天文學 第一章教案

1、課前說明一、一、課程性質與課程目標課程性質與課程目標二、二、課程理論教學內容課程理論教學內容三、實踐項目三、實踐項目具體參見光盤學習指導：學習指導：一、 地球在宇宙中,地球是宇宙中的一個天體；宇宙中最常見的天體是恒星，太陽是一顆普通恒星。天體之間相互作用構成天體系統(tǒng)，與人類關系密切的天體系統(tǒng)有：地月系、太陽系、銀河系 (詳細見第7,8,9,10,11,12章)。二、 了解地球在宇宙中的位置的工具-天球和天球坐標(見第2章),天文觀測工具和手段(見第4,5章),天體物理性質和距離測量(見第6章)三、 天文學的應用(如：時間,歷法,測量,導航,地外文明探索等）（詳見第1,3,13章) 第一章第一章

2、 緒緒 論論1.1概述概述一、天文學的研究對象一、天文學的研究對象 天文學是自然科學中的一門基礎學科。它的研究對象是天體研究對象是天體。它研究天體的位置和運動、研究它們的化學組成、物理狀態(tài)和過程，研究它們的結構和演化規(guī)律。 天文學是自然科學中一門基礎學科。 天文學是一門古老而又富有生命力的學科。 現(xiàn)代天文學是全電磁波段可觀測的科學。二、天文學的研究方法和特點二、天文學的研究方法和特點1、基本的研究方法對天體的觀測2、研究特點：（1）用儀器觀察和測量天體輻射（電磁波、高能微觀粒子）（2）學科合作（如現(xiàn)代物理學理論 ）、新技術的應用（3）投資大，全球合作 （4）辨證）辨證歷史的唯物主義觀點三、天文

3、學研究的意義三、天文學研究的意義1 1、時間服務:對天體測量獲得準確時間 2 2、在大地測量中的應用：經緯度、地球形狀測量3 3、人造天體的發(fā)射及應用：衛(wèi)星、探測器、試驗站 4 4、導航服務：航海、GPS導航服務5 5、探索宇宙奧秘，揭示自然界規(guī)律(20世紀60年代四大發(fā)現(xiàn)）6 6、天文與地學的關系：（珊瑚的“日紋”變化，全球性冰 期，構造運動、生物滅絕與天文關系）7 7、探索地外生命和地外文明四、天文學的科學分支四、天文學的科學分支 傳統(tǒng)天文學分類（見圖1）和現(xiàn)代天文學分類（見圖2）1 1 天體測量學天體測量學： 主要任務是研究和測定天體的位置和運動，并建立基本參考坐標系和確定地面點的坐標。

4、 按照研究方法的不同，還可分為下列二級分支學科： 球面天文學、方位天文學 、實用天文學、天文地球動力學2 2 天體力學：天體力學：天體力學是研究天體運動和天體形狀的科學。它以萬有引力定律為基礎，研究天體在萬有引力和其它力綜合作用下的運動規(guī)律、天體自轉和其它引力因素綜合作用所具有的形狀。根據(jù)研究的對象、范圍和方法，還可分為：根據(jù)研究的對象、范圍和方法，還可分為： 攝動理論、 天體力學定性理論、 天體力學數(shù)值方法、 歷書天文學、 天體的形狀和自轉理論、 天體動力學等 3 天體物理學：天體物理學： 天體物理學是運用物理學的技術、方法和理論，研究天體形態(tài)、結構、化學組成、物理狀態(tài)和演化規(guī)律的科學。 按

5、研究對象又分為：太陽物理學、太陽系物理學、恒星天文學、恒星、星際介質物理學、星系天文學、宇宙學、宇宙化學、天體演化學等分支學科。新興起的空間天文學和高能天體物理學也是它的分支。 按學科性質分為：實測天體物理學和理論天體物理學 按觀測基地和波段可分為：光學天文學、射電天文學（包括毫米波和亞毫米波）、紅外天文學、紫外天文學、高能（x射線、射線、中微子）天體物理學，統(tǒng)稱為全（電磁）波段天文學；天文學和天體物理學的基本目的天文學和天體物理學的基本目的 了解宇宙及其成員：星系、恒星和行星是如何形成的，它們是如何演化的，以及它們將來的命運是什么。這十年有望取得進展的幾個關鍵問題：這十年有望取得進展的幾個關

6、鍵問題： 研究近代宇宙的開端即第一批恒星和星系形成的時代 決定宇宙的大尺度性質 了解各種尺度黑洞的形成和演化 研究恒星和行星系統(tǒng)的形成和演化 了解天文環(huán)境對地球的影響1.2 天文學簡史天文學簡史一、古代天文學的起源和發(fā)展一、古代天文學的起源和發(fā)展1、埃及：天狼星與尼羅河泛濫；埃及金字塔2、巴比倫和亞述：制定歷法，星期制度形成3、印度：對季節(jié)的劃分；獨特的宇宙觀4、希臘：大地是圓形；水晶球體系；地球大小的測定5、中國古代天文學二、歐洲近代天文學的發(fā)展二、歐洲近代天文學的發(fā)展1、哥白尼日心體系的建立：天體運行論2、伽利略和他的望遠鏡 ：天空的哥倫布3、牛頓和他的力學體系三、三、18和和19世紀天文

7、學的發(fā)展世紀天文學的發(fā)展 1、天體測量學的成就 ：光行差，恒星的周年視差 2、天體力學的進展：攝動理論 3、太陽系研究成就：天王星，海王星，小行星發(fā)現(xiàn) 4、恒星天文學的成就：太陽在恒星空間的運動，繞轉的雙星 5、天體物理學的誕生：光譜理論四現(xiàn)代天文學的發(fā)展和成就四現(xiàn)代天文學的發(fā)展和成就 1、對太陽系的探測：冥王星及其衛(wèi)星的發(fā)現(xiàn) 2、恒星研究的縱深發(fā)展：20世紀初期赫羅圖，脈沖星發(fā)現(xiàn) 3、銀河系和河外星系研究成果：1924年“宇宙島”之爭 4、宇宙演化學研究：譜線紅移，3K輻射。五、中國天文學五、中國天文學 1、萌芽和體系形成：蓋天說，渾天說，宣夜說 2、早期綜合和發(fā)展：秦漢統(tǒng)一后，太陽黑子和超

8、新星發(fā)現(xiàn) 3、繼續(xù)發(fā)展和繁榮：歲差，渾天儀發(fā)現(xiàn)。 4、由鼎盛到相對滯后：宋到明末時期，記錄兩次超新星 5、與西方天文學交融：很少創(chuàng)新 6、近代、現(xiàn)代天文學的發(fā)展：2001年國家天文臺成立 中國是世界上天文學發(fā)展最早的國家之一,它萌芽于新石器時代，可以追溯到4500年以前，至戰(zhàn)國秦漢期間（公元前475年公元220年）形成了以歷法和天象觀測為中心的完整而富有特色的體系。這是在天人感應和天人合一思想支配下高度的中央集權制下產生的。 對于中國人來說，天文學曾經是一門很重要的科學，因為它是從敬天的“宗教”中自然產生的。歷法是由皇帝頒布的，天文和歷法一直是“正統(tǒng)”的儒家之學。 從中國的天象記事可以看出，中國人在阿拉伯人以前，是全世界最堅毅、最精確的天文觀測者。 中國天文學本質上是有天極的，它使用的是赤道坐標，主要依靠觀測拱極星。強調幾點：強調幾點：思考與練習題思考與練習題 簡述天文學的研究對象、研究方法和特點。 研究天文學的意義有哪些？ 了解天文學的科學分支。 簡述古代天文學的起源和發(fā)展。 簡述歐洲15、16、17、18、19、20世紀天文學發(fā)展的特 點及成就。 簡述中國天文學從古到今的發(fā)展過程。進一步討論題：