基礎(chǔ)學(xué)習知識天文學(xué)概論學(xué)習知識要點

1、天文學(xué)概論復(fù)習【緒論】1. 什么是天文學(xué):是研究宇宙空間天體、宇宙的結(jié)構(gòu)和發(fā)展的學(xué)科。內(nèi)容包括天體的構(gòu)造、性質(zhì)和運行規(guī)律等。2. 天文學(xué)的三個分支學(xué)科：天體測量學(xué)、天體力學(xué)、天文物理學(xué)3. 天文和氣象的區(qū)別：大氣層外 vs大氣層內(nèi)4. 天文學(xué)觀測波段:光學(xué)波段；射電波段；X射線、丫射線波段；紫外線、紅外線波段5. 20世紀天體物理學(xué)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(xué)、中微子天文學(xué) 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(zhuǎn)】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，

2、恒星數(shù)目不確定；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(guān)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

3、坐標系】1. 天球的概念與特點: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

4、體：3三(90° -)vsSW - (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=|© - s |下中天：Z= (90° - ©) + (90° - S)太陽中天時的高度：Z=© - S7. 太陽的周年視運動:春分點：a =0h S =0°夏至點：a =6h S =23.5°秋分點：a =12h S =0°冬至點：a =18h S =-23.5°【時間和歷法】1. 什么是時間:是物質(zhì)運動過程中的一種標記，它建

5、立在物質(zhì)運動和變化的基礎(chǔ)上2. 時間計量系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)和要求：基礎(chǔ)：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(fù)觀性和可測性3.二種時間計量系統(tǒng)：X定義標準時間單位轉(zhuǎn)化關(guān)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=t r = a +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mna=t o+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

6、陽時的關(guān)系：n =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之差， 在數(shù)值上等于這兩地的地方經(jīng)度之差。入A-入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。（入=0°） 其他地方時：m=UT+- X（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+-N h 我國橫跨五個時區(qū)，統(tǒng)一采用東八時

7、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(cè)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 = aO + t O = a + t8. 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(guān)系，以制定一定的時間 序列的法則。要素：年、月、日本質(zhì)：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

8、確的反應(yīng)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(chǔ)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(chǔ)每年12 月,大月30天，小月29天30年加11個閏日閏日 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(chǔ)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(chǔ)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

9、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(xué)窗口 ：波長300nm 780nm 射電窗口：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(xué)望遠鏡的結(jié)構(gòu)：光學(xué)系統(tǒng)、機械裝置、電控設(shè)備三部分5. 光學(xué)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

10、復(fù)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，可獲得咼 質(zhì)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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

11、是旋轉(zhuǎn)的，并且在天頂處有一不能跟蹤的盲區(qū)。7.光學(xué)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*衛(wèi)衛(wèi)。望遠鏡的口4徑越大，聚光本領(lǐng)就越強。相對口徑（光力）：A=P。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(yīng)用相對口徑大的望遠鏡。分辨本領(lǐng)：孑二12乙。目觀視測最敏感波長為 0.55微米，黑白照相最敏感D波長為0.22微米。放大率與底片比例尺：G=d = F底片中央每1mm所對應(yīng)的星空角距為底tg f片比例尺。mv=2.1+5lgD視場：物鏡光軸附近區(qū)域?qū)?yīng)的星空角徑。貫穿本領(lǐng)：望遠鏡可觀測到天頂處最暗恒星的極限星等來表示。8. 美國

12、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VVV矮行星VV太陽系小天體V3. 太陽的整體特征:G2型恒星直徑180萬公里（地球的109萬倍）質(zhì)量2X103°kg （地球的33萬倍）表面5800K，內(nèi)部1500萬度以上距離地球1AU光度：3.826X 1026W自轉(zhuǎn)周期：26 37天，較差自轉(zhuǎn)太陽傾角：7° 10'4. 太陽的結(jié)構(gòu)：太陽大氣和內(nèi)部結(jié)構(gòu)太陽大氣： 太陽風：極光有關(guān)，太陽日冕層高能粒子流噴

13、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(zhuǎn)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?qū)拥墓庾V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(yīng)，生成中微子和太陽輻射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?qū)拥臏囟入S著高度由內(nèi)向外逐漸降低，而光球?qū)拥耐该鞫群艿?，視線所能 穿透的光球?qū)佑幸欢ê穸龋?. 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

14、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(zhì)行星）水、金、地、火體積小，密度大；中心有鐵鎳核，金屬含量咼；自轉(zhuǎn)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(zhuǎn)快，衛(wèi)星多；有環(huán)帶9. 八大行星的距離、質(zhì)

15、量、體積、自轉(zhuǎn)等：公轉(zhuǎn)：行星、小行星、大多數(shù)衛(wèi)星自西向東公轉(zhuǎn)自傳：太陽和行星（除金星、天王星外）自西向東自轉(zhuǎn)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+0.3X 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（上合一東大距一留一下合一留一西大距一上合）地外行星：與太陽的角距任意（合一西方照一留一沖一留一東方照一合）12. 小行星帶的位置:火一木軌道之間2.13.3AU為小行星帶13. 彗星的成分和結(jié)構(gòu):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(zhì)）結(jié)構(gòu)：慧頭、慧發(fā)、慧云、慧尾（離子彗

16、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T食既T食甚T生光T復(fù)圓月全食：半影食始T初虧T食既T食甚T生光T復(fù)圓T半影食終日偏食：初虧T食甚T復(fù)圓略日環(huán)食：初虧T環(huán)食始T食甚T環(huán)食終T復(fù)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 X 108km光年（ly）:光一年走的距離。1ly=9.460x 101

17、2km秒差距（pc）:周年視差為1'的天體的距離。1pc=206265AU=3.262ly=3.086x 1013km3.視星等、絕對星等概念、關(guān)系視星等：表征恒星亮度的系統(tǒng)。mi-m2=-2.5lg2m=-2.5lgE絕對星等：天體位于E210pc距離處的視星等，它表征恒星輻射能力。E10LM-m=-2.5lg =5-5logd(pc) M-M o=-2.5lg-EdL0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：恒星的光度一表面溫度分布圖6. 恒星在赫羅圖上的分布特征：絕

18、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(zhì)量恒星的演化結(jié)局恒星初始質(zhì)量演化結(jié)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<12ONeM白矮星12<M<25超新星t中子星M>25超新星t黑洞恒星的演化歷程主要取決于初始質(zhì)量和化學(xué)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(jié)構(gòu):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