天文學基礎知識天文學發(fā)展簡史

關于天文學基礎知識天文學發(fā)展簡史天文學的產(chǎn)生天文學：自然科學六大基礎學科之一，研究探索宇宙及其所包含的所有天體的本質，主要指天體在宇宙空間的位置、分布、物理狀態(tài)、化學組成、運動和演化過程的自然科學。天文學是一門具有悠久歷史的古老學科，它是隨著人類生產(chǎn)實踐活動的需要而產(chǎn)生與發(fā)展的。第2頁,共48頁，2024年2月25日，星期天天文學的產(chǎn)生對原始農牧民族來說，日出而作，日沒而息，晝夜的交替成了天然的時間計量單位。農牧業(yè)生產(chǎn)活動還隨寒來暑往，四季循環(huán)而變化。不同的季節(jié)、不同的地方出現(xiàn)不同的天象。觀察天象確定季節(jié)、位置、方向第3頁,共48頁，2024年2月25日，星期天古埃及：天狼星與太陽一起升起后不久，尼羅河水就開始泛濫。古希臘：每年日影最短的一天之后五十天是最適合航海的時候；昴星團在早晨掉進海里以后，暴風季節(jié)就要開始。古代中國：每年開始耕種時，“大火”（心宿二）在傍晚出現(xiàn)于東方。在三千年前設置了“火正”職位，專門觀測“大火”來確定季節(jié)與時令。二千多年前，用土圭定出了冬至與夏至，且最早測出了一年365.25天。春秋、秦漢時期，又定出了春分、秋分以及其他二十個節(jié)氣。第4頁,共48頁，2024年2月25日，星期天天文學及其發(fā)展史天文學是一門具有悠久歷史的古老學科，它的發(fā)展基本上可以分為古代、近代和現(xiàn)代三大階段。古代天文學現(xiàn)代天文學近代天文學第5頁,共48頁，2024年2月25日，星期天主要內容天文學的產(chǎn)生我國天文學的發(fā)展歷史及成就西方天文學發(fā)展歷史第6頁,共48頁，2024年2月25日，星期天古代天文學中國古代輝煌的天文學宇宙說星座：三垣四象二十八宿古代天文儀器及天文官史主要成就赤道坐標系太陽黑子和日食彗星、流星和隕星新星和超新星第7頁,共48頁，2024年2月25日，星期天宇宙學說蓋天說、渾天說和宣夜說蓋天說：第一個階段：天圓地方，假想天是個半球形的蓋子蓋住地面，人住在地上，星星在天上；第二個階段：基本假定是天地平行，其間相距八萬里。渾天說：天地具有蛋狀結構，地在中心，天在周圍。宣夜說：東漢時提出，認為天是空而無質，無窮無極，日、月、星辰浮于其中，或靜或動，積氣而成。第8頁,共48頁，2024年2月25日，星期天在我國有三垣、四象二十八宿之分，據(jù)《史記·天官書》記載：三垣是北天極周圍的三個區(qū)域，即紫微垣、太微垣、天市垣。四象分布于黃道和白道近旁，環(huán)天一周。每象各分七段，稱為“宿”，共計二十八宿。東方蒼龍之象：角宿、亢宿、氐宿、房宿、心宿、尾宿、箕宿。南方朱雀之象：井宿、鬼宿、柳宿、星宿、張宿、翼宿、軫宿。西方白虎之象：奎宿、婁宿、胃宿、昴宿、畢宿、觜宿、參宿。北方玄武之象：斗宿、牛宿、女宿、虛宿、危宿、室宿、壁宿。星座：三垣四象二十八宿第9頁,共48頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共48頁，2024年2月25日，星期天東方蒼龍之象：角宿、亢宿、氐宿、房宿、心宿、尾宿、箕宿。第11頁,共48頁，2024年2月25日，星期天南方朱雀之象：井宿、鬼宿、柳宿、星宿、張宿、翼宿、軫宿。第12頁,共48頁，2024年2月25日，星期天西方白虎之象：奎宿、婁宿、胃宿、昴宿、畢宿、觜宿、參宿。第13頁,共48頁，2024年2月25日，星期天北方玄武之象：斗宿、牛宿、女宿、虛宿、危宿、室宿、壁宿。第14頁,共48頁，2024年2月25日，星期天天體測量儀器： 渾儀、簡儀、仰儀、象限儀、地平經(jīng)緯儀、赤道經(jīng)緯儀、黃道經(jīng)緯儀時間測量儀器： 日晷、圭表、漏刻、沙漏中國古代天文儀器第15頁,共48頁，2024年2月25日，星期天渾儀簡儀赤道經(jīng)緯儀地平經(jīng)緯儀黃道經(jīng)緯儀紀限儀象限儀第16頁,共48頁，2024年2月25日，星期天朝代部門、官員朝代部門、官員秦太史令宋司天監(jiān)太史局天文院；司天監(jiān)太史局令西漢太史公、太史令遼司天監(jiān)；太史令東漢太史令金司天臺；提點司天監(jiān)魏晉南北朝太史局；太史元司天監(jiān)太史院；提點司天監(jiān)太史院史。259人隋太史曹太史監(jiān)；太史令明欽天監(jiān)；太史令監(jiān)正。41-23人唐太史局渾天監(jiān)渾儀監(jiān)太史監(jiān)司天臺；太史局令渾天監(jiān)太史監(jiān)司天臺監(jiān)。824人清欽天監(jiān)；監(jiān)正。154人中國古代天文官史第17頁,共48頁，2024年2月25日，星期天天學機構的主要工作如下：首先是天象的觀測記錄，內容有：恒星位置的測定，并編制成星表或繪制為星圖；日月食和掩星觀測；行星在恒星背景下的視運動狀況；異常天象的觀測記錄，包括彗星新星流星太陽黑子等。其次是觀天儀器的研制和管理。三是修訂歷法，編算歷書歷譜并印制頒發(fā)。第18頁,共48頁，2024年2月25日，星期天赤道坐標系的使用唯一性：坐標值不隨時間、觀測點位置變化。古希臘使用黃道坐標系。太陽黑子和日食的記錄公元前140年就有對太陽黑子的觀測記錄，比歐洲早了近千年。對太陽黑子出現(xiàn)的時間、大小和位置有詳細描述。4000年前夏代仲康元年首次日食記錄，至元朝末年已有650次之多。主要成就第19頁,共48頁，2024年2月25日，星期天西漢成帝河平元年（公元前28年）《漢書·五行志》：“成帝河平元年??三月己未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央?！薄逗鬂h書·五行志》（公元188年）：“中平??五年正月，日色赤黃，中有黑氣如飛鵲，數(shù)月乃銷?！薄端问贰ぬ煳闹尽罚ü?131年）：“紹興元年二月己卯，日中有黑子，如李大，三日乃伏。六年十月壬戍，日中有黑子，如李大，至十一月丙寅始消。七年二月庚子，日中有黑子，如李大，旬日始消。四月戊申，日中有黑子，至五月乃消?！薄端问贰ぬ煳闹尽匪位兆谡投辏ü?112年）“四月辛卯，日中有黑子，乍二乍三，如栗大?！钡?0頁,共48頁，2024年2月25日，星期天彗星、流星和隕星哈雷彗星的最早記載：前613年《春秋》，之后多達31次。戰(zhàn)國時代已有彗星形態(tài)記載。精彩的流星雨記載。主要成就第21頁,共48頁，2024年2月25日，星期天《春秋》：“魯文公十四年秋七月，有星孛入于北斗。”

《史記·六國表》載：“秦厲共公十年彗星見?！?/p>

《漢書·五行志》漢成帝元延元年（公元前12年）：“元延元年七月辛未，有星孛于東井，踐五諸侯，出河戌北，率行軒轅、太微，后日六度有余，晨出東方。十三日，夕見西方，……鋒炎再貫紫宮中?！鲜哦确复蠼恰z提。至天市按節(jié)徐行，炎入市中，旬而后西去；五十六日與蒼龍俱伏?！?/p>

哈雷彗星第22頁,共48頁，2024年2月25日，星期天《新唐書·天文志》：“上元……三年七月丁亥，有彗星于東井，指北河，長三尺余，東北行，光芒益盛，長三丈，掃中臺，指文昌。”唐高宗上元三年是公元676年。《晉書·天文志》載有：“彗體無光，傅日而為光，故夕見則東指，晨見則西指。在日南北皆隨日光而指，頓挫其芒，或長或短。”《新唐書·天文志》（公元896年）：“乾寧……三年十月，有客星三，一大二小，在虛、危間，乍合乍離，相隨東行，狀如門，經(jīng)三日而二小星沒，其大星后沒?！钡?3頁,共48頁，2024年2月25日，星期天新星和超新星爆發(fā)商代至17世紀末，記載“客星”約90顆，其中12顆是超新星。蟹狀星云：1054年《宋會要》記載的“客星”遺跡。主要成就第24頁,共48頁，2024年2月25日，星期天《漢書·天文志》中就有：“元光元年六月，客星見于房?！睗h武帝元光元年是公元前134年。宋仁宗至和元年（公元1054年）出現(xiàn)在金牛座ζ星（天關星）附近的超新星?！端螘罚骸凹蔚v元年三月，司天監(jiān)言客星沒，客去之兆也。初，至和元年五月，晨出東方，守天關，晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日?！?/p>

第25頁,共48頁，2024年2月25日，星期天主要內容天文學的產(chǎn)生我國天文學的發(fā)展歷史及成就西方天文學發(fā)展歷史第26頁,共48頁，2024年2月25日，星期天古代天文學古希臘天文學和托勒密的地心說托勒密第27頁,共48頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共48頁，2024年2月25日，星期天近代天文學哥白尼和日心說第谷開普勒及其運動定律伽利略牛頓和萬有引力定律第29頁,共48頁，2024年2月25日，星期天哥白尼和日心說《天體運行論》第30頁,共48頁，2024年2月25日，星期天對恒星與行星進行了長期精確的觀測，積累了大量觀測資料。編制了一部有777顆恒星坐標的星表。發(fā)現(xiàn)了許多新的天文現(xiàn)象。宇宙結構體系：地球靜居中心，行星繞太陽運行，而太陽則帶領行星繞地球運轉。第谷第31頁,共48頁，2024年2月25日，星期天①開普勒第一定律：各行星的軌道都為橢圓形，太陽位于一個焦點上：以日心為原點的直角坐標表示有開普勒及其運動定律第32頁,共48頁，2024年2月25日，星期天②開普勒第二定律：行星與太陽的連線在相同時間內掃過的面積相等，即③開普勒第三定律：行星運動周期的平方和平均半徑的三次方的比值為常數(shù)。第33頁,共48頁，2024年2月25日，星期天伽利略制造光學天文望遠鏡觀測月球環(huán)形山、月海發(fā)現(xiàn)木星的四顆衛(wèi)星宇宙還有其它中心金星表面周期圓缺變化金星不發(fā)光，圍繞太陽運動發(fā)現(xiàn)太陽黑子、證明太陽自轉第34頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

任何兩個物體間均存在一個相互吸引的力，這個力的大小與兩物體質量的乘積成正比，與兩物體間的距離的平方成反比。牛頓和萬有引力定律第35頁,共48頁，2024年2月25日，星期天蒲柏（A.Pope，1688-1744）的一名言：Natureandnature’slawlayhidinthenight:Godsaid,letNewtonbe!Andallwaslight.自然與自然規(guī)律為黑暗所隱蔽：上帝說，讓牛頓來！一切即臻光明。第36頁,共48頁，2024年2月25日，星期天現(xiàn)代天文學19世紀中葉天體物理學的產(chǎn)生標志現(xiàn)代天文學的產(chǎn)生?，F(xiàn)代天文學的觀測手段可以歸納為以下三種：光學觀測：傳統(tǒng)光學望遠鏡

太空望遠鏡、自適應光學系統(tǒng)。射電觀測：20世紀60年代，脈沖星、星際分子、宇宙微波背景輻射和類星體“四大發(fā)現(xiàn)”。射電天文已成為諾貝爾獎的搖籃?？臻g探測：將空間探測器與人類送上其它天體或在其附近進行近距離觀測。第37頁,共48頁，2024年2月25日，星期天宇宙層次宇宙秩序地月系太陽系Natural：太陽，行星，衛(wèi)星，彗星，小行星，流星。Artificial:人造衛(wèi)星，星際探測器（旅行者號）銀河系恒星、雙星、聚星、星團、星云、星系總星系（宇宙）第38頁,共48頁，2024年2月25日，星期天天體的距離單位▲1天文單位(AU)=太陽到地球的平均距離

1.5108公里（1.5億公里）▲

1光年(ly)

0.951013公里▲

1秒差距(pc)

3

1013公里

1pc 3.26ly.~2105AU 1Kpc =103pc(星團與星系尺度) 1Mpc =106pc(星系團與宇宙尺度)最近的恒星 ：半人馬

(比鄰星),1.3pc(4.22ly.)最近的疏散星團 ：畢星團(Hyades),44pc(135ly.)最近的河外星系 ：大麥云(LMC)，52Kpc目前發(fā)現(xiàn)的最遠天體：180億光年~5500Mpc第39頁,共48頁，2024年2月25日，星期天宇宙尺度的衡量微觀世界宏觀世界電子10－13m1?＝10－10m最大的原子5?地球：最高的山8850m

地球半徑6400km

太陽系： 日地平均距離1.5億km

定義為1天文單位(1AU)恒星際空間：秒差距(pc),光年(ly)第40頁,共48頁，2024年2月25日，星期天◆歷史事件宇宙大爆炸太陽和地球形成藍－綠藻類有細胞核的大細胞復雜的多細胞生命植物和動物出現(xiàn)恐龍時代北京人出現(xiàn)尼安特人出現(xiàn)現(xiàn)代人出現(xiàn)人類開始有文字記載人類實施第一項射電觀測計劃◆宇宙年歷3年前第三年1月份3－4月9月10月下旬11月底12月15日－25日12月31日23時12月31日23時50分