基礎天文學概論知識要點

1、天文學概論復習【緒論】1. 什么是天文學：是研究宇宙空間天體、宇宙的結構和發(fā)展的學科。內(nèi)容包括天體的構造、性質和運行規(guī)律等。2. 天文學的三個分支學科：天體測量學、天體力學、天文物理學3. 天文和氣象的區(qū)別：大氣層外vs大氣層內(nèi)4. 天文學觀測波段：光學波段；射電波段；射線、射線波段；紫外線、紅外線波段5. 20世紀天體物理學成就：兩大基本理論：恒星演化和宇宙大爆炸模型全波段天文學、中微子天文學20世紀60年代的四大發(fā)現(xiàn)：脈沖星、類天體、微波背景輻射、星際分子【星空劃分與運轉】1. 星座的概念：一種具有特征并容易記憶的恒星在天空投影的圖案所在天區(qū)2. 星座與星官的區(qū)別：星座有邊界，恒星數(shù)目不確

2、定；星官無邊界，恒星數(shù)目確定3. 中國古代的三垣四象二十八宿三垣：紫薇垣、太微垣、天市垣四象：北方玄武、南方朱雀、西方白虎、東方蒼龍二十八宿：月亮每晚停留在一宿4. 全天88個星座，北天29，黃道12，南天475. 尋找北極星的兩種方法北斗七星勺頭兩顆星延長五倍即為北極星仙后座勺口開口方向延長開口寬度的兩倍即為北極星6. 北斗七星的斗柄方向與四季關系春夏秋冬東南西北7. 四季星空典型的代表星座：春夜大熊追小熊：獅子座、牧夫座、室女座夏夜牛郎會織女：天鵝座（天津四）、天琴座（織女星）、天鷹座（牛郎星）秋夜仙女拜仙后：飛馬座、仙女座、英仙座冬夜獵戶會金牛：獵戶座【天球與天球坐標系】1. 天球的概念

3、與特點：概念：以任意點為球心，任意長為半徑，為研究天體的位置和運動而引進的一個與人們直觀感覺相符的假想圓球。特點：天球中心任意選??；天球半徑任意選取；天體在天球上的位置只反映天體視方向上的投影；天球上任意兩天體的距離用角距表示；地面上不同點看同一天體視線方向是相互平行的2. 北天極的高度等于當?shù)氐牡乩砭暥?. 天球上的基本點、圈：天極與天赤道、天頂天底真地平、天子午圈、卯酉圈、四方點、黃道和黃極、二分點二至點、天極在天球上的位置4. 四個天球坐標系：基本點、圈，兩個坐標，如何度量5. 不同緯度處的天體周日視運動：都是等于或平行于天赤道的小圓永不上升和永不下落天體：（90°-）vs-（

4、90°-）天體的中天：天極以南（北）過天子午圈6. 天體上、下中天時天頂距或地平高度的計算：上中天：Z=|-|下中天：Z=（90°-）+（90°-）太陽中天時的高度：Z=-7. 太陽的周年視運動：春分點：=0h =0°夏至點：=6h =23.5°秋分點：=12h =0°冬至點：=18h =-23.5° 【時間和歷法】1. 什么是時間：是物質運動過程中的一種標記，它建立在物質運動和變化的基礎上2. 時間計量系統(tǒng)建立的基礎和要求：基礎：觀測物體的運動要求：作為時間計量標準的物體運動要求要具有周期性、復觀性和可測性3. 三種時間計

5、量系統(tǒng)：定義標準時間單位轉化關系起始點恒星時以春分點的周日視運動為依據(jù)建立的時間系統(tǒng)春分點ss=tr=+t上中天真太陽時以太陽視圓面中心的周日視運動為依據(jù)建立的時間系統(tǒng)真太陽mmo=to+12h下中天平太陽時以平太陽的周日視運動為依據(jù)建立的時間系統(tǒng)平太陽mm=tm+12h下中天4. 真太陽時比恒星時每日約長4分鐘5. 真太陽時的缺陷：太陽在黃道上運動不均勻；黃赤交角存在使得投影在赤道上的太陽時角變化也不均勻。真太陽時與平太陽時的關系：=to-tm（真太陽的時角與平太陽的時角之差）6. 地方時：以本地的子午面為起算平面，根據(jù)任意量時天體所確定的時間。在同一計時系統(tǒng)內(nèi)，任意兩地同一瞬間測得的地方時

6、之差，在數(shù)值上等于這兩地的地方經(jīng)度之差。A-B=mA-mB=sA-sB世界時： 以本初子午線為標準的地方平時為世界時，用字母UT表示。（=0°） 其他地方時：m=UT+-（向東+，向西-）區(qū)時：將全球分為24個時區(qū)，每區(qū)跨經(jīng)度15°，各區(qū)把中央經(jīng)線的地方時作為本區(qū)統(tǒng)一使用的標準時這樣的區(qū)域稱為時區(qū)；這樣的時間稱為區(qū)時。Th=UT+-Nh我國橫跨五個時區(qū)，統(tǒng)一采用東八時區(qū)的區(qū)時（東京120°）國際日期變更線：太平洋中經(jīng)度180°線。日界線東西兩側是東12時區(qū)與西12時區(qū)重合的區(qū)域，時分秒相同，但是日期相差一天。由西向東每過一個時區(qū)，就要增加一小時。由西向東

7、越過日界線，日期減一天；由東向西越過日界線，日期增加一天。7. 天體位置的估計：s = + t= + t 8. 時間計量工作的三項內(nèi)容：測時、守時、授時9. 歷法：概念：推算年月日的時間長度并協(xié)調(diào)他們之間的關系，以制定一定的時間序列的法則。要素：年、月、日本質：使歷年的平均長度逐漸接近回歸年長度的歷史10. 制歷的基本原則：盡可能準確反映天文客觀規(guī)律的歷法才能正確的反應天象和四季變化日歷要簡單、明了、易記，寧可犧牲精度以滿足簡單有通用性，為廣大地區(qū)所接受11. 歷法的三種類型：基礎類別定義規(guī)定置閏規(guī)則回歷月亮的圓缺盈虧太陰歷以朔望月為基礎每年12月，大月30天，小月29天30年加11個閏日，閏

8、日加在閏年最后一天。公歷太陽的周年視運動太陽歷以回歸年為基礎1、3、5、7、8、10、12為大月，4、6、9、11為小月，2月28或29天400年97閏日，閏日加在2月最后一天農(nóng)歷以朔望月作為月的單位，而取歷年平均長度接近回歸年的陰陽合歷陰陽歷以朔望月為基礎大月30天，小月29天。依實際天象推算。無中氣的月份為閏月。19年7閏月，無中氣的月份為閏月1朔望月=29.5306日 1回歸年=365.2422日【天文望遠鏡】1. 人們獲取天體信息的主要渠道：電磁輻射 宇宙射線 中微子 引力波2. 大氣窗口：地面觀測到的只是在大氣“窗口”波段范圍內(nèi)的天體輻射。 光學窗口：波長300nm780nm 射電窗

9、口：波長從1nm20m，但毫米波有水汽與二氧化碳的一些吸收帶此外，在紅外波段出了些水汽和二氧化碳的吸收帶外還有幾個小窗口3. 望遠鏡的作用：能接收到來自天體的微弱輻射（高靈敏度）；能看清天體的細節(jié)（高空間分辨率）4. 光學望遠鏡的結構：光學系統(tǒng)、機械裝置、電控設備三部分5. 光學望遠鏡的三種類型和各自的優(yōu)缺點目鏡物鏡優(yōu)點缺點折射望遠鏡復合透鏡透鏡焦距長，底片比例尺大，對鏡筒彎曲變形不敏感。適合天體測量工作殘余色差，對紫外紅外吸收厲害，昂貴，鏡筒過長反射望遠鏡反射鏡口徑大，完全無色差，可獲得高質量天體的像和光譜。適合天體物理工作。視場太小，有散射光影響，有擋光而減少天體輻射，易氧化折反射望遠鏡透

10、鏡+反射鏡光力強，視場大，像差小。適合研究有視面天體。改正鏡磨制困難6. 機械裝置按轉軸方向的不同通常采用地平式和赤道式兩類。(1)赤道裝置最大的特點是可以很方便的實現(xiàn)天體的周日視運動。望遠鏡跟蹤天體時，只是赤經(jīng)軸運動而赤緯軸不動；(2)地平裝置優(yōu)點是重力對稱，結構緊湊，造價較低，口徑可以做得大，圓頂隨動控制簡單。缺點為焦點是旋轉的，并且在天頂處有一不能跟蹤的盲區(qū)。 7. 光學望眼鏡的六個性能指標： 有效口徑：指物鏡的有效直徑。物鏡收集星光的能力。望遠鏡的口徑越大，聚光本領就越強。 相對口徑（光力）：A=。倒數(shù)稱為焦比。物鏡所延展天體像的亮度跟其相對口徑的平方成正比，觀測暗的延展天體應用相對口

11、徑大的望遠鏡。 分辨本領：=。目觀視測最敏感波長為0.55微米，黑白照相最敏感波長為0.22微米。 放大率與底片比例尺：G=底片中央每1mm所對應的星空角距為底片比例尺。 視場：物鏡光軸附近區(qū)域對應的星空角徑。 貫穿本領：望遠鏡可觀測到天頂處最暗恒星的極限星等來表示。mv=2.1+5lgD8. 美國四大空間望遠鏡【太陽系】1. 太陽系內(nèi)包含的主要成員：太陽；行星及其衛(wèi)星：八大行星：水金地火木土矮行星：冥王星、谷神星、閱神星 太陽系小天體：小行星、彗星、流星隕星2. 行星、矮行星的判據(jù)繞日運行近似球體軌道清空行星矮行星太陽系小天體3. 太陽的整體特征：G2型恒星直徑180萬公里（地球的109萬倍

12、）質量2×1030kg（地球的33萬倍）表面5800K，內(nèi)部1500萬度以上距離地球1AU光度：3.826×1026W自轉周期：2637天，較差自轉太陽傾角：7°104. 太陽的結構：太陽大氣和內(nèi)部結構 太陽大氣： 太陽風：極光有關，太陽日冕層高能粒子流噴發(fā) 日冕：太陽大氣最外層 過渡區(qū)：只能在太空中用紫外線望遠鏡看見“轉換作用” 色球：常爆發(fā)耀斑、日珥 光球：我們接收到的太陽光譜實際上是光球層的光譜太陽內(nèi)部：對流區(qū)：能量以對流的形式向外輻射 輻射區(qū)：已輻射的形式向外傳播熱量，最后以可見光的形式向外輻射 核心區(qū)：是太陽的產(chǎn)能區(qū)，在這里進行熱核反應，生成中微子和太陽

13、輻射5. 光球臨邊昏暗現(xiàn)象： 太陽圓面的亮度從中心到邊緣逐漸減弱，尤其是邊緣部分減弱更嚴重（原因：光球層的溫度隨著高度由內(nèi)向外逐漸降低，而光球層的透明度很低，視線所能穿透的光球層有一定厚度）6. 太陽光球光譜：太陽的光球光譜是一道連續(xù)的彩色光譜帶，其上面還疊加有許多暗線（原因：太陽內(nèi)部高溫氣體發(fā)射的連續(xù)譜在向外發(fā)射時穿越比它冷的光球大氣層時，這些較冷的大氣中的諸元素就吸收了與它們各自頻率相同的譜線，使之在太陽的連續(xù)譜上疊加了許多吸收線）7. 太陽黑子、蝴蝶圖太陽黑子：太陽活動最明顯的標志之一。太陽黑子最重要的標志是強磁場蝴蝶圖：太陽黑子在日面上緯度分布不均勻，絕大多數(shù)分布在8°30&

14、#176;之間，日面緯度隨周期的分布呈蝴蝶圖8. 八大行星的分類和特點類地行星（石質行星）水、金、地、火體積小，密度大；中心有鐵鎳核，金屬含量高；自轉慢，衛(wèi)星少類木行星（氣態(tài)巨星）木、土、天、海體積大，密度??；主要由H、He組成，無固體表面；自轉快，衛(wèi)星多；有環(huán)帶9. 八大行星的距離、質量、體積、自轉等：公轉：行星、小行星、大多數(shù)衛(wèi)星自西向東公轉自傳：太陽和行星（除金星、天王星外）自西向東自轉10. 行星的軌道運動：同向性共面性近圓性符合提丟斯波德定律aN=0.4+0.3×2N-2(N為序號)11. 內(nèi)、外行星相對太陽的視運動：地內(nèi)行星：在太陽附近來回運動，與太陽保持一定角距范圍 （

15、上合東大距留下合留西大距上合）地外行星：與太陽的角距任意 （合西方照留沖留東方照合）12. 小行星帶的位置： 火木軌道之間2.13.3AU為小行星帶13. 彗星的成分和結構： 成分：水、氯、甲烷、氰、氮、二氧化碳（主要是太陽系形成初期的物質） 結構：慧頭、慧發(fā)、慧云、慧尾（離子彗尾、塵埃彗尾）14. 流星的分類：偶發(fā)流星、周期流星15. 日月食日食月食發(fā)生條件朔日；月球和太陽位于黃白交點附近望日；月球和太陽位于黃白交點附近分類日全食、日偏食、日環(huán)食半影食、月全食、月偏食過程日全食：初虧食既食甚生光復圓月全食：半影食始初虧食既食甚生光復圓半影食終日偏食：初虧食甚復圓略日環(huán)食：初虧環(huán)食始食甚環(huán)食終

16、復圓略日食：先食左邊 日食：先食右邊【恒星世界】1. 周年視差： 地球繞太陽周年運動所產(chǎn)生的視差2. 天文距離單位： 天文單位（AU）：太陽和地球之間的平均距離。1AU=1.496×108km 光年（ly）：光一年走的距離。1ly=9.460×1012km 秒差距（pc）：周年視差為1的天體的距離。1pc=206265AU=3.262ly=3.086×1013km3. 視星等、絕對星等概念、關系視星等：表征恒星亮度的系統(tǒng)。m1-m2=-2.5lg m=-2.5lgE絕對星等：天體位于10pc距離處的視星等，它表征恒星輻射能力。M-m=-2.5lg=5-5logd(

17、pc) M-Mo=-2.5lg距離模數(shù)：m-M。d=10(m-M+5)/54. 典型的恒星光譜：O（藍）B（藍白）A（白）F（黃白）G（黃）K（橙紅）M（紅）5. 赫羅圖：恒星的光度表面溫度分布圖6. 恒星在赫羅圖上的分布特征： 絕大多數(shù)恒星落在從左上至右下的帶上（包含所有光譜型），稱為主序星 有些星出現(xiàn)在主序的右上角，是亮的冷星，成為巨星和超巨星 位于主序左下方的是又小又暗的星，叫白矮星。7. 不同質量恒星的演化結局恒星初始質量演化結局M<0.01行星0.01<M<0.08褐矮星0.08<M<0.25He白矮星0.25<M<8CO白矮星8<M&

18、lt;12ONeMg白矮星12<M<25超新星中子星M>25超新星黑洞恒星的演化歷程主要取決于初始質量和化學成分8. 恒星演化的觀測證據(jù)： 星團及其H-R圖，脈動變星【銀河系和河外星系】1. 銀河系結構： 銀暈、銀盤、氣體和塵埃、疏散星團、球狀星團、發(fā)射星云、太陽、銀核、核球2. 銀盤、銀暈和和核球的總體特點銀盤銀暈核球高度平坦接近球形橄欖球形年老和年輕的恒星只有年老的恒星年輕和年老恒星仍有恒星形成活動在過去的100億年內(nèi)已無恒星形成內(nèi)部區(qū)域仍有恒星形成恒星和氣體的近圓軌道運動三維尺度上的隨機運動大部分為隨機運動，但還有繞銀心的凈運動漩渦結構無明顯的子結構接近中心的氣體塵埃環(huán)

19、3. 銀河系的旋臂4. 旋臂的理論解釋：星系引力勢擾動（銀盤內(nèi)的天體以橢圓軌道運動運動速度變化）軌道取向互相耦合（物質密度的規(guī)則變化密度波）5. 星系的哈勃分類： 橢圓星系E（E1E7） 旋渦星系S（Sa、Sb、Sc） 棒旋星系SB（SBa、SBb、SBc） 透鏡狀星系S0、SB0 不規(guī)則星系Irr漩渦/棒旋星系橢圓星系不規(guī)則星系由恒星和氣體組成的扁盤（包括旋臂和核球）和星系暈。棒旋星系的核心有棒狀結構球形或橢球形，除中心核區(qū)外無其他結構無明顯結構盤包含年輕和年老的恒星，暈只有年老的恒星只有年老的恒星包含年輕的和年老的恒星盤包含大量氣體和塵埃，暈中的氣體和塵埃很少沒有或很少氣體和塵埃富含氣體和