派AD909－1171北非的法提瑪王朝（綠衣大食）。伊本·尤努斯（IbnYunus,?—1009）,撰寫《哈基姆歷數(shù)書》，共81章。伊本·海桑（Ibnal-Haytham,965—1038）,研究球面像差、透鏡放大率和大氣折射，對(duì)歐洲科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。3．西阿拉伯學(xué)派建于西班牙的后倭馬亞王朝（白衣大食）。查爾卡利（al-Zarqali,?—1100）于1080年編成《托萊多天文表》，在歐洲長(zhǎng)期行用，提出水星按橢圓軌道運(yùn)行，否定本輪、均輪學(xué)說。伊本·圖法（IbnTufayl,1110—1185）和比特魯吉·伊什比利（al-Bitrujial-Ishbili,鼎盛年1190）提出行星運(yùn)動(dòng)幾何模型。伊本·魯什德（IbnRushd,1126—1198）指出托勒玫體系為非物理的現(xiàn)實(shí)。4．蒙古統(tǒng)治時(shí)期1258建伊爾汗國(guó)。納西爾丁·圖西（Nsir-al-Dinal-Tusi,1201-1274）建議在伊朗西北部建馬拉蓋天文臺(tái)，儀器首屈一指。1271完成《伊爾汗歷數(shù)書》。1370年建帖木兒帝國(guó)。烏魯伯格（UlughBeg,1394—1449）繼位后建撒馬爾罕天文臺(tái)，有半徑40m象限儀。1447編成《烏魯伯格歷數(shù)書》，其中包含有恒星1018顆的星表，精度極高。伊本·薩蒂爾(Ibnal-Shatir,約1305－1375)修正托勒玫體系，引入本輪套本輪的體系。二、歐洲天文學(xué)的停滯1．基督教教會(huì)的束縛2．占星學(xué)的發(fā)展三、歐洲天文學(xué)的復(fù)興1．早期技術(shù)革命的推動(dòng)11－12世紀(jì)，歐洲出現(xiàn)了早期技術(shù)革命。許多阿拉伯科學(xué)著作翻譯成拉丁文。教會(huì)采用兩手策略控制人們思想。2．天文學(xué)發(fā)展開始新歷程①西班牙卡斯蒂利亞國(guó)王阿方索十世(alfonsoX,1221—1284)支持天文發(fā)展，刊布《阿方索天文表》。②法國(guó)天文學(xué)家霍利伍德(J.Holywood，?—1256)出版《天球論》（1220）。③維也納大學(xué)教授波伊爾巴赫(G.Peurbach,1423—1461)出版《行星新論》（1474）。④雷喬蒙塔努斯(J.Regiomontanus,1436—1437)寫成《天文學(xué)大成概要》（1463）。自建天文臺(tái)，編制星歷表出版（1474）。認(rèn)識(shí)到地球運(yùn)動(dòng)。⑤奧里斯姆(N,Oresme,約1320－1382)巴黎沖力學(xué)派代表人物，論證了地球自轉(zhuǎn)，受原始沖力推動(dòng)而無限期持續(xù)運(yùn)動(dòng)。⑥古薩的尼古拉主教(NicolasofCusa,1401—1464)主張萬物運(yùn)動(dòng)，宇宙無限。3．地心體系瀕臨破產(chǎn)①天文測(cè)量精度提高②航海事業(yè)發(fā)展需要

第七講哥白尼日心體系的創(chuàng)立和發(fā)展十六世紀(jì)中葉，哥白尼日心體系創(chuàng)立，標(biāo)志著近代天文學(xué)誕生。為此作出重大貢獻(xiàn)的人物：哥白尼(NicholsCopernicus,1473—1543)布魯諾(G.Bruno,1548—1600)第谷（TychoBrache,1546—1601)開普勒(J.Kepler,1571—1630)伽利略(Galileo,1564—1642)牛頓(I.Newton,1642—1727)一、哥白尼的生平和學(xué)說1．生平簡(jiǎn)介1473年2月19日生于波蘭的托倫。10歲喪父，由舅父瓦琴羅德?lián)狃B(yǎng)。18歲入克拉科夫大學(xué)學(xué)習(xí)。聽布魯捷夫斯基天文課。22歲獲弗龍堡大教堂神父團(tuán)職位。23歲去意大利博洛尼亞大學(xué)學(xué)教會(huì)規(guī)。并師從著名天文學(xué)家D.M.諾法拉（DomenicoMariadaNovara,1454—1504）研究天文學(xué)。28歲返回波蘭加入神父團(tuán)。同年夏天，至意大利帕多瓦大學(xué)學(xué)醫(yī)。期間又獲費(fèi)拉拉大學(xué)教會(huì)法規(guī)博士學(xué)位。33歲回波蘭。在埃爾蒙蘭其舅父處任職，繼續(xù)天文研究。40歲（1513年）3月，在弗龍堡大教堂平臺(tái)上安置天文儀器，開展天文觀測(cè)，達(dá)二十年。完成《天體運(yùn)行論》。1543年5月24日逝世。2．日心體系學(xué)說的形成16世紀(jì)10年代哥白尼撰寫《關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)假說的要釋》。16世紀(jì)30年代后期基本完成《天體運(yùn)行論》。3．《天體運(yùn)行論》的出版1539年5月奧地利數(shù)學(xué)家雷蒂庫斯（G.J.Rheticus,1514—1574）到弗龍堡。寫成長(zhǎng)文“《天體運(yùn)行論》淺說”，1540年發(fā)表。勸說哥白尼出版《天體運(yùn)行論》。二、關(guān)于《天體運(yùn)行論》1．體例用拉丁文寫成，共6卷。書名為《論天體旋轉(zhuǎn)的六卷集》(DeRevolutionibusOrbiumC?lestium,LibriVI),后人簡(jiǎn)稱為《天體運(yùn)行論》(DeRevolutionibus)。2．內(nèi)容簡(jiǎn)介第一卷宇宙總結(jié)構(gòu)圖像。第二卷應(yīng)用球面三角方法解釋天體在天球上的視運(yùn)動(dòng)。第三卷太陽視運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法。第四卷關(guān)于月球的視運(yùn)動(dòng)。第五、六卷關(guān)于行星的視運(yùn)動(dòng)。3．《天體運(yùn)行論》出版的意義①動(dòng)搖了宗教統(tǒng)治的理論支柱。②自然科學(xué)向教會(huì)發(fā)布的“獨(dú)立宣言”。③天文學(xué)跨入近代科學(xué)大門。為其他科學(xué)發(fā)展打開通道。4．《天體運(yùn)行論》的缺陷認(rèn)為宇宙有限，太陽位于宇宙中心，保留“恒星天”概念。②恪守天體只能作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的觀念，保留本輪和均輪體系。三、不屈的布魯諾1548年生于意大利南部諾拉的貧窮家庭。17歲入那不勒斯多明我會(huì)修道院。28歲離開意大利到瑞士、法國(guó)、英國(guó)等地流浪，到處宣傳哥白尼學(xué)說。36歲（1584年）出版《論無限、宇宙和眾世界》（DeL'Infinito,UniversoetMondi）。提出宇宙無限和太陽并不是宇宙中心的思想。1591年，他到達(dá)威尼斯。次年被捕。1600年2月17日，火刑于羅馬百花廣場(chǎng)（CampodiFiori）。四、觀測(cè)天文大師——第谷·布拉赫1546年12月14日出生于丹麥斯科訥（今屬瑞典）。16歲進(jìn)萊比錫大學(xué)學(xué)習(xí)法律，對(duì)天文學(xué)感興趣。24歲回丹麥。1572年11月11日黃昏發(fā)現(xiàn)新星。1573年出版《論新星》。30歲在汶島建天文臺(tái)——天堡和星堡。設(shè)計(jì)制造多種天文儀器。測(cè)量天體位置精度達(dá)2′。堅(jiān)持多年測(cè)定行星視位置。探討宇宙體系理論。51歲離開汶島。53歲到達(dá)布拉格，在城郊建天文臺(tái)觀測(cè)。1600年2月德國(guó)青年天文學(xué)家開普勒拜訪第谷。次年第谷臨終前把行星運(yùn)動(dòng)資料交于開普勒。他們兩人的合作是科學(xué)史上實(shí)測(cè)工作與理論工作緊密配合取得輝煌成功的范例。五、天空的立法者——開普勒1571年12月27日生于德國(guó)南部符騰堡地區(qū)魏爾市。17歲靠獎(jiǎng)學(xué)金進(jìn)入蒂賓根大學(xué)。師從麥斯特林學(xué)習(xí)天文學(xué)。20歲獲碩士學(xué)位，留校學(xué)習(xí)神學(xué)。23歲受蒂賓根大學(xué)評(píng)議會(huì)推薦至奧地利格拉茨地方基督教福音學(xué)校任教。同時(shí)編算星占?xì)v書。1．探索宇宙奧秘認(rèn)為6個(gè)行星所在的天球球面正好外接于和內(nèi)切于5種正多面體，發(fā)現(xiàn)土星——正立方體——木星——正四面體——火星——正十二面體——地球——正二十面體——金星——正八面體——水星1596年出版《宇宙的神秘》(MysteriumCosmographicum),受第谷欣賞。2．行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)1600年2月赴布拉格。1601年接受第谷臨終托付。首先研究地球在軌道上的運(yùn)動(dòng)速度變化。得出結(jié)果：在相同的時(shí)間里，太陽到地球的連線掃過的面積相等。推廣為行星運(yùn)動(dòng)第二定律，即面積定律。然后推算火星軌道，發(fā)現(xiàn)有8′誤差，改用橢圓軌道則符合，于是作出結(jié)論：火星在橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng)，太陽位于其中一個(gè)焦點(diǎn)上。推廣為行星運(yùn)動(dòng)第一定律，即橢圓定律。1609年出版《新天文學(xué)》（AstronomiaNova）,公布一、二定律。1609－1619期間繼續(xù)研究，最后發(fā)現(xiàn)：行星到太陽的平均距離的立方與其公轉(zhuǎn)周期的平方成正比。這是行星運(yùn)動(dòng)第三定律，又稱調(diào)和定律。用公式表示為：R13／T12＝R23／T22。1619年出版《宇宙的和諧》(HarmoniceMundi),公布第三定律。1617－1621年間，分三部分出版《哥白尼天文學(xué)概要》(EpitomeAstronomi?Copernican?)。3．其他成就1604年發(fā)現(xiàn)“開普勒新星”。1611年出版《折光學(xué)》（Dioptrice）。1627年出版《魯?shù)婪蛐潜怼?Tabul?Rudolphin?)。探討了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的物理原因。研究大氣折射、彗星運(yùn)動(dòng)、水星凌日。

第八講早期的天文望遠(yuǎn)鏡及其觀測(cè)成就一、天文望遠(yuǎn)鏡問世1．望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明1608年荷蘭眼鏡商利帕席(H.Lippershey,約1570－1619)發(fā)明。2．伽利略和他的天文望遠(yuǎn)鏡伽利略（GalileoGalilei,1564—1642）1564年2月15日生于意大利的比薩（Pisa）。17歲入比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)。25歲任教。28歲到帕多瓦大學(xué)任教。1609年（45歲）制成天文望遠(yuǎn)鏡。二、伽利略的發(fā)現(xiàn)1．觀測(cè)月亮1609年12月。發(fā)現(xiàn)“海”、山脈、環(huán)形山等。畫首張?jiān)旅鎴D。2．觀測(cè)恒星亮度增加，數(shù)量增多。昴星團(tuán)。銀河。3．觀測(cè)行星1610年1月7日開始用望遠(yuǎn)鏡觀看木星。發(fā)現(xiàn)4顆伽利略衛(wèi)星。1610年出版《星際使者》(SidereusNuncius)。同年赴佛羅倫薩。1610年8月觀看金星。稱：“愛神的母親具有迪雅娜的形狀”。4．觀測(cè)太陽1610年末開始觀測(cè)太陽。發(fā)現(xiàn)太陽黑子和太陽自轉(zhuǎn)。1613年出版《關(guān)于太陽黑子的書信》（LetereSulleMacchieSolari）。伽利略的工作開創(chuàng)了望遠(yuǎn)鏡天文學(xué)的時(shí)代。三、關(guān)于《兩大世界體系的對(duì)話》1632年2月于佛羅倫薩出版《關(guān)于托勒玫和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》(DialogoSopreiDueMassimiSistemidelMondo,TolemaicoeCopernicano)。化8年寫成。書中三位主人公Salviati（作者化身）、Sagredo（作者朋友）和Simplicio（地心說者），討論4方面問題：（1）天與地是否存在根本區(qū)別；（2）地球是否在自轉(zhuǎn)；（3）地球繞太陽還是太陽繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)；（4）潮汐現(xiàn)象。1633年春上宗教法庭。6月被迫“悔罪”，被判終身監(jiān)禁。1634年至阿切特里，軟禁至1642年1月8日逝世。四、17世紀(jì)的天文望遠(yuǎn)鏡及其觀測(cè)成就1．開普勒式望遠(yuǎn)鏡1611年開普勒出版《光學(xué)》。2．早期望遠(yuǎn)鏡的色差什么是色差？早期如何克服色差？（1）采用長(zhǎng)焦距望遠(yuǎn)鏡1673年波蘭天文學(xué)家赫維留斯(J.Hevelius,1611—1687)制成了46m長(zhǎng)的望遠(yuǎn)鏡。法國(guó)天文學(xué)家G．D．卡西尼(G.D.Cassini,1625—1712)的望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)41.5m。荷蘭物理學(xué)家兼天文學(xué)家惠更斯(C.Hyugens,1629—1695)的望遠(yuǎn)鏡焦距37m。（2）牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡1668年牛頓制成第一架反射望遠(yuǎn)鏡。3．赫維留斯和里喬利的月面圖1647年赫維留斯出版專著《月面圖》。意大利天文學(xué)家里喬利(G.Riccioli,1598—1671)描繪月面圖。4．惠更斯的發(fā)現(xiàn)1655年惠更斯發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六（Titan）。1656年3月發(fā)現(xiàn)土星光環(huán)。用字謎宣布：aaaaaaacccccdeeeeeghiiiiiiillllmmnnnnnnnnnooooppqrrstttttuuuuu。1659年出版《土星系》(SystemaSaturnium),確認(rèn)發(fā)現(xiàn)：Annulocingitur,tenui,plano,nusquamcohaerente,adeclipticaminclinato。意思是：有環(huán)圍繞，環(huán)薄而平，沒有一處與（土星）本體相連，而與黃道斜交。5．卡西尼的發(fā)現(xiàn)1664年G.D.卡西尼發(fā)現(xiàn)木星帶紋和大紅斑。測(cè)定木星自轉(zhuǎn)周期。觀測(cè)木星凌木。1666年測(cè)定火星自轉(zhuǎn)周期為24h40m(今值為24h37m)。1668年編制木衛(wèi)星歷表（導(dǎo)致羅默測(cè)定光速）。1673年測(cè)太陽視差為9.5″，相應(yīng)于日地距離1．4億km。1675年發(fā)現(xiàn)土星環(huán)縫，推測(cè)光環(huán)構(gòu)成。6．羅默測(cè)定光速丹麥天文學(xué)家羅默(O.C.R?mer,1644—1710)于1672年起在巴黎天文臺(tái)觀測(cè)木星對(duì)木衛(wèi)一的掩食。1676年宣布光穿過地球軌道直徑需時(shí)22分鐘（今測(cè)值16分38秒）。由此算得光速約25萬km／sec，意義重大。

第九講萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)牛頓生平簡(jiǎn)介牛頓（IsaacNewton,1642－1727）1642年12月25日（新歷1643年1月4日）出生于英國(guó)林肯郡沃爾斯索普村。12歲進(jìn)格蘭瑟姆文科中學(xué)。18歲進(jìn)劍橋大學(xué)三一（Trinity）學(xué)院學(xué)數(shù)學(xué)。24歲進(jìn)入該校教師團(tuán)。25歲獲碩士學(xué)位。26歲任數(shù)學(xué)教授職位。60歲（1703年）起任英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。1727年3月20日（新歷3月31日）逝世。牛頓在科學(xué)史上是一位劃時(shí)代的人物，樹立了一個(gè)里程碑。發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的背景16世紀(jì)前亞里士多德的見解。1586年比利時(shí)力學(xué)家斯臺(tái)文（S．Stevin,1548－1620）的發(fā)現(xiàn)。伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)和拋射體運(yùn)動(dòng)的研究。區(qū)分速度和加速度的概念。開普勒探討太陽驅(qū)動(dòng)行星。1659年惠更斯由單擺擺動(dòng)得圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律：向心加速度與速度平方成正比與距離成反比。（于1673年發(fā)表）。j＝V2／R（1）1673年后英國(guó)科學(xué)家胡克(R.Hooke,1635—1702)、哈雷（E．Halley,1656－1742）和雷恩（C.Wren，1632—1723）討論太陽引力與行星距離關(guān)系。行星1和行星2據(jù)開普勒第三定律滿足：T22／T12＝R23／R13（2）用行星的軌道速度為V1＝2πR1／T1，V2＝2πR2／T2，上式代入（1）得j1／j2＝R1／R2·T22／T12（2）式代入上式得：j1／j2＝R12／R22（3）（3）式表明：太陽引力與距離平方成反比。（1679）。牛頓的研究拋射體繞地球的運(yùn)動(dòng)月球繞地球的運(yùn)動(dòng)V＝2πR／TR＝384400km,T=27．32天j＝V2／R＝4π2R／T2（4）j＝0.27cm/s2月球處地球重力加速度a，地面重力加速度為g：g/a＝r2/R2（5）g＝981cm／s2，r＝6371kma＝0．27cm／s2。行星繞日運(yùn)動(dòng)的推廣牛頓用流量和流數(shù)理論（即微積分）作計(jì)算，推導(dǎo)出太陽對(duì)行星的引力與行星離太陽的距離平方成反比。1685年用流量和流數(shù)理論證明等密度球?qū)忧蝮w相當(dāng)于質(zhì)量集中于質(zhì)心。1687年出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（Philosophi?NaturalisPrincipiaMathematica），提出完整的萬有引力定律。太陽系天體的軌道證明在萬有引力作用下，軌道是圓錐曲線。論證并修正了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律T12（M+m1）R13T22（M+m2）R23（6）一些重要天文現(xiàn)象的解釋（i）行星繞軸自轉(zhuǎn)成為扁球體。(ii)歲差的成因。(iii)潮汐的成因。4．牛頓成就原因簡(jiǎn)析異常勤奮，繼承前人成果。牛頓說：“如果說我比笛卡爾看得遠(yuǎn)一點(diǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟??！笨茖W(xué)的研究方法。繼承培根（F．Bacon,1561—1626）重視歸納法的傳統(tǒng)。二、萬有引力定律的證實(shí)哈雷彗星回歸的預(yù)言1705年哈雷發(fā)表《彗星天文學(xué)概論》，以萬有引力定律計(jì)算歷史上24顆彗星軌道。發(fā)現(xiàn)1682、1607、1531的彗星軌道根數(shù)幾乎相同。預(yù)言1758回歸。孤立大山的引力使鉛垂線偏轉(zhuǎn)1774年格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)馬斯基林（N.Maskelyne,1732—1811）測(cè)蘇格蘭希哈里恩山南北緯度差。天文觀測(cè)值為54.6″，大地測(cè)量為42.94″。證實(shí)大山的引力使鉛垂線偏轉(zhuǎn)。萬有引力常數(shù)的測(cè)定萬有引力定律的表達(dá)式為F＝GMm/r21798年英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許（H．Cavendish,1731—1810）通過扭秤實(shí)驗(yàn)求得G。海王星的發(fā)現(xiàn)1781年由英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾（WilliamHerschel,1738—1822）發(fā)現(xiàn)了天王星。它的位置的理論值與觀測(cè)值產(chǎn)生偏差。1845年9月J．C．亞當(dāng)斯（J．C．Adams,1819—1892）算出未知行星軌道。先后向查利斯（J．Challis,1803—1882）和艾里（G.B.Airy,1801—1892）報(bào)告。1846年8月法國(guó)勒威耶（U.J．J．LeVerrier,1811—1877）發(fā)表“論使天王星失常的行星，它的質(zhì)量、軌道和現(xiàn)在位置的決定”。9月寫信給柏林天文臺(tái)的伽勒（J.G.Galle,1812—1910）。9月23日發(fā)現(xiàn)。被命名為海王星。證實(shí)了哥白尼日心體系和萬有引力定律。對(duì)恒星暗伴星的預(yù)言和發(fā)現(xiàn)1834年貝塞爾（F.W.Bessel,1784—1846）發(fā)現(xiàn)天狼星自行不是直線，預(yù)言有伴星。1840年發(fā)現(xiàn)南河三亦然。1862年A.G.克拉克（A.G.Clark，1832－1897）發(fā)現(xiàn)天狼星暗伴星。1892年，舍伯爾（J.M.Sch?berle,1853—1824）發(fā)現(xiàn)南河三暗伴星。證實(shí)萬有引力定律適用于恒星世界。

第十講康德和拉普拉斯的星云說早期的太陽系起源說和形而上學(xué)的自然觀1．笛卡爾的太陽系起源的渦動(dòng)說1644年法國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家笛卡爾（R.Descartes,1596—1650）在其《哲學(xué)原理》（PrincipiaPhilosophi?）一書中提出太陽系起源的渦動(dòng)學(xué)說。此學(xué)說在思想上具有進(jìn)步性，在學(xué)術(shù)上有局限性。2．牛頓關(guān)于太陽系起源的考慮1692年12月和1693年1月牛頓在致本特利主教的兩封信中提出關(guān)于太陽、恒星和行星形成和開始運(yùn)動(dòng)的設(shè)想。認(rèn)為是上帝的有意設(shè)計(jì)和給予的“第一次推動(dòng)”。3．布封的太陽系形成學(xué)說1745年法國(guó)動(dòng)物學(xué)家布封（G.L.L.Buffon,1707—1788）提出太陽系形成學(xué)說，認(rèn)為曾經(jīng)有一個(gè)彗星掠碰太陽，形成了太陽系。4．17－18世紀(jì)形而上學(xué)自然觀的特點(diǎn)自然界絕對(duì)不變天文學(xué)上。生物學(xué)上。瑞典博物學(xué)家林耐（C.Linnaeus,1707—1778）.哲學(xué)上的目的論宇宙不變論最后必然導(dǎo)致神學(xué)。二、康德的太陽系星云假說康德(I.Kant,1724—1804),德國(guó)哲學(xué)家。1754年提出潮汐摩擦導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)變慢。與形而上學(xué)思想對(duì)立，體現(xiàn)天體發(fā)展變化。1755年發(fā)表《自然通史和天體論》（AllgemeineNaturgeschichteundTheoriedesHimmels）(又譯《宇宙發(fā)展史概論》)。提出了太陽系起源的星云說。批判了牛頓的“第一推動(dòng)”和神創(chuàng)論，表達(dá)了樸素辯證法觀點(diǎn)：（1）關(guān)于物質(zhì)的必然的、自己運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)；（2）關(guān)于引力相互作用的觀點(diǎn)；（3）關(guān)于宇宙在空間和時(shí)間上無限性的觀點(diǎn)；（4）關(guān)于事物的發(fā)生、發(fā)展和滅亡的普遍規(guī)律的觀點(diǎn)；（5）關(guān)于人類是物質(zhì)發(fā)展到一定階段上的產(chǎn)物的觀點(diǎn)。這是自然觀的一場(chǎng)革命。三、拉普拉斯的太陽系起源的星云說法國(guó)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家拉普拉斯（P.S.Laplace,1749—1827)在1796年出版《宇宙體系論》提出太陽系起源的星云說。比康德的假說更進(jìn)步：（1）運(yùn)用角動(dòng)量守恒原理，避免斥力概念。（2）提出溫度變化，為天體演化開創(chuàng)新起點(diǎn)。（3）排斥上帝的作用。四、星云說的歷史意義突破了形而上學(xué)的宇宙觀。在天文學(xué)上開創(chuàng)了一個(gè)新領(lǐng)域——天體演化學(xué)。

第十一講恒星距離的測(cè)定和奠基期的天體力學(xué)恒星距離的測(cè)定1．斯特魯維的工作俄國(guó)天文學(xué)家B.Я.斯特魯維（B.Я.Струве,1793—1864)于1836年用24cm消色差望遠(yuǎn)鏡對(duì)織女星（αLyr）和近旁的一顆10．5等星作相對(duì)觀測(cè)，測(cè)得視差為0.125″(今值0.121″)。2．貝塞爾的工作德國(guó)天文學(xué)家貝塞爾（F.N.Bessel,1784—1846）選天鵝座61（61Syg）為觀測(cè)目標(biāo)，以兩顆距離8′和12′的暗星為參照星。1838年發(fā)表視差值0．314″（今值0.294″）。3．亨德森的工作英國(guó)天文學(xué)家亨德森（T.Henderson,1798—1844）,在1831－1833期間測(cè)量半人馬座α（αCen），1839年歸算處理，宣布視差1.16″(今值0.76″)。4.恒星距離測(cè)定的意義①破除對(duì)日心體系責(zé)難；②開創(chuàng)對(duì)恒星世界探索。二、經(jīng)典天體力學(xué)及其基礎(chǔ)1．經(jīng)典天體力學(xué)的對(duì)象和方法2．經(jīng)典天體力學(xué)的力學(xué)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1687年牛頓出版巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。17世紀(jì)下半葉牛頓和德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨（G.W.Leibniz,1646—1716）各自獨(dú)立創(chuàng)立了微積分。18世紀(jì)中葉歐拉和拉格朗日等人創(chuàng)立了分析力學(xué)。三、歐拉的工作瑞士數(shù)學(xué)家兼力學(xué)家歐拉（L.Euler,1707—1783）。1744年出版《行星和彗星的運(yùn)動(dòng)理論》。這是經(jīng)典天體力學(xué)的第一部著作。1．月球運(yùn)動(dòng)理論1753年提出第一個(gè)較完整的月球運(yùn)動(dòng)理論。1772年提出改進(jìn)的月球運(yùn)動(dòng)理論。2．創(chuàng)立攝動(dòng)理論行星運(yùn)動(dòng)=太陽引力作用（開普勒運(yùn)動(dòng)）+攝動(dòng)軌道根數(shù)變化1748－1752年期間，歐拉在研究木星和土星的相互攝動(dòng)時(shí)首創(chuàng)根數(shù)變易法。四、拉格朗日的工作拉格朗日(J.L.Lagrange,1736—1813)法國(guó)數(shù)學(xué)家兼力學(xué)家。1788年刊布巨著《分析力學(xué)》。1.太陽系穩(wěn)定性問題的研究1774－1776討論了行星軌道的半長(zhǎng)軸a和偏心率e是否有長(zhǎng)期攝動(dòng)。證明a的變化是周期的。建立拉格朗日方程組，探討三體問題的解發(fā)展了歐拉的根數(shù)變易法，導(dǎo)出在攝動(dòng)力作用下行星軌道根數(shù)隨時(shí)間變化的微分方程組。以此研究三體問題，推動(dòng)了此問題的研究。求出了平面圓型限制性三體問題的特解，得到5個(gè)平動(dòng)解。1906年沃爾夫（M.Wolf,1863—1932）發(fā)現(xiàn)脫羅央群和希臘群小行星。五、拉普拉斯的工作1．關(guān)于行星軌道的周期變化1773年證明木星和土星的軌道具有周期性。給出拉普拉斯定理。2．《天體力學(xué)》的出版1799－1825年出版5卷16冊(cè)《天體力學(xué)》（MécaniqueCeleste）。是天體力學(xué)的奠基工作。六、其他的重要工作1．達(dá)朗貝爾的工作法國(guó)數(shù)學(xué)家達(dá)朗貝爾（J.L.D'Alembert,1717—1783）于1749年用天體力學(xué)方法建立歲差、章動(dòng)理論。2．克雷洛的工作法國(guó)數(shù)學(xué)家兼力學(xué)家克雷洛(A.-C.Clairaut,1713—1765)。在月球運(yùn)動(dòng)理論的創(chuàng)立和天體形狀和自轉(zhuǎn)理論的創(chuàng)立上有重要貢獻(xiàn)。3．高斯的工作德國(guó)數(shù)學(xué)家兼天文學(xué)家高斯（J.G.F.Gauss,1777—1855），率先開展小行星運(yùn)動(dòng)研究。創(chuàng)立用三次觀測(cè)決定天體運(yùn)動(dòng)軌道的計(jì)算方法。1794年發(fā)明最小二乘法后應(yīng)用于軌道計(jì)算。1809年出版《天體按照?qǐng)A錐曲線運(yùn)動(dòng)的理論》。4．亞當(dāng)斯和勒威耶的工作兩人獨(dú)立發(fā)現(xiàn)海王星。勒威耶修訂行星理論，編算行星表。發(fā)現(xiàn)水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)反常，實(shí)際值大于理論值38″／世紀(jì)（今值43″／世紀(jì)）。17世紀(jì)末到19世紀(jì)上半葉，天體力學(xué)誕生并取得重要成就。使天文學(xué)從單純描述天體的視位置和幾何關(guān)系進(jìn)入到研究天體的相互作用，即從單純的天體狀態(tài)進(jìn)入到研究天體運(yùn)動(dòng)原因。這是人類認(rèn)識(shí)宇宙的一次重大飛躍。

第十二講銀河系概念的初步確立一、關(guān)于恒星系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的演進(jìn)1．從古希臘到伽利略關(guān)于“恒星天”的觀念。15世紀(jì)中葉古薩的尼古拉大主教。16世紀(jì)下葉英國(guó)學(xué)者迪格斯，意大利學(xué)者布魯諾。17世紀(jì)初意大利科學(xué)家伽利略。2．恒星自行的發(fā)現(xiàn)和距離的估計(jì)1717年英國(guó)天文學(xué)家哈雷把天狼（αCMa）、大角（αBoo）、南河三（αCMi）等恒星的位置與古希臘測(cè)定的位置比較發(fā)現(xiàn)恒星自行。1727年英國(guó)天文學(xué)家布拉德雷（J.Bradley,1693—1762）發(fā)現(xiàn)光行差，在之后的測(cè)量中發(fā)現(xiàn)恒星與地球的距離應(yīng)大于6－8光年。3．關(guān)于銀河系的假設(shè)（1）18世紀(jì)20至30年代，瑞典哲學(xué)家斯維登堡（E.Swedenborg,1688—1772）最早推測(cè)銀河系是宇宙中完整的力學(xué)體系。（2）1750年英國(guó)天文學(xué)家賴特（T.Wright,1711—1786）提出銀河系概念及其形狀（《新穎的宇宙理論或新宇宙假設(shè)》）。（3）1755年康德在《自然通史和天體論》中發(fā)展了賴特的思想。（4）1761年德國(guó)學(xué)者朗伯（J.H.Lambert,1728—1777）出版《宇宙論書簡(jiǎn)》，對(duì)恒星世界結(jié)構(gòu)提出無限階梯式的宇宙模型。二、赫歇爾家族的工作英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾（F.W.Herschel,1738—1822）.卡羅琳·赫歇爾（C.L.Herschel,1750—1848）。約翰·赫歇爾（J.Herschel,1792—1871）。1．太陽系本動(dòng)的發(fā)現(xiàn)1783年威廉·赫歇爾考察7顆亮星：天狼（αCMa）、北河二（αGem）、北河三（βGem）、南河三（αCMi）、軒轅十四（αLeo）、大角（αBoo）、河鼓二（αAql）的自行。發(fā)現(xiàn)太陽向武仙座方向的本動(dòng)。同年又用14顆恒星的自行，求出太陽本動(dòng)方向在武仙座λ附近空間。1837年德國(guó)天文學(xué)家阿格蘭德（F.W.A.Argelander,1799—1875）用390顆恒星自行獲類似結(jié)果。2．銀河系結(jié)構(gòu)的研究（1）工具——自制46cm的反射望遠(yuǎn)鏡。（2）方法——取樣統(tǒng)計(jì)法。共作1083次觀測(cè)，一共數(shù)683個(gè)取樣天區(qū)中的117600顆恒星。（3）假定宇宙空間的透明性；②恒星分布的均勻性；③恒星光度的一致性。（4）結(jié)論1785年獲得一幅扁而平、輪廓參差，太陽居中的銀河系結(jié)構(gòu)圖。（5）意義首次由觀測(cè)證實(shí)了恒星構(gòu)成銀河系；②開創(chuàng)了天文學(xué)的新分支——恒星天文學(xué)。（6）局限3．威廉·赫歇爾成就的原因①全力改進(jìn)儀器設(shè)備；②驚人毅力和極度勤奮；③深入思考，目的明確；④卡羅琳·赫歇爾的幫助。4．約翰·赫歇爾在南天的工作1883年11月到南非好望角建觀測(cè)站。1834－1838年觀測(cè)雙星、星團(tuán)和星云，同時(shí)統(tǒng)計(jì)了3000個(gè)選區(qū)的68948顆恒星，證實(shí)了其父結(jié)論。1849年約翰·赫歇爾出版《天文學(xué)綱要》。1859年（咸豐九年）在我國(guó)由天文學(xué)家李善蘭與傳教士偉烈亞力合作翻譯出版，譯名《談天》。近代天文學(xué)傳入我國(guó)。銀河系概念的初步確立是人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)史上一個(gè)重大里程碑。從此，人們的眼界從狹小的太陽系擴(kuò)展到浩瀚的恒星世界，視野大為開闊。是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)整個(gè)宇宙的一個(gè)階梯。

第十三講天體物理學(xué)的誕生天體物理學(xué)研究的對(duì)象：天體的物理性質(zhì)（溫度、光度、壓力、密度、磁場(chǎng)等）的狀況及其機(jī)制以及化學(xué)組成。1825制法國(guó)哲學(xué)家孔德(A.Comte,1798—1857)在《實(shí)證哲學(xué)講義》中斷言：“恒星的化學(xué)組成是人類絕不能得到的知識(shí)?！碧祗w物理學(xué)誕生以天體分光學(xué)、天體光度學(xué)和天體照相學(xué)應(yīng)用于天文學(xué)為標(biāo)志。一、太陽光的分解1666年牛頓用三棱鏡分解白光。1802年英國(guó)物理學(xué)家沃拉斯頓（W.H.Wollaston,1766—1828）在棱鏡前加狹縫觀測(cè)太陽，在彩帶上發(fā)現(xiàn)暗線。1814年德國(guó)光學(xué)家夫瑯和費(fèi)（J.Fraunhofer,1787—1826）制成第一臺(tái)分光鏡，研究太陽光譜，發(fā)現(xiàn)夫瑯和費(fèi)線。1853年瑞典天文學(xué)家埃斯特羅姆(A.J.?ngstr?m,1814—1874)發(fā)現(xiàn)灼熱氣體產(chǎn)生的發(fā)射線，就是太陽光譜中的吸收線。二、光譜分析術(shù)的發(fā)明1858－1859年德國(guó)化學(xué)家本生（R.W.E.Bunsen,1811—1899)與基爾霍夫(G.R.Kirchoff,1824—1887)合作，發(fā)現(xiàn)根據(jù)光譜判斷元素的方法——光譜分析術(shù)。三、基爾霍夫定律的發(fā)現(xiàn)基爾霍夫以實(shí)驗(yàn)探索太陽光譜中夫瑯和費(fèi)線的本質(zhì)，從而發(fā)現(xiàn)了基爾霍夫定律。這是認(rèn)識(shí)太陽和恒星大氣化學(xué)成分的準(zhǔn)則。四、氦的發(fā)現(xiàn)1868年8月18日法國(guó)天文學(xué)家讓桑(P.Jansen,1824—1907)研究了日全食時(shí)日珥的光譜，發(fā)現(xiàn)一條橙黃色的明線。同年10月英國(guó)天文學(xué)家洛基爾(J.Lockyer,1836—1920)也有同一發(fā)現(xiàn)。他們都報(bào)告了法國(guó)科學(xué)院。1869年洛基爾認(rèn)為此譜線來自一種新元素，命名為氦(helium,來源于希臘神話中太陽神Helios)。1895年英國(guó)化學(xué)家雷姆塞(W.Ramsay,1852—1916)在地球上發(fā)現(xiàn)這一元素。氦的發(fā)現(xiàn)證明天體分光術(shù)的巨大成功。五、恒星光譜的分光觀測(cè)1．恒星光譜的觀測(cè)和初步分類1859年英國(guó)的哈金斯(W.Huggins,1824—1910)在20cm望遠(yuǎn)鏡上安裝高色散分光鏡觀測(cè)亮星光譜。1863年意大利的塞奇(A.Secchi,1818—1878)用低色散的分光鏡觀測(cè)大量恒星。1868年提出分為4類的光譜分類法，分類了4000顆恒星。①白色星，光譜中只有幾條氫的吸收線；②黃色星，光譜同太陽光譜；③橙色星和紅色星，光譜里有明暗相間的暗帶；④暗紅色星。2．恒星光譜的譜線位移1842年奧地利物理學(xué)家多普勒(J.C.Doppler,1803—1853)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)時(shí)振動(dòng)波長(zhǎng)改變?chǔ)う耍溅恕／VSVS為聲速或光速，V為源運(yùn)動(dòng)速度，λ為無運(yùn)動(dòng)振動(dòng)波長(zhǎng)。這被稱為多普勒效應(yīng)。1868年哈金斯根據(jù)恒星光譜的譜線位移測(cè)出天狼星視向速度。視向速度測(cè)量帶來許多重要的天文發(fā)現(xiàn)，如：分光雙星、新星和超新星的爆發(fā)、天體和天體系統(tǒng)的自轉(zhuǎn)、可觀測(cè)宇宙的膨脹等。六、天體測(cè)光術(shù)的發(fā)明和發(fā)展1．恒星亮度的目視測(cè)量BC2世紀(jì)古希臘天文學(xué)家依巴各首次估計(jì)恒星視星等。1782年英國(guó)業(yè)余天文學(xué)家古德里克(J.Goodricke,1764—1786)發(fā)現(xiàn)變星大陵五(βPer)的光變周期。1785年和1786年又先后發(fā)現(xiàn)兩顆變星造父一(δOph)和漸臺(tái)二(βLyr)。開創(chuàng)變星光度測(cè)量。1852－1859年阿格蘭德和匈費(fèi)爾德(E.Sch?nfeld,1828—1891)測(cè)恒星位置并估計(jì)星等，1863年刊布BD星表。1875－1884年匈費(fèi)爾德測(cè)南天星空，1886年刊布SD星表。兩星表包含457，874顆星。是目視方法估計(jì)星等最宏偉工作。2．普森公式19世紀(jì)上半葉德國(guó)生理學(xué)家費(fèi)希內(nèi)爾(G.T.Fechner,1807—1887)推出“感覺度隨刺激度的對(duì)數(shù)變化”。1856年英國(guó)天文學(xué)家普森(N.R.Pogson,1829—1891)建立了光度與星等間的基本關(guān)系式：m1－m2＝－2．5lgE1／E2。普森公式為星等與光度之間建立了定量關(guān)系，為科學(xué)的測(cè)光工作打下基礎(chǔ)。3．目視光度計(jì)的發(fā)明（1）偏振光度計(jì)。1859年德國(guó)天文學(xué)家澤爾納(J.K.F.Z?llner,1834—1882)發(fā)明。1861年刊布266顆亮星光度星表。（2）光劈光度計(jì)。英國(guó)天文學(xué)家普里恰爾特(C.Pritchard,1808—1893)發(fā)明。1885年刊布2784顆星光度星表。從理論上和實(shí)測(cè)上開創(chuàng)了科學(xué)的光度學(xué)。七、天體照相術(shù)的應(yīng)用1．照相術(shù)的發(fā)明和發(fā)展1827年法國(guó)藝術(shù)家尼普斯(J.N.Nipce,1765—1833)拍得人類歷史上第一張照片。19世紀(jì)30年代法國(guó)藝術(shù)家達(dá)蓋爾(L.J.M.Daguerre,1789—1851)發(fā)明用碘化銀作底板的照相術(shù)。此后，約翰·赫歇爾發(fā)明定影術(shù)。1851年英國(guó)攝影師斯科特-阿切爾(F.Scatt-Archer,1813-1857)發(fā)明珂珞酊濕片法。1871年英國(guó)化學(xué)家馬多克斯(R.L.Maddox,1816—1902)發(fā)明明膠干板。后來有人提出底片敏化法。德國(guó)化學(xué)家沃格爾(H.W.Vogel,1834—1898)發(fā)明擴(kuò)展光譜響應(yīng)。2．照相術(shù)用于拍攝天體1840年美國(guó)化學(xué)家約翰·德雷珀（JohnDraper,1811-1882）拍月亮得第一張?zhí)煳恼掌?，?biāo)志天體攝影時(shí)代開始。1896年法國(guó)物理學(xué)費(fèi)佐(A.-H