《走近天文》校本課程

1、走近天文校本課程規(guī)劃一、校本課程的背景天文學(xué)是現(xiàn)代基礎(chǔ)學(xué)科之一，尤其在21世紀(jì)人類已進(jìn)入航天科技時代，學(xué)生更應(yīng)掌握和擁有必要的天文學(xué)知識。然而在我國目前高中還沒有開設(shè)天文課，這是我國基礎(chǔ)教育的一項空白。不利于學(xué)生的全面發(fā)展，而且還使一些未設(shè)學(xué)科的人才（如天文學(xué)、教育學(xué)等）學(xué)不到起碼的知識，耽誤了人才的成長。二、校本課程的目的本校本課程以開設(shè)，目的在于給學(xué)生的自主學(xué)習(xí)方面提供了廣闊的發(fā)展空間，豐富學(xué)生的天文知識，形成學(xué)生多元化的知識結(jié)構(gòu)，幫助青少年樹立正確的宇宙觀與辯證唯物主義的世界觀，學(xué)會客觀看待事物，科學(xué)地分析問題，探索在高中普及天文教育的實施之路。高中階段的學(xué)生，經(jīng)過小學(xué)和初中教育，已具有

2、一定的獨立能力，其個性也越來越向著不同的方向發(fā)展。因此，校本課程設(shè)置的一個首要原則就是“個性化”，從而為學(xué)生發(fā)展志趣特長提供一個廣闊的空間。校本課程，是個性化教學(xué)的重要標(biāo)志，為今后學(xué)生的專業(yè)選擇提供了大方向。校本課程的教學(xué)內(nèi)容要為了更好地滿足學(xué)生的不同需要而設(shè)置的，內(nèi)容要求是思想性、趣味性、知識性的統(tǒng)一。三、校本課程的主要內(nèi)容本課題研究的主要內(nèi)容是天文校本課程教學(xué)。天文課課程設(shè)置為天文教學(xué)活動提供的可行性依據(jù)。天文校本課程教學(xué)內(nèi)容涉及最基本的一些天文常識和各種天體的有趣知識，重點講述天文基礎(chǔ)知識，恒星及其演化，星系與宇宙等，以及介紹天文學(xué)歷次取得的突破性成果所依據(jù)的科學(xué)思想與方法，通過教學(xué)不斷

3、完善課程設(shè)置計劃。通過校本課程總結(jié)出適合中學(xué)現(xiàn)階段教育的天文活動模式。四、可能遇到的困難及解決辦法課題可能遇到的困難：主要是面對必修課和選修課的課時安排已滿，無法在學(xué)校課表中安排天文校本課，教學(xué)方面不能實施最初統(tǒng)一的教學(xué)計劃，可以解決辦法：通過講座的形式進(jìn)行，形成了校本課的模式。老師可以傳授天文基礎(chǔ)知識，進(jìn)行天文教學(xué)。講座力求生動有趣，深入淺出。五、校本課程開設(shè)的意義以學(xué)生能力和興趣與社會需要相結(jié)合而編制的課程安排，有利于拓寬學(xué)生知識面，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維、激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，并有利于他們培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的意識和習(xí)慣，鼓勵他們培養(yǎng)個人奮斗的精神。因此開設(shè)天文校本課是高中必修課的重要補(bǔ)充，是教育可持續(xù)

4、發(fā)展的必然要求，提高我國中學(xué)生素質(zhì)和新課程改革的迫切需要。目錄第一章天文簡史1.1古代天文學(xué)發(fā)展1.2近代天文學(xué)發(fā)展1.3現(xiàn)代天文學(xué)與展望第二章宇宙環(huán)境2.1宇宙起訖問題與假說2.2宇宙天體類型2.3恒星2.4恒星演化2.5其他天體類型第三章宇宙中的地球3.1地球在宇宙中的位置3.2太陽系（構(gòu)成、太陽對地球的影響）3.3月球和地月系3.4地球的運(yùn)動及其地理意義第四章天體力學(xué)4.1萬有引力定律4.2萬有引力定律運(yùn)用4.3其他天體力學(xué)現(xiàn)象第五章歷法5.1歷法概論5.2陰歷5.3陰陽歷5.4陽歷第六章四季星空6.1星座簡介6.2春季星空6.3夏季星空6.4秋季星空6.5冬季星空一、背景分析天文學(xué)是現(xiàn)

5、代基礎(chǔ)學(xué)科之一。21世紀(jì)人類已進(jìn)入航天科技時代，掌握和擁有必要的天文學(xué)知識成為學(xué)生的必須。我國目前高中還沒有開設(shè)天文課，這對一些熱衷于天文探索的學(xué)生是一項空白。高中地理必修教材也涉及到部分內(nèi)容，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了學(xué)生的需求。開設(shè)天文校本課是高中必修課的重要補(bǔ)充，是教育可持續(xù)發(fā)展的必然要求，提高我國中學(xué)生素質(zhì)和新課程改革的迫切需要。二、課程目標(biāo)知識與能力:豐富學(xué)生的天文知識，形成學(xué)生多元化的知識結(jié)構(gòu)，（具體化）過程與方法：科學(xué)地分析問題，探索在高中普及天文教育的實施之路。情感態(tài)度價值觀：幫助青少年樹立正確的宇宙觀與辯證唯物主義的世界觀，學(xué)會客觀看待事物。三、校本課程的主要內(nèi)容內(nèi)容要求體現(xiàn)思想性、趣

6、味性、知識性的統(tǒng)一。天文課課程設(shè)置為天文教學(xué)活動提供的可行性依據(jù)。教學(xué)內(nèi)容主要包括以下內(nèi)容：天文常識和各種天體的有趣知識，重點講述天文基礎(chǔ)知識，恒星及其演化，星系與宇宙等，天文學(xué)歷次取得的突破性成果所依據(jù)的科學(xué)思想與方法，通過教學(xué)不斷完善課程設(shè)置計劃。天文觀測活動。通過校本課程總結(jié)出適合中學(xué)現(xiàn)階段教育的天文活動模式。四、課程開設(shè)計劃面上必修課和選修課的課時安排已滿，無法在學(xué)校課表中安排天文校本課，教學(xué)方面不能實施統(tǒng)一的教學(xué)計劃，可通過講座的形式進(jìn)行。教學(xué)時間：12學(xué)時考核方式：問卷調(diào)查階段性測驗總敘專題一宇宙概況專題二恒星專題三太陽系專題四日食和月食專題五月球和地月系專題六四季星空專題七時間和

7、歷法專題八星系和星團(tuán)專題九望遠(yuǎn)鏡附錄參考文獻(xiàn)總敘天文學(xué)是研究宇宙內(nèi)所有天體和散布其中的一切物質(zhì)的起源、演化、組成、距離和運(yùn)動的科學(xué)，主要通過觀測天體發(fā)射到地球的輻射，發(fā)現(xiàn)并測量它們的位置、探索它們的運(yùn)動規(guī)律、研究它們的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、能量來源及其演化規(guī)律。天文學(xué)的分類天體測量學(xué)：是天文學(xué)中最先發(fā)展起來的一個分支。其主要任務(wù)是研究和測定天體的位置和運(yùn)動，建立基本參考坐標(biāo)系和確定地面點的坐標(biāo)。天體力學(xué)：是研究天體運(yùn)動和天體形狀的科學(xué)，以萬有引力定律為基礎(chǔ)。天體物理學(xué)：主要研究包括作為整體的宇宙在內(nèi)的各種天體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。四大文明古國與天文學(xué)古埃及是四大文明古國之一，典型的水力帝國。受

8、宗教影響極大，舉世聞名的金字塔就是古埃及人對永恒觀念的一種崇拜產(chǎn)物，也是法老王的陵墓，目前埃及共有八十余座金字塔，其中最大的一座是胡夫金字塔。除了金字塔以外，獅身人面像、木乃伊也是埃及的象征。古埃及擁有相當(dāng)水準(zhǔn)的天文學(xué)知識，天文學(xué)觀測和記錄由祭司負(fù)責(zé)，他們通過觀測太陽和大犬座a星（即天狼星）的運(yùn)行制定歷法，即科普特歷。古埃及使用太陽歷的做法是世界上最早的，這種日歷和我們今天所使用的差不多。古埃及人把一年分為3個季節(jié)，每季4個月，他們還發(fā)明了水鐘及日晷（即以太陽的倒影來計時）這兩種計時器，把每天分為24小時。古埃及人把黃道恒星和星座分為36組，在歷法中加入旬星，一旬為10天，這與中國農(nóng)歷的旬的概

9、念類似。美索不達(dá)米亞文明是世界發(fā)源最早的文明之一（又稱兩河文明）發(fā)源于底格里斯河和幼發(fā)拉底河之間的流域蘇美爾地區(qū)（中下游地區(qū)）。美索不達(dá)米亞是古巴比倫的所在，在今伊拉克共和國境內(nèi)。兩河文明的歷法很有特色。在蘇美爾阿卡德時代，制定了太陰歷，以月亮的陰晴圓缺作為計時標(biāo)準(zhǔn)，定每個月29或30天，12個月為1年（6個月為29天，6個月為30天），每年354天，并發(fā)明閏月，通過置閏月的辦法調(diào)整。開始依靠經(jīng)驗置閏，后來先后有8年3閏和27年10閏的規(guī)定。把一小時分成60分。在亞述時期，確定了今天星期的名稱和7天1周的規(guī)定。在天文學(xué)方面，已經(jīng)能夠區(qū)別恒星和五大行星，還觀察到黃道。古印度（公元前2500-前1

10、500年），又譯天竺。在其佛教、文學(xué)、哲學(xué)、藝術(shù)、科學(xué)等，對世界文化影響深遠(yuǎn)。在天文學(xué)上，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，古印度很早就創(chuàng)立了自己的陰陽歷。我國古代天文學(xué)從原始社會就開始萌芽了。公元前24世紀(jì)的堯帝時代，就設(shè)立了專職的天文官，專門從事“觀象授時”。我國最早的天象觀察，可以追溯到好幾千年以前。無論是對太陽、月亮、行星、彗星、新星、恒星，以及日食和月食、太陽黑子、日珥、流星雨等罕見天象，都有著悠久而豐富的記載，觀察仔細(xì)、記錄精確、描述詳盡、其水平之高，達(dá)到使今人驚訝的程度，這些記載至今仍具有很高的科學(xué)價值。這表明遠(yuǎn)在公元前14世紀(jì)時，我們祖先的天文學(xué)已很發(fā)達(dá)了。舉世公認(rèn)，我國有世界上最早最完整的

11、天象記載。我國是歐洲文藝復(fù)興以前天文現(xiàn)象最精確的觀測者和記錄的最好保存者。古希臘（公元前800年-公元前146年），起源于歐洲南部，地中海的東北部，包括今巴爾干半島南部、小亞細(xì)亞半島西岸和愛琴海中的許多小島。公元前5、6世紀(jì)，特別是希波戰(zhàn)爭以后，經(jīng)濟(jì)生活高度繁榮，產(chǎn)生了光輝燦爛的希臘文化，因此古希臘人在哲學(xué)思想、歷史、建筑、文學(xué)、戲劇、雕塑等諸多方面有很深的造詣。這一文明遺產(chǎn)在古希臘滅亡后，被古羅馬人延續(xù)下去，進(jìn)而成為整個西方文明的精神源泉在希臘化時期產(chǎn)生四位著名的天文學(xué)家，他們的研究成就影響深遠(yuǎn)。第一位是被譽(yù)為“希臘化時代的哥白尼”的天文學(xué)家阿里斯塔克（310230BC）,他第一個嘗試測量地

12、球和太陽之間的距離，并正確提出地球的面積小于太陽，他甚至天才地提出太陽中心說，認(rèn)識到地球和行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行自轉(zhuǎn)。第二位是埃拉托色尼，他是歷史上第一個用正確的數(shù)學(xué)方法準(zhǔn)確測出地球周長和直徑，通過觀察太陽高度的變化測量出黃道傾角的人，其測出的地球周長只比今測赤道周長少385.13公里。同時，埃拉托色尼也是首先使用“地理學(xué)”名稱的人，從此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“地方志”，寫成了三卷專著。埃拉托色尼還用經(jīng)緯網(wǎng)繪制地圖，最早把物理學(xué)的原理與數(shù)學(xué)方法相結(jié)合，創(chuàng)立了數(shù)理地理學(xué)。第三位是畢迪尼亞的希帕庫斯，作為“方位天文學(xué)之父”的他發(fā)明了“天文數(shù)”概念，發(fā)現(xiàn)了歲差現(xiàn)象，編造了西方歷史上第一個記載恒星的星表，并測定了

13、上千座恒星并劃亮度，算出月球直徑及其與地球距離的近似值。第四位是對后世影響很大的天文學(xué)家托勒密，古希臘天文學(xué)家、地理學(xué)家和光學(xué)家。托勒密寫下了一系列科學(xué)著作，他創(chuàng)立的地球中心說主張地球處于宇宙中心，且靜止不動，日、月、行星和恒星均環(huán)繞地球運(yùn)行。托勒密這個不反映宇宙實際結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)圖景，卻較為完滿的解釋了當(dāng)時觀測到的行星運(yùn)動情況，并取得了航海上的實用價值，并代表希臘天文學(xué)和宇宙學(xué)思想的頂峰。在以后近兩千年內(nèi)，托勒密學(xué)說被奉為天文學(xué)的“圣經(jīng)”中世紀(jì)和歐洲近代的天文學(xué)渾天儀是渾儀和渾象的總稱。渾天儀渾儀是測量天體球面坐標(biāo)的一種儀器，而渾象是古代用來演示天象的儀表。它們是我國東漢天文學(xué)家張衡所制的。渾儀

14、模仿肉眼所見的天球形狀，把儀器制成多個同心圓環(huán)，整體看猶如一個圓球，然后通過可繞中心旋轉(zhuǎn)的窺管觀測天體。尼古拉哥白尼1473年出生于波蘭。40歲時，哥白尼提出了日心說，并經(jīng)過長年的觀察和計算完成他的偉大著作天體運(yùn)行論為了防止教會的迫害，這本巨著直至他去世時才正式出版。哥白尼的“日心說”沉重地打擊了教會的宇宙觀，這是唯物主義和唯心主義斗爭的偉大勝利。哥白尼是歐洲文藝復(fù)興時期的一位巨人。他用畢生的精力去研究天文學(xué)，為后世留下了寶貴的遺產(chǎn)。伽利略伽利雷(1564-1642),他是近代實驗科學(xué)的先驅(qū)者，是意大利文藝復(fù)興后期偉大的天文學(xué)家、力學(xué)家、哲學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。也是近代實驗物理學(xué)的開拓者，被

15、譽(yù)為“近代科學(xué)之父”他首先提出并證明了同物質(zhì)同形狀的兩個重量不同的物體下降速度一樣快，他反對教會的陳規(guī)舊俗，由此，他晚年受到教會迫害，并被終身監(jiān)禁。他以系統(tǒng)的實驗和觀察推翻了亞里士多德諸多觀點。因此，他被稱為“近代科學(xué)之父”“現(xiàn)代觀測天文學(xué)之父”、“現(xiàn)代物理學(xué)之父”他的工作，為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎(chǔ)。曲人世畀你垂的對訂開普勒(1571-1630)是德國著名的天體物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家。他首先把力學(xué)的概念引進(jìn)天文學(xué)，他還是現(xiàn)代光學(xué)的奠基人，制作了著名的開普勒望遠(yuǎn)鏡。他發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動三大定律，為哥白尼創(chuàng)立的“太陽中心說”提供了最為有力的證據(jù)。他被后世譽(yù)為“天空的立法者”。開普勒第一定律，

16、也稱橢圓定律；也稱軌道定律：每一個行星都沿各自的橢圓軌道環(huán)繞太陽，而太陽則處在橢圓的一個焦點中。開普勒第二定律，也稱面積定律：在相等時間內(nèi)，太陽和運(yùn)動中的行星的連線（向量半徑）所掃過的面積都是相等的。開普勒第三定律，也稱調(diào)和定律；也稱周期定律：各個行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的平方和它們的橢圓軌道的半長軸的立方成正比。牛頓（1643-1727）,是一位英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家和煉金術(shù)士。他在1687年發(fā)表的論文自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理里，對萬有引力和三大運(yùn)動定律進(jìn)行了描述。在光學(xué)上，他發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡，并基于對三棱鏡將白光發(fā)散成可見光譜的觀察，發(fā)展出了顏色理論。在數(shù)學(xué)上，牛頓發(fā)展出了與萊布

17、尼茨不同的微積分學(xué)。十八十九世紀(jì)的天文學(xué)光譜（Spectrum）是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后,被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱為光學(xué)頻譜。光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個波長范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見光。光譜并沒有包含人類大腦視覺所能區(qū)別的所有顏色，譬如褐色和粉紅色。由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成.這種方法叫做光譜分析.紅移在物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域，指物體的電磁輻射由于某種原因波長增加的現(xiàn)象，在可見光波段，表現(xiàn)為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離，即波長變長、頻率降低。紅移的現(xiàn)象目前多用

18、于天體的移動及規(guī)律的預(yù)測上。在19世紀(jì)80年代以前，所有的小行星都是用目視方法發(fā)現(xiàn)的，觀察者仔細(xì)地把望遠(yuǎn)鏡視場中的每一顆星與事先準(zhǔn)備好的星圖相對比，尋找那些星圖中沒有的、緩慢移動著的亮點。最后通過一段時間的定位觀測，用天體力學(xué)定出它的軌道后，確定下一顆新的小行星。二十世紀(jì)至今赫羅圖(Hertzsprung-Russeldiagram，簡寫為H-Rdiagram)是丹麥天文學(xué)家赫茨普龍及由美國天文學(xué)家羅素分別于1911年和1913年各自獨立提出的。后來的研究發(fā)現(xiàn)，這張圖是研究恒星演化的重要工具，因此把這樣一張圖以當(dāng)時兩位天文學(xué)家的名字來命名，稱為赫羅圖。赫羅圖是恒星的光譜類型與光度之關(guān)系圖，赫羅

19、圖的縱軸是光度與絕對星等，而橫軸則是光譜類型及恒星的表面溫度，從左向右遞減。恒星的光譜型通?？纱笾路譃镺.B.A.F.G.K.M七種，要記住這七個類型有一個簡單的英文口訣OhbeAFineGirl/Guy.KissMe!射電望遠(yuǎn)鏡(RadioTelescope)是指觀測和研究來自天體的射電波的基本設(shè)備，可以測量天體射電的強(qiáng)度、頻譜及偏振等量。包括收集射電波的定向天線，放大射電信號的高靈敏度接收機(jī)，信息記錄、處理和顯示系統(tǒng)等。喬治伽莫夫(G.Gamov,1904-1968)是俄國著名的物理學(xué)家和天文學(xué)家。1928-1932年先后在丹麥的哥本哈根大學(xué)和英國劍橋大學(xué)師從著名物理學(xué)家玻爾和盧瑟福從事研

20、究工作。他早年在核物理研究中取得出色成績，1940年代，伽莫夫與他的學(xué)生拉爾夫阿爾菲一道，將相對論引入宇宙學(xué)，提出了大爆炸宇宙學(xué)模型?！按蟊ㄓ钪嬲摗闭J(rèn)為：宇宙是由一個致密熾熱的奇點于137億年前一次大爆炸后膨脹形成的。1929年，美國天文學(xué)家哈勃提出星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律，并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹、/說。宇宙微波背景輻射(又稱3K背景輻射)是一種充滿整個宇宙的電磁輻射。特征和絕對溫標(biāo)2.725K的黑體輻射相同。頻率屬于微波范圍。宇宙微波背景輻射產(chǎn)生于大爆炸后的三十萬年大爆炸宇宙學(xué)說認(rèn)為，發(fā)生大爆炸時，初始宇宙的溫度是極高的，在之后慢慢降溫，直到現(xiàn)在約150億年后

21、，大約還殘留著3K左右的熱輻射。浩瀚的宇宙魅力無窮，他吸引著無數(shù)的科學(xué)志士為之求索探秘。千百年來,人們?yōu)榱苏J(rèn)識天體和宇宙的奧秘，不屈不撓的探求著。偉大的波蘭天文學(xué)家哥白尼有一句名言：“人類的天職是勇于探索”，我國古代詩人屈原說過：“路漫漫，其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索?！笨梢娞剿饔钪媸侨祟愑篮愕目茖W(xué)主題。正是人類一代接一代的探索和辛勤的觀測研究，譜寫了源遠(yuǎn)流長的天文學(xué)史。如今人類的思想和行動早已飛出地球和太陽系，正邁著時代的步伐向更深層次進(jìn)軍，是天文學(xué)從滿了生機(jī)和活力。21世紀(jì)，我們新一代人應(yīng)當(dāng)繼承和發(fā)揚(yáng)優(yōu)良傳統(tǒng)，擔(dān)起重鑄天文學(xué)的重任?！皽唭x”是我國古代的一種天文觀測儀器。在古代,蛋殼，出現(xiàn)在天上

22、的星星是鑲嵌在蛋殼上的彈丸，地球則是蛋黃，人們在這個蛋黃上測量日月星辰的位置。因此，把這種觀測天體位置的儀器叫做“渾儀”日晷又稱“日規(guī)”，是我國古代利用日影測得時刻的一種計時儀器。通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。叫做“晷面”，安放在石臺上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下專題一宇宙概況宇宙，是我們所在的空間，“宇”的本義是指“上下四方”。宇宙，又是我們所在的時間，“宙”的本意就是指“古往今來”。一、人類對宇宙的探索歷程1、中國對宇宙的探索渾”字含有圓球的意義。古人認(rèn)為天是圓的，形狀像銅制的指針叫做“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷

23、針又叫“表”，石制的圓盤端正好指向南天極。在晷面的正反兩面刻劃出12個大格,每個大格代表兩個小時。當(dāng)太陽光照在日晷上時，晷針的影子就會投向晷面，太陽由東向西移動，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動。于是，移動著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面,以此來顯示時刻。漏刻是我國古代一種計量時間的儀器。最初，人們發(fā)現(xiàn)陶器中的水會從裂縫中一滴一滴地漏出來，于是專門制造出一種留有小孔的漏壺，把水注入漏壺內(nèi)，水便從壺孔中流出來，另外再用一個容器收集漏下來的水,在這個容器內(nèi)有一根刻有標(biāo)記的箭桿，相當(dāng)于現(xiàn)代鐘表上顯示時刻的鐘面，用一個竹片或木塊托著箭桿浮在水面上，容器蓋的中心開一個小孔，箭桿

24、從蓋孔中穿出，這個容器叫做“箭壺”。隨著箭壺內(nèi)收集的水逐漸增多，木塊托著箭桿也慢慢地往上浮，古人從蓋孔處看箭桿上的標(biāo)記，就能知道具體的時刻。后來古人發(fā)現(xiàn)漏壺內(nèi)的水多時，流水較快，水少時流水就慢，顯然會影響計量時間的精度。于是在漏壺上再加一只漏壺，水從下面漏壺流出去的同時，上面漏壺的水即源源不斷地補(bǔ)充給下面的漏壺，使下面漏壺內(nèi)的水均勻地流人箭壺，從而取得比較精確的時刻。2、國外對宇宙的探索哥白尼(NicolausCopernicus,1473T543),波蘭天文學(xué)家、日心說創(chuàng)立者，近代天文學(xué)的奠基人。哥白尼經(jīng)過長期的天文觀測和研究，創(chuàng)立了更為科學(xué)的宇宙結(jié)構(gòu)體系日心說，從此否定了在西方統(tǒng)治達(dá)一千多

25、年的地心說。日心說經(jīng)歷了艱苦的斗爭后，才為人們所接受，這是天文學(xué)上一次偉大的革命，不僅引起了人類宇宙觀的重大革新而且從根本上動搖了歐洲中世紀(jì)宗教神學(xué)的理論支柱。“從此自然科學(xué)便開始從神學(xué)中解放出來”“科學(xué)的發(fā)展從此便大踏步前進(jìn)”(恩格斯自然辯證法)。哥白尼著有闡述日心說的天體運(yùn)行論(1543年出版)，由于受到時代的局限，在日心說中保留了所謂“完美的”圓形軌道等點。其后開普勒建立行星動三定律，牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，以及行星光行差、視差相繼發(fā)現(xiàn)，日心說遂建立在更加穩(wěn)固的科學(xué)基礎(chǔ)上。開普勒(1571-1630),德國天文學(xué)家。1600年，開普勒到布拉格多年積累的觀測資料，仔細(xì)分析研究，發(fā)現(xiàn)了行星沿橢

26、圓軌道運(yùn)行，并且提出行星運(yùn)動三定律(即開普勒定律)，為牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律打下了基礎(chǔ)。他的主要著作有宇宙的神秘、光學(xué)、宇宙和諧論、哥白尼天文學(xué)概要、彗星論和稀奇的1631年天象等。其中，在宇宙和諧論中，開普勒找到了最簡單的世界體系，只需7個橢圓就可以描述天體運(yùn)動的體系了；在彗星論中，他指出彗星的尾巴總是背著太陽，是因為太陽排斥彗頭的物質(zhì)造成的，這是距今半個世紀(jì)以前對輻射壓力存在的正確預(yù)言；此外，開普勒還發(fā)現(xiàn)了大氣折射的近似定律。愛因斯坦(1879-1955),舉世聞名的德裔美國科學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人。十九世紀(jì)末期是物理學(xué)的變革時期，他的量子理論對天體物理學(xué)、特別是理論天體物理學(xué)都有

27、很大的影響。理論天體物理學(xué)的第一個成熟的方面恒星大氣理論，就是在量子理論和輻射理論的基礎(chǔ)上建立起來的。愛因斯坦的狹義相對論成功地揭示了能量與質(zhì)量之間的關(guān)系，解決了長期存在的恒星能源來源的難題。近年來發(fā)現(xiàn)越來越多的高能物理現(xiàn)象，狹義相對論已成為解釋這種現(xiàn)象的一種最基本理論工具。其廣義相對論也解決了一個天文學(xué)上多年的不解之謎，并推斷出后來被驗證了的光線彎曲現(xiàn)象，還成為后來許多天文概念的理論基礎(chǔ)。愛因斯坦對天文學(xué)最大的貢獻(xiàn)莫過于他的宇宙學(xué)理論。他創(chuàng)立了相對論宇宙學(xué)，建立了靜態(tài)有限無邊的自洽的動力學(xué)宇宙模型，并引進(jìn)了宇宙學(xué)原理、彎曲空間等新概念，大大推動了現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展。20世紀(jì)科學(xué)的智慧和毅力在霍

28、金的身上得到了集中的體現(xiàn)。他對于宇宙起源后10-43秒以來的宇宙演化圖景作了清晰的闡釋.宇宙的起源：最初是比原子還要小的奇點，然后是大爆炸，通過大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的作用下，逐漸形成了宇宙中的各種物質(zhì)。至此，大爆炸宇宙模型成為最有說服力的宇宙圖景理論。然而，至今宇宙大爆炸理論仍然缺乏大量實驗的支持。二、宇宙的組成宇宙是物質(zhì)的，物質(zhì)以各種形態(tài)存在的，聚集態(tài)的構(gòu)成星體，彌散態(tài)的構(gòu)成星云，即云霧狀的天體，彌散于廣漠的星際空間，極其稀薄稱星際物質(zhì)，包括星際氣體和星際塵埃，所有這些物質(zhì)統(tǒng)稱為天體。1、星體星體指宇宙中的恒星、行星、衛(wèi)星、流星、彗星等恒星是在熊熊燃燒著的星球。一般

29、來說，恒星的體積和質(zhì)量都比較大。只是由于距離地球太遙遠(yuǎn)的緣故，星光才顯得那么微弱。古代的天文學(xué)家認(rèn)為恒星在星空的位置是固定的，所以給它起名“恒星”意思是“永恒不變的星”可是我們今天知道它們在不停地高速運(yùn)動著，比如太陽就帶著整個太陽系在繞銀河系的中心運(yùn)動。但別的恒星離我們實在太遠(yuǎn)了，以至我們難以覺察到它們位置的變動。恒星發(fā)光的能力有強(qiáng)有弱。天文學(xué)上用“光度”來表示它。所謂“光度”，就是指從恒星表面以光的形式輻射出的功率。恒星表面的溫度也有高有低。一般說來,恒星表面的溫度越低，它的光越偏紅；溫度越高，光則越偏藍(lán)。而表面溫度越高，表面積越大，光度就越大。從恒星的顏色和光度，科學(xué)家能提取出許多有用信息

30、來。2、星云星際物質(zhì)在宇宙空間的分布并不均勻。在引力作用下，某些地方的氣體和塵埃可能相互吸引而密集起來，形成云霧狀。人們形象地把它們叫做“星云”。按照形態(tài)，銀河系中的星云可以分為彌漫星云、行星狀星云等幾種。彌漫星云正如它的名稱一樣，沒有明顯的邊界，常常呈不規(guī)則形狀。它們的直徑在幾十光年左右，密度平均為每立方厘米10-100個原子（事實上這比實驗室里得到的真空要低得多）。它們主要分布在銀道面（HOTKEY）附近。比較著名的彌漫星云有獵戶座大星云、馬頭星云等。三、宇宙的形成宇宙大爆炸學(xué)說1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個“原始原子”中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面

31、八方散開，形成了我們的宇宙。美籍俄國天體物理學(xué)家伽莫夫第一次將廣義相對論融入到宇宙理論中，提出了熱大爆炸宇宙學(xué)模型：宇宙開始于高溫、高密度的原始物質(zhì)，最初的溫度超過幾十億度，隨著溫度的繼續(xù)下降，宇宙開始膨脹。1965年，彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)了宇宙背景輻射，后來他們證實宇宙背景輻射是宇宙大爆炸時留下的遺跡，從而為宇宙大爆炸理論提供了重要的依據(jù)。他們也因此獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎。20世紀(jì)科學(xué)的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的體現(xiàn)。他對于宇宙起源后10-43秒以來的宇宙演化圖景作了清晰的闡釋宇宙的起源：最初是比原子還要小的奇點，然后是大爆炸，通過大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的

32、作用下，逐漸形成了宇宙中的各種物質(zhì)。至此，大爆炸宇宙模型成為最有說服力的宇宙圖景理論。然而，至今宇宙大爆炸理論仍然缺乏大量實驗的支持。宇宙學(xué)的最重要結(jié)論之一，是由觀察到的星系紅移現(xiàn)象和哈勃定律所推論得到宇宙正在膨脹的結(jié)論。由這個宇宙正在膨脹的結(jié)論，若將時間反推，就可以得到另一個結(jié)論：宇宙開始于一個時空奇點。這是一個須要相當(dāng)?shù)某橄髷?shù)學(xué)基礎(chǔ)才能理解的概念，是有可能符合現(xiàn)實的時空模型。這個推論使得大爆炸理論開始發(fā)展，并成為當(dāng)今宇宙學(xué)的研究主流。根據(jù)該理論“時間=0”的時空起點估計距今約在137億(13.7X109)年前，誤差2億年。但是，這個估計數(shù)據(jù)的正確性是基于大爆炸理論的模型也是正確的前提。紅移

33、：光的多普勒效應(yīng)：大多數(shù)恒星的光譜里，在紫外光部分都有兩條暗線，被鈣氣吸收所致，可是遙遠(yuǎn)星系里的兩條暗線悄悄移向紅端，這種現(xiàn)象叫紅移。星系距離越遠(yuǎn)，紅移越顯著，甚至移到紅光一端。這種某頻率譜線的位移現(xiàn)象說明天體正在與觀測者作相對運(yùn)動。光譜發(fā)生紅移(波頻率降低波長變長)天體退行，反之，紫移，接近測天體視向速度的方法。多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)火車的汽笛聲在列車向你奔馳而來時，音調(diào)會變高，掠你而過時聲音馬上就會低沉下來。這并不意味著聲源發(fā)生變化，由于聲源與觀測者的相對運(yùn)動所致。哈勃定律：1929年美國的天文學(xué)家哈勃研究星系光譜發(fā)現(xiàn)，譜

34、線紅移是一個普遍現(xiàn)象，若把這看作多普勒效應(yīng)的結(jié)果，除本星系群的少數(shù)星系外，所有星系都以很高的速度背離我們飛馳遠(yuǎn)去，星系退行的速度同他的距離成正比，Vsd。河外星系的視向退行速度與距離成正比，即距離越遠(yuǎn)，視向速度越大。奇點：是一個密度無限大、質(zhì)量無限大、時空曲率無限高、熱量無限高、體積無限小的“點”。宇宙大爆炸學(xué)說：150億年前，整個宇宙一片黑暗，突然有一天，宇宙發(fā)生大爆炸，宇宙的構(gòu)成物質(zhì)是一種密度非常大的物質(zhì)，溫度極高，此時宇宙中只有中子、質(zhì)子、電子、光子和微子等基本粒子形態(tài)的物質(zhì)，由于高溫和物質(zhì)極不穩(wěn)定，宇宙不斷膨脹，當(dāng)宇宙年齡10-44秒時，溫度達(dá)到1032攝氏度，經(jīng)過10-34秒時，突然

35、發(fā)生巨大爆炸，體積擴(kuò)大1029倍，溫度隨球體爆炸迅速下降，大爆炸30萬年，溫度達(dá)到3000攝氏度，宇宙開始變得透明，開始形成化學(xué)元素。四、黑洞黑洞：是根據(jù)現(xiàn)代的物理理論和天文學(xué)理論，所預(yù)言的在宇宙空間中存在的一種天體區(qū)域。黑洞是由一個質(zhì)量相當(dāng)大的天體，在核能耗盡死亡后發(fā)生引力塌縮后形成。根據(jù)牛頓萬有引力定理，由于黑洞的第一宇宙速度過大連光也逃逸不出來，故名黑洞在此區(qū)域內(nèi)的萬有引力非常強(qiáng)大，任何物質(zhì)都不可能從此區(qū)域內(nèi)逃逸出去，甚至光線都被它強(qiáng)大的引力拉回，因此黑洞不會發(fā)光，不能用天文望遠(yuǎn)鏡看到，是黑漆漆的天體，但天文學(xué)家可借觀察黑洞周圍物質(zhì)被吸引時的情況，找出黑洞位置。“黑洞”很容易讓人望文生義

36、地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強(qiáng)，就連光也不能逃脫出來。根據(jù)廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當(dāng)恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發(fā)的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發(fā)出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。等恒星的半徑小到一特定值（天文學(xué)上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，“似乎”就再不能逃出。黑洞的形成那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣

37、，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。我們曾經(jīng)比較詳細(xì)地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當(dāng)一顆恒星衰老時，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料（氫），由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。質(zhì)量小一些的恒星主要演化成白矮星，質(zhì)量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據(jù)科學(xué)家的計算，中子星的總質(zhì)量不能大于三倍太陽的質(zhì)量。如果超過了這個值，那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發(fā)另一次大坍縮。這次，根據(jù)科學(xué)家的猜想，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點進(jìn)軍，直至成為一個體積趨于零、

38、密度趨向無限大的“點”。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度（史瓦西半徑），正像我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯(lián)系“黑洞”誕生了。黑洞的特性與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有“隱身術(shù)”，人們無法直接觀察到它，連科學(xué)家都只能對它內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出各種猜想。那么，黑洞是怎么把自己隱藏起來的呢？答案就是彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識?？墒歉鶕?jù)廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經(jīng)不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強(qiáng)大的引力把它拉得偏

39、離了原來的方向。專題二恒星一、恒星的形成和演化恒星也像人一樣有出生、成熟、衰落和死亡的過程。但是恒星的一生要經(jīng)歷幾千萬年，甚至100億年以上的蠻長時間。相對于恒星漫長的演化歲月，人的一生只是微不足道的瞬間，那么人們是怎樣認(rèn)識恒星的一生呢？人們可以同時觀測到不同年齡的恒星，有孕育之中的原始星胎、剛剛形成的原恒星、年少的主序前星、精力充沛的壯年主序星，還有老年紅巨星和瀕臨死亡的白矮星、中子星以及黑洞。恒星的演化歷程主要取決于兩個重要的因素：初始質(zhì)量和它的化學(xué)成分。恒星的初始質(zhì)量和化學(xué)成分決定了它的演化歷程、演化速度和最終的歸宿。恒星的化學(xué)成分是通過分析恒星光球光譜而得到的。（一）原恒星質(zhì)量很大的星

40、云在自身引力的作用下很快的經(jīng)歷收縮、密集、升溫的過程。當(dāng)星云的質(zhì)量達(dá)到1萬倍太陽質(zhì)量時，由于密度分布不均勻而變得不穩(wěn)定，密度足夠大的星云區(qū)收縮快，導(dǎo)致大型分子星云分裂、瓦解成許多中等分子云。隨著中等分子云的收縮和密度的增加，又可能破碎成許多更小的分子云。這些小分子云中密度較大者能吸引周圍更多的氣體和塵埃，并隨著引力收縮，內(nèi)部溫度驟升，在星云不斷收縮過程中引力能轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)溫度達(dá)到2000K時，一部分氫分子變?yōu)闅湓訉?dǎo)致了中心核不穩(wěn)定，再次發(fā)生塌縮。第二次塌縮形成的新核，稱為原恒星。從星際云到形成原恒星的過程大約需要200萬年。（二）主序前星原恒星誕生后，在自身引力的作用下繼續(xù)收縮，半徑逐漸減

41、少到太陽2半徑尺度時，反應(yīng)逐漸加劇，中心溫度繼續(xù)迅速增加，星體開始閃爍發(fā)光。但是原恒星階段內(nèi)部還沒有發(fā)生熱核反應(yīng)，它們輻射的能量是外部物質(zhì)下落釋放的引力能轉(zhuǎn)變成的。此時，內(nèi)部沒有達(dá)到流體靜力學(xué)平衡，在它的表面還要承受外部物質(zhì)不斷下落造成的壓力。恒星內(nèi)部的物理條件發(fā)生了極大的改變，物質(zhì)的密度由原始星云的10-i8g/cm3,增加到大約1g/cm3,也就是說增加了一百億億倍。經(jīng)過一定的演化時間后內(nèi)部的壓強(qiáng)逐漸增大，最終能阻止塌縮。這是總質(zhì)量不再增加，當(dāng)星體內(nèi)部逐漸達(dá)到流體靜力學(xué)平衡，內(nèi)部氣體處于完全對流狀態(tài)，這時原恒星成長為少年星，叫做主序前星。處于主序前演化階段的恒星，內(nèi)部溫度較低，約為3000

42、5000K。在此溫度情況下，尚未發(fā)生熱核反應(yīng)。恒星的主要能量是靠引力能的釋放，一部分用以維持向外的輻射，另一部分用于增加內(nèi)部的熱能，使內(nèi)部溫度不斷升高。主序前星的質(zhì)量越大演化得越快，到達(dá)主序星的時間也越短。（三）主序星當(dāng)恒星的內(nèi)部溫度達(dá)到1500萬K時，氫聚變?yōu)楹ず说臒岷朔磻?yīng)開始全面地發(fā)生。由于核反應(yīng)產(chǎn)生的巨大的輻射能使恒星內(nèi)部壓力增強(qiáng)到足以和引力相抗衡，恒星進(jìn)入一個相對穩(wěn)定的時期，達(dá)到完全的流體靜力學(xué)平衡狀態(tài)，這個時期的恒星稱為主序星。不同質(zhì)量的恒星待在主序星階段的時間有很大的不同。恒星的質(zhì)量越大，氫消耗的越快，待在主序星的時間就越短。一個太陽質(zhì)量的恒星為100億年，30個太陽質(zhì)量的為100

43、萬年，0.5個太陽質(zhì)量的為1000億年。（四）紅巨星當(dāng)恒星走到主序星階段的尾聲時，此時恒星呈紅色，為紅巨星。（五）恒星的歸宿1、白矮星白矮星的體積只有地球這么大，不過它的質(zhì)量卻和太陽差不多，因此它的密度大的驚人，質(zhì)量和太陽類似的恒星，在進(jìn)入紅巨星階段后，內(nèi)核會逐漸收縮，成為白矮星，而外殼在強(qiáng)烈的輻射作用下會繼續(xù)向外膨脹，成為行星狀星云。光度低，表面溫度較高，呈白色。質(zhì)量0.21.1m，質(zhì)量極限1.44m，溫度550040000K。2、中子星，中子星的體積比白矮星還要小的多，直徑只有幾十公里，而質(zhì)量卻比兩個太陽還大。質(zhì)量極限23m，半徑1020km。表面密度109kg/m3,中心1018kg/m

44、3。3、黑洞，質(zhì)量再大一點的恒星，在經(jīng)過超新星爆發(fā)后，核心區(qū)域則可能會形成一個黑洞。黑洞（blackhole）這個詞是1967年才由著名物理學(xué)家惠勒（JohnWheeler）提出來的。質(zhì)量，角動量和電荷。黑洞無定律。二、恒星的測量（一）恒星的距離三角視差法距離的量度是最基本但也是極困難的工作7r址*/1D-lAU/sinFLAU/P/1*/2.相對P益賊*:逵川少#HRJfMfr鮭恒上的越鬣P為視差（弧秒），D為距離比鄰星0.76”，4.3光年織女星0.12”，27光年天狼星0.37”，8.8光年是人類宇宙距離測量階梯的第一步（二）恒星的絕對星等與光度光度：恒星內(nèi)部產(chǎn)生的能量，不斷向表層轉(zhuǎn)移，

45、最終從恒星表面逸出，射向太空。光度為恒星的能量發(fā)射率，即整個星面每秒釋放的能量。照度：對于接受天體輻射的人眼或儀器來說，單位時間入射到其單位面積的能量。表示某處感應(yīng)器感應(yīng)到的恒星的能量。亮度：我們看起來恒星的明亮程度。實際上就是照度。星等：1850年普森（pogson）把星等跟光度計測出的亮度作比較，發(fā)現(xiàn)星等相差5等，亮度之比約為100，因此有公式mm二Klg（EE）1221星等系統(tǒng)：目視星等、照相星等、光電星等星等相差5等，亮度相差100倍。視亮度之間的關(guān)系：E/E=2.512m-nnm視星等：指肉眼或通過天體輻射接收器所觀測到的恒星亮度。不能客觀底反映恒星真正的發(fā)光強(qiáng)度。m=-2.5lgE

46、絕對星等：把恒星亮度歸算到10pc處，所得的星等。M二-2.5lgE0視星等與絕對星等的關(guān)系：M二m+5-5lgr（三）恒星的光譜光譜（Spectrum）是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱為光學(xué)頻譜。光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個波長范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見光。光譜并沒有包含人類大腦視覺所能區(qū)別的所有顏色，譬如褐色和粉紅色。由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成.這種方法叫做光譜分析.恒星連續(xù)輻射隨波長的分布，近似于溫度等于恒星有效溫度的黑體輻射能量的分布

47、，因而恒星的連續(xù)光譜也隨光譜型而變化。恒星的光譜分析在天體物理學(xué)中占有重要地位，它可以定性或定量的測定恒星的化學(xué)成分，直接或間接的確定恒星的表面溫度、光度、直徑、質(zhì)量、磁場。研究恒星的視向運(yùn)動和自轉(zhuǎn)。1918年-1924年，哈佛大學(xué)天文臺發(fā)表的對全天亮于8.5m的性的恒星光譜的分類沿用至今，其光譜序列：0型：藍(lán)星，有效溫度4000030000K。參宿一B型：藍(lán)白星，有效溫度3000010000K角宿一A型：白星，有效溫度100007500K牛郎星F型：黃白星，有效溫度75006000K老人星G型：黃星，有效溫度60005000K太陽K型：紅橙星，有效溫度50003500K大角星M型：紅星，有效

48、溫度35002500K心宿二要記住這七個類型有一個簡單的英文口訣OhbeAFineGirl/Guy.KissMe!從O型到M型，恒星的溫度由高到低，其中每一個光譜型又分為10個次光譜型。O型A型B型的星溫度較高稱為早型星，而K型M型的星溫度較低稱為晚型星。82-g,22.COD14.IKOlO.OCO7,2005COD3MK2.5SC我何他段3對溫足I20世紀(jì)初丹麥天文學(xué)家赫茨普龍和由美國天文學(xué)家羅素分別研究了大量恒星的溫度與它的光度（絕對星等）之間的關(guān)系。他們以絕對星等（光度）為縱軸，以光譜類型（恒星的表面溫度）為橫軸作圖，發(fā)現(xiàn)恒星在光譜一光度圖中有一定的規(guī)律。此圖對研究恒星的分類和演化起了

49、重要的作用，人們稱此圖為赫一羅圖（簡稱H-R圖）。（四）恒星的大小和質(zhì)量1、恒星大小的測量方法：干涉法，月掩星法，對食雙星法2、觀測結(jié)果；恒星的直徑相差很大，大的有太陽直徑的幾百倍甚至一兩千倍，小的只有不到太陽直徑的十分之一。3、恒星的質(zhì)量比較難以測定。目前能直接測定的恒星只有雙星，可以根據(jù)兩個星互相繞轉(zhuǎn)的運(yùn)動規(guī)律，直接測定其質(zhì)量。專題三太陽系飛抵太陽系上空，鳥瞰整個太陽系的壯麗景象，那些大行星都在自西向東也就是逆時針圍繞太陽轉(zhuǎn)，它們繞太陽轉(zhuǎn)的路線也就是天文學(xué)家常說的軌道也挺圓，再看看，它們基本都在一個平面上圍繞太陽轉(zhuǎn)悠。這就是行星運(yùn)動三個主要特性。正因為行星運(yùn)動具有同向性、近圓性、共面性，才

50、使當(dāng)年的天文學(xué)家在地球上能分辨出它們是太陽系的成員。在太空中看，八大行星（2006年8月24日在捷克首都布拉格舉行的國際天文學(xué)聯(lián)合會26屆大會投票表決，部分通過新的行星定義，放棄將冥王星之外的太陽系八大行星稱為“經(jīng)典行星”的說法，確認(rèn)太陽系只有金星、土星、木星、水星等八顆行星，冥王星被排除在行星之外，“降級”成為“矮行星”）都在自己的軌道上按部就班地運(yùn)動。但在地球上看其它行星運(yùn)動，問題有點兒復(fù)雜。我們把在地球上看到的行星相對太陽、相對星空背景的運(yùn)動叫行星視運(yùn)動。行星相對星空背景視運(yùn)動點1、行星視運(yùn)動路徑總在黃道附近；2、行星有時順行，有時逆行；3、順行時間長，逆行時間短；4、由順行轉(zhuǎn)為逆行或由

51、逆行轉(zhuǎn)為順行的轉(zhuǎn)折點稱為“留”，行星在“留”前后移動緩慢，好像靜止似的；5、行星視運(yùn)動都有周期性，各行星的周期長短不同。地內(nèi)行星相對于太陽的視運(yùn)動上合一東大距一下合：昏星下合一西大距一上合：晨星水星的大距：1828金星的大距：4548F舍a地內(nèi)廳星的擁珊1610年，伽利略首次用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)金星跟月亮一樣有盈虧相位變化。與月球不同的是，地內(nèi)行星相位還隨著角徑大小顯著變化。朔（下合）附近角徑最大，望（上合）附近角徑最小金星的角徑最大時為最小時的6.4倍；水星為2.6倍。發(fā)現(xiàn)意義：地內(nèi)行星相位和角徑變化的發(fā)現(xiàn)是日心說的有力證據(jù)之一；說明行星只是反射日光，本身不發(fā)光。地外行星相對于太陽的視運(yùn)動合一東方照

52、一沖：前半夜可見沖：整夜可見沖一西方照一合：后半夜可見行星相對星空背景的運(yùn)動，行星會合周期，行星繞太陽公轉(zhuǎn)一周時間叫“恒星周期”；在地球上看到的相對星空背景的行星運(yùn)動是行星公轉(zhuǎn)和地球公轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動，叫“會合運(yùn)動”。行星相鄰兩次合（或沖）經(jīng)歷的時間叫“會合周期”。地內(nèi)行星會合周期經(jīng)歷過程：上合一順行東大距一順行上合東大趾逆行逆行下合地內(nèi)行星大沖行星會合周期和公轉(zhuǎn)周期概念不同的，比如水星公轉(zhuǎn)周期87.969日留一逆行下合一逆行留一順行西大距順行上合合周期115.88日金星公轉(zhuǎn)周期224.701日會合周期583.92日。行星運(yùn)動的會合周期S的近似計算是（E為地球的公轉(zhuǎn)周期，T為欲求行星的公轉(zhuǎn)周期）：

53、地內(nèi)行星1/S=1/TT/E;地外行星1/S=1/ET/T在太陽系中，除了包括地球在內(nèi)的八大行星之外，還有許多繞太陽運(yùn)動的小行星、矮行星，來去匆匆的彗星和飄浮在宇宙中的流星體。小行星發(fā)現(xiàn)史：1801年第一顆小行星被發(fā)現(xiàn)1807年4顆1850年57顆1879年200顆1891年322顆（照相技術(shù)應(yīng)用之前）1902年500顆1922年1000顆今天約100000顆以上小行星的分類被分為近地小行星、主帶小行星、特洛伊族小行星、遠(yuǎn)距小行星。截止到2009年3月23日，全世界共發(fā)現(xiàn)近地小行星6083顆（阿坦型504顆，阿波羅型3030顆，阿莫爾型2549顆），包括潛在危險小行星（軌道與地球軌道最近距離小

54、于0.05天文單位且絕對星等亮于22等）1040顆。發(fā)現(xiàn)的海王外天體為1093顆。1928年，張鈺哲教授在美國發(fā)現(xiàn)了一顆小行星，永久編號為1125，被命名為“中華星”。研究小行星的意義在于研究太陽系起源的重要信息；計算大行星質(zhì)量，以及它們之間距離的標(biāo)竿；為可能發(fā)生的撞擊提供預(yù)報；富含礦產(chǎn)資源的寶庫。專題四日食和月食（一）日食月殼丸陽由J月芫卿珠運(yùn)動的軸道甲面和地球紐陽遠(yuǎn)動的軸道平面有一啊左后的夾SU黃,因此日億和月儀井不是每嘩月都盤發(fā)生日食是指當(dāng)日、月、地運(yùn)動到一條直線上，且位置為日月地，地球運(yùn)動到月亮的半影或本影區(qū)時，會出現(xiàn)太陽的全部或部分被月亮擋住的現(xiàn)象叫日食.地球運(yùn)動到月亮的本影區(qū)時，太

55、陽完全被擋住，此時出現(xiàn)日全食；地球運(yùn)動到月亮的半影區(qū)時，太陽的一部分被擋住，此時出現(xiàn)日偏食；地球運(yùn)動到月亮的偽本影時，太陽的中間部分被擋住，此時出現(xiàn)日環(huán)食.發(fā)生日食需要滿足兩個條件：1、日食總是發(fā)生在朔日（農(nóng)歷初一）。不是所有朔日必定發(fā)生日食，因為月球運(yùn)行的軌道（白道）和太陽運(yùn)行的軌道（黃道）并不在一個平面上。白道平面和黃道平面有59的夾角。2、太陽和月球都移到白道和黃道的交點附近，太陽離交點處有一定的角度（日食限）日食限是指在朔日，使日食成為可能時月球中心與黃道和白道的交點之間的角距離極限，在下限（1521）以內(nèi)必發(fā)生日食，在上限（1831）以外無日食。對于日食的觀測而言，無論是日偏食、日全

56、食或日環(huán)食，時間都是很短的。在地球上能夠看到日食的地區(qū)也很有限，這是因為月球比較小，它的本影也比較小而短，因而本影在地球上掃過的范圍不廣，時間不長，由于月球本影的平均長度（373293公里）小于月球與地球之間的平均距離（384400公里）就整個地球而言，日環(huán)食發(fā)生的次數(shù)多于日全食。根據(jù)月球圓面同太陽圓面的位置關(guān)系，可分成五種食象：初虧，食既，食甚，生光，復(fù)圓。日全食與日環(huán)食都有上述5個過程，而日偏食只有初虧、食甚、復(fù)圓3個過程，沒有食既、生光。日全食之所以受重視，更主要的原因是它的天文觀測價值巨大。科學(xué)史上有許多重大的天文學(xué)和物理學(xué)發(fā)現(xiàn)是利用日全食的機(jī)會做出的，而且只有通過這種機(jī)會才行。最著名

57、的例子是1919年的一次日全食，證實了愛因斯坦廣義相對論的正確性。愛因斯坦1915年發(fā)表了在當(dāng)時看來是極其難懂、也極其難以置信的廣義相對論，這種理論預(yù)言光線在巨大的引力場中會拐彎。人類能接觸到的最強(qiáng)的引力場就是太陽，可是太陽本身發(fā)出很強(qiáng)的光，遠(yuǎn)處的微弱星光在經(jīng)過太陽附近時是不是拐彎了，根本看不出來。但如果發(fā)生日全食，擋住太陽光，就可以測量出來光線拐沒拐彎、拐了多大的彎。機(jī)會在1919年出現(xiàn)了，但日全食帶在南大西洋上，很遙遠(yuǎn)，也很艱苦。英國天文學(xué)家愛丁頓帶著一支熱情和好奇心極強(qiáng)的觀測隊出發(fā)了。觀測結(jié)果與愛因斯坦事先計算的結(jié)果十分吻合，從此相對論得到世人的承認(rèn)。日全食時的天空可觀測的天體情況：土星

58、在太陽的正東面，非常接近地面大部分人從未見過的水星就在太陽的東面旁邊，非常明顯金星和火星在太陽的西邊，在地面看來，已經(jīng)在西邊天空；全天最亮的恒星天狼星，在南方天空非常著名的亮星云集的冬季星座獵戶座，在正南方天空高高懸掛，用望遠(yuǎn)鏡觀測，獵戶座大星云（獵戶大星系）就在其中在本次日全食的天空中，除太陽外，天空中最明亮的天體由亮到暗排序：金星、水星、土星、天狼星、土星、火星比較明亮的容易觀測的恒星還有：獵戶座的參宿四和參宿七、大犬座的天狼星、雙子座的北河二和北河三、小犬座的南河三、御夫座的五車二、獅子座的軒轅十相關(guān)知識日珥：日珥是突出在日面邊緣外面的一種太陽活動現(xiàn)象，亮度要比太陽光球?qū)影等醯枚?，所以?/p>

59、時不能用肉眼觀測到它，只有在日全食時才能直接看到。日冕：太陽最外層的大氣稱為日冕，日全食時，黑暗的太陽外圍是銀白色的光芒，日冕像帽子似地扣在太陽上。日浪：太陽光球?qū)游镔|(zhì)的一種拋射現(xiàn)象。通常發(fā)生在太陽黑子上空，具有很強(qiáng)的重復(fù)出現(xiàn)的本領(lǐng)，當(dāng)一次沖浪沿上升的路徑下落后，又會觸發(fā)新的沖浪騰空而起，如此重復(fù)不斷，但其規(guī)模和高度則一次比一次小，直至消失。貝利珠：當(dāng)窄窄的彎月形的光邊穿過月面上粗糙不平的谷地時，就變成一系列的小珠子。這些光斑稱為“貝利珠”。鉆石環(huán)：美麗的日冕將在月亮周圍形成一道帶有一顆閃耀的白色寶石的光環(huán)，好像鉆石戒指上引人注目的閃耀光芒。（二）月食月食是指當(dāng)太陽、地球、月亮運(yùn)動到一條直線上

60、，且月亮的全部或部分進(jìn)入到地球的本影區(qū)域時，月亮或部分區(qū)域變暗的現(xiàn)象.月食只可能發(fā)生在農(nóng)歷十五（望）前后。月食的過程分為初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓五個階段月食的分類當(dāng)月亮進(jìn)入地球的本影時，月亮完全消失的現(xiàn)象叫月全食；月亮的一部分進(jìn)入地球的本影區(qū)域時，月亮的一部分消失的現(xiàn)象叫月偏食；有時月球并不會進(jìn)入本影而只進(jìn)入半影，這就稱為半影月食。在半影月食發(fā)生期間，月亮將略為轉(zhuǎn)暗，但它的邊緣并不會被地球的影子所阻擋。凌日：當(dāng)?shù)貎?nèi)行星水星、金星運(yùn)行到地球與太陽之間，它們?nèi)咧g幾乎或位于同一條直線時，水星、金星會從太陽表面經(jīng)過。這一天文現(xiàn)象就叫“水星（金星）凌日，類似于“日食現(xiàn)象。太陽地內(nèi)行星地球沖日：指