天文基礎(chǔ)知識

天文基礎(chǔ)知識歸納整理：魏建雄古人將天上的恒星分成三桓二十八宿，二十八宿又被分成四象，每象七宿.三桓是靠近天頂附近的區(qū)域，四象是黃道附近的也就是四方的.再加上太陽、太陰（月亮）和金木水火土五個行星。這就組成了中國的星空觀。三桓：三垣星是圍繞著北極和比較靠近頭頂天空的星象.分為紫微、太微、天市三區(qū)，二十八星：是古代中國將黃道和天赤道附近的天區(qū)劃分為的二十八個區(qū)域。根據(jù)二十八星宿出現(xiàn)的方位，分為青龍、朱雀、白虎、玄武四象。東方蒼龍：角宿，亢宿，氐宿，房宿，心宿，尾宿，箕宿。北方玄武：斗宿，牛宿，女宿，虛宿，危宿，室宿，壁宿。西方白虎：奎宿，婁宿，胃宿，昴宿，畢宿，觜宿，參宿。南方朱雀：井宿，鬼宿，柳宿，星宿，張宿，翼宿，軫宿。黃道十二星宮：太陽視運動經(jīng)過12個星座稱十二宮，大約每個月經(jīng)過一宮，（12個星座大小一同，12個宮則平均占30度）（黃道：太陽在天球上視運動的軌道）春:雙魚宮白羊?qū)m金牛宮 夏:雙子宮巨蟹宮獅子宮秋:室女宮天秤宮天蝎宮 冬:人馬宮摩羯宮寶瓶宮月地距離：38.4萬千米（平均） 日地距離：15,000萬千米（AU）最近的恒星是半人馬座的比鄰星：距離地球4.3光年銀河系中最遠(yuǎn)的恒星：8萬光年最近的星系（大、小麥哲倫星云）仙女星系：220萬光年遠(yuǎn)距離星系：幾億光年?上百億光年北極星變遷的原因一一地軸進動地球是橢球體，并斜著身子繞太陽公轉(zhuǎn)，太陽和月球的引力對地球赤道隆起的部分產(chǎn)生一個力矩，導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)軸繞黃極作緩慢的圓錐運動（黃極是地球軌道平面的法線方向），約2.6萬年繞黃極轉(zhuǎn)一周北極星的變遷?，F(xiàn)在是小熊座a（北極星），公元前3000年是天龍座右樞，公元14000年將是織女星。仙女座肉眼可見，仙女座大星云是人類認(rèn)識的第一個銀河系以外的星系獵戶座主星a參宿四，紅超巨星大犬座天狼星，全天最亮的恒星，其是雙星系統(tǒng)，伴星是第一顆白矮星。（千Tin】7E'（天底）金牛座昴星團（（千Tin】7E'（天底）地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致整個星空從東向西圍繞我們運轉(zhuǎn)一周，恒星每小時自西向東運行15度，4分鐘1度；地球繞太陽的公轉(zhuǎn)，每年365天轉(zhuǎn)一周（360度）每天約移動1度，這導(dǎo)致恒星每天大約提前4分鐘升出地平線，或者過中天。赤道坐標(biāo)系基本圈：赤道、緯圈、經(jīng)圈、子午圈點基本點：北天極（南天極）春分點（3月21日）第一赤道坐標(biāo)系（時角坐標(biāo)系）時角從子午圈起算，順時針，時角隨觀測地不同、時間不同而變化。第二赤道坐標(biāo)系（赤道坐標(biāo)系）赤經(jīng)從春分點起算，逆時針，赤經(jīng)不隨觀測地及時間而變化。赤經(jīng)參考點：春分點春分點在天球上的視位置和恒星一樣也作周日運動，所以與恒星的距離不變坐標(biāo)值不隨時間變化，和觀測地位置無關(guān)。在北極（南極）地區(qū)地平圈與天赤道平行，所有天體的周日平行圈與地平圈、天赤道平行，所有的北天（南天）的天體都圍繞著北（南）天極轉(zhuǎn)圓圈。永不下落。所有的南（北）天的天體都看不到在地球赤道地區(qū)：地平圈與天赤道垂直，所有天體的周日平行圈都與地平圈垂直沒有永遠(yuǎn)不會落到地平線以下的星，也沒有永不升起的星星南天和北天的天體都可以觀測。距離單位天文單位： 太陽和地球之間的距離約1億5千萬公里，稱為1個“天文單位”光年： 光1年走的距離（大約10萬億公里）秒差距（pc）：1秒差距等于3.26光年注：1秒差距的定義（見右圖）：對1個天文單位的距離（日地距離）視差為1角秒時的距離為1秒差距（pc）1 yr"秒差距約等于3.26光年或30萬億公里恒星距離和恒星視差成反比恒星距離越遠(yuǎn)，它的視差越小TOC\o"1-5"\h\z恒星越近，視差越大 I距離（秒差距）=1/視差（角秒 丁、視星等公元前2世紀(jì)古希臘希帕恰斯首先用肉眼估計了星的亮度，按明暗程度分成6 I等級，星的亮度越大，星等越小。肉眼能見到的約有6000顆恒星。星等按等差級數(shù)增加，亮度按等比級數(shù)減小。1等星比6等星大約亮100倍，相鄰2個星等的亮度差2.512倍（視星等不是恒星真實發(fā)光能力，有的星發(fā)光強度大，可看起來暗（距離遠(yuǎn)），可有的星發(fā)光強度不大，但看起來亮（距離近））取零星等的亮度（E）為單位普森公式：m=-2.5X1gE絕對星等把恒星移到10秒差距（32.6光年）處，再比較它們的亮度（目視星等），其目視星等叫做絕對星等。（相等的距離）視星等和絕對星等的關(guān)系：M=m+5-51ogD（m表示目視星等，M表示恒星的絕對星等，D表示恒星的距離（以秒差距為單位），由D和m算出恒星的絕對星等M。）如：天狼星的視星等是-1.45等，距離為2.7秒差距，絕對星等+1.5等。太陽離我們最近，看起來光輝奪目，它的目視星等達到-26.7等，絕對星等才只有+4.83等。24恒星的光度和亮度光度L（luminosity）:天體在單位時間內(nèi)輻射的總能量，是恒星的固有量，單位：爾格/秒亮度F（brightness）:在地球上單位時間單位面積接收到的天體的輻射量。亮度的大小取決于三個因素：天體的光度、距離和星際物質(zhì)對輻射的吸收和散射。光度和體積、溫度的關(guān)系恒星的光度由其溫度和表面積決定，溫度愈高光度愈大。表面積愈大光度也愈大。光度大的恒星叫做巨星，光度比巨星更強的叫超巨星，光度小的稱為矮星。光度大的巨星，體積也大。光度小的矮星，體積也小。25.測距法分光視差法測定出未知距離的恒星的特征譜線強度比率后就可求出絕對星等。再利用視星等、絕對星等和距離的關(guān)系式，求出恒星的距離。非常暗弱的恒星不可能獲得光譜資料，分光視差法失靈。造父變星法

1784年，發(fā)現(xiàn)仙王座D星是變星，我國叫做“造父一”。造父一最亮?xí)r是3.6等，最暗時是4.3等，周期性變化（5.37天）。后來發(fā)現(xiàn)的造父變星越來越多，成為一種類型一一造父型變星。造父變星的光變曲線：變化周期幾天至幾月。造父變星越亮光變周期越長測出一批知道距離的造父變星得到變光周期和絕對星等，得到造父變星的光變周期和絕對星等的關(guān)系曲線。利用這個關(guān)系就可以根據(jù)造父變星的光變周期，由關(guān)系式M=m+5-5lgr，算出造父變星的距離。紅移測距法方法多普勒效應(yīng)：恒星遠(yuǎn)離我們而去，使譜線產(chǎn)生紅移。星系和類星體都能測出其紅移量。紅移量=（觀測波長一真正波長）/真正波長=v/c可以求出視向速度Vr，再有Hubble定律哈勃定律 r哈勃于1928年測定40多個星系的紅移和距離，發(fā)現(xiàn)：視向速度（公里/秒）和距離（兆秒差距）成正比Vr=Hr（H是哈勃常數(shù)：50?100公里/（秒?兆秒差距）由Z可以求出距離r）三角視差法近處的恒星可以用三角測量法，在地球上利用三角測量法的困難地球上的基線太短，地球直徑1.3萬公里（1.3X10—9光年），最近恒星4.3光年角度太小無法測量但地球軌道提供3億公里基線，情況好轉(zhuǎn)，可用測恒星周年視差的方法估計距離周年視差觀測某一恒星，隔半年再觀測一次，由于地球繞太陽作軌道運動，我們是在相距2倍日地距離在基線兩端觀測這顆恒星的。結(jié)果可發(fā)現(xiàn)恒星在天球上的視位置會發(fā)生變化，也就是有視差。測量其視差，便可以得到距離。（見右圖）還有HR圖法，和超新星法。超新星法一一認(rèn)為某類超新星爆發(fā)時的光度是常值。例如最近根據(jù)Ia超新星爆發(fā)測量遙遠(yuǎn)星系的距離