地球的宇宙環(huán)境

地球的宇宙環(huán)境第一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一節(jié)天體和天球一、天體和天體系統(tǒng)1、天體

天體:在天空中被觀測(cè)到的、存在于地球大氣層以外的物體。包括自然天體和人造天體。

自然天體：恒星、行星、衛(wèi)星、彗星、流星體、星云、星系、星際物質(zhì)、紅外源、射電源、x射線源、r射線源

人造天體：人造衛(wèi)星、宇宙飛船和天空實(shí)驗(yàn)室。

空中漂浮的云、漂游的氣球和運(yùn)行的飛機(jī)是否屬于天體？2、天體系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)著的天體因相互吸引和相互繞轉(zhuǎn)而構(gòu)成天體系統(tǒng)。

“運(yùn)動(dòng)著”和“相互吸引”二者缺一不可。如果只有天體的慣性直線運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有相互吸引，那么各種天體就會(huì)橫沖直撞，雜亂無(wú)章，這樣就不會(huì)形成天體系統(tǒng)；如果只有相互吸引，而沒(méi)有天體的慣性運(yùn)動(dòng)，最終宇宙物質(zhì)將聚集一團(tuán)，也不會(huì)形成天體系統(tǒng)。第二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、天穹和天球

天穹:地平面以上的半球形天空。

天穹給人們兩點(diǎn)印象：一是無(wú)論我們走到哪里，總覺(jué)得自己處在天穹的中心位置；二是天穹上鑲嵌的日月星辰各種天體似乎是等距的。天球:地平面上下兩個(gè)半球形天空合起來(lái)就構(gòu)成了完整的球形。

天球——以觀測(cè)者（地心）為球心，以無(wú)限遠(yuǎn)為半徑（半徑任意），包含一切天體的假想球面。

天球是人們根據(jù)天穹現(xiàn)象，按照兩個(gè)條件設(shè)想出來(lái)的：第一，它的球心是地心或者說(shuō)是人的眼睛；第二，它的半徑是無(wú)窮大的。第三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五利用天球是為了研究天體的位置和運(yùn)動(dòng)。天體的位置——就是人們從地球上看天體的方向或者說(shuō)看天體在天球上的投影位置。天體的運(yùn)動(dòng)——就是天體位置的變化。天體的位置和運(yùn)動(dòng)也叫天體的視位置和視運(yùn)動(dòng)。通常人們所說(shuō)的天球都是地心天球，但在說(shuō)明地球公轉(zhuǎn)時(shí)，也使用日心天球。第四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二節(jié)星座一、星座概述在晴朗無(wú)月的夜晚，抬頭仰望星空，繁星密布，數(shù)不勝數(shù)。那么全天有多少顆星呢？我們說(shuō)天上星的總數(shù)是無(wú)限的，而我們?nèi)庋劭梢?jiàn)的則是有限的。在正常情況下能看到6000顆左右，而在同一時(shí)間，同一地點(diǎn)只能看到3000顆左右，如果用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的話可以看到幾億顆。銀河系的總星數(shù)約1500億顆左右，目前已發(fā)現(xiàn)的約10億顆。我們?nèi)庋鬯?jiàn)的恒星，幾乎都屬于銀河系的成員。為了辨認(rèn)恒星的方便，人們建立了星座系統(tǒng)。第五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、西方天文學(xué)的星座（天球分區(qū)）

星座—就是根據(jù)恒星之間相互位置所構(gòu)成的圖形將天空劃分的區(qū)域。

1928年國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)規(guī)定全天星空劃分為88個(gè)星座，其中北天29個(gè)，黃道12個(gè)，南天47個(gè)。每顆恒星都從屬于某一個(gè)星座，都有姓名，所謂姓就是它所在的星座，名就是它在星座中的序號(hào)或代碼，通常是按亮度順序用希臘字母或數(shù)字標(biāo)出。在一個(gè)星座中最亮星稱為α星、次亮星稱為β星，依次類推γ星、δ星、ε星、ζ星、η星……超出24個(gè)希臘字母，用數(shù)字表示，如天鵝座61星、大熊座80星等。第六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

對(duì)于一些亮星，中國(guó)古人還授予專名，如天琴座α星（織女）、天鷹座α星（牛郎）、大犬座α星（天狼）等。星座大小相差懸殊，所含星數(shù)也各不相同，星座內(nèi)的天體不一定有物理聯(lián)系。不同緯度地區(qū)在不同季節(jié)內(nèi)所見(jiàn)星空（即與太陽(yáng)赤經(jīng)相差180°附近的星空）區(qū)域不同。在對(duì)待星座的態(tài)度上，天文學(xué)和占星學(xué)各行其道，天文學(xué)是觀測(cè)和研究天體、探索宇宙奧妙的一門科學(xué)；占星學(xué)是利用星座和天象來(lái)決定人的命運(yùn)的神秘信仰。黃道十二星座為：雙魚(yú)白羊金牛座，雙子巨蟹獅子座，室女天稱天蝎座，人馬摩羯寶瓶座。第七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、我國(guó)古代的星空區(qū)劃中國(guó)古代天文學(xué)把星空分成若干個(gè)小區(qū)域，稱為“星官”。在眾多的星官中三垣、四象、二十八宿占有很重要的地位，它們是我國(guó)古代星空的區(qū)劃體系，跟今天的星座相類似。

三垣是指紫微垣、太微垣、天市垣。紫微垣包括天北極附近的天區(qū)，有小熊、大熊、仙王、仙后、天龍等星座；太微垣包括室女、后發(fā)、獅子等星座的一部分。天市垣包括蛇夫、武仙、巨蛇、天鷹等星座的一部分。

二十八宿是古人為了觀測(cè)日月五星的運(yùn)動(dòng)而在黃道附近和白道附近選擇的28個(gè)星官。第八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

28宿可分為四組，每組七宿，分別與四個(gè)地平方位、四種動(dòng)物形象相匹配，稱為四象，即東方蒼龍、北方玄武、西方白虎、南方朱雀。角、亢、氐、房、心、尾、箕,蒼龍象，代表東方；斗、牛、女、虛、危、室、壁,玄武象，代表北方；奎、婁、胃、昴、畢、觜、參,白虎象，代表西方；井、鬼、柳、星、張、翼、軫,朱雀象，代表南方。第九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、四瓣星圖為了辨認(rèn)恒星的方便，已故的華東師大金祖孟和陳自悟教授研究發(fā)明了分區(qū)星圖，即書(shū)中的四瓣星圖（P192）。四瓣星圖有兩大特點(diǎn)：其一，它針對(duì)初學(xué)者的情況將茫茫星空分成四大星區(qū)，每一瓣就是一個(gè)星區(qū)。星區(qū)的劃分是按赤經(jīng)劃分的。赤經(jīng)屬于天球坐標(biāo)系中的赤道坐標(biāo)系，相當(dāng)于地理坐標(biāo)系中的地理經(jīng)度，它的度量是以春分點(diǎn)為起點(diǎn)，在天赤道上向東度量的，它既可以用角度單位（0°—360°），也可以用時(shí)間單位（0—24時(shí)）。每個(gè)星區(qū)各跨赤經(jīng)6時(shí)，即90°，各區(qū)中央赤經(jīng)分別是0h、6h、12h、18h。每一星區(qū)都以其主要的拱極星座命名，分別稱為仙后、御夫、大熊、天琴星區(qū)。其二，大力進(jìn)行簡(jiǎn)化。在全天恒星中精選了20個(gè)星座和120顆恒星，圖面簡(jiǎn)潔清晰。另外，P193第十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

對(duì)于這兩張圖四瓣星圖，請(qǐng)同學(xué)們重點(diǎn)掌握以下幾方面。（1）掌握恒星、星座和星區(qū)之間的相互位置東西位置：因?yàn)槌嘟?jīng)是向東度量的，因而向赤經(jīng)大的方向是東，反之為西。不過(guò)這樣的東西方向是相對(duì)而言的，而每個(gè)星區(qū)的東西方向則是絕對(duì)的，左邊是東，右邊是西，如果把四瓣星圖水平放置，東西方向則更好理解。南北位置：四瓣星圖共同交點(diǎn)是天北極或北極星，在每個(gè)星區(qū)中向北就是向天北極方向，向南就是向天南極的方向。第十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）掌握各個(gè)星區(qū)的主要星座及其構(gòu)成的圖形

仙后星區(qū)：四個(gè)星座。

仙后座—形似字母W或反寫的M，俗稱仙后座W。

仙女座—三顆亮星排成一條直線。

飛馬座—呈一四邊形俗稱飛馬座四邊形（東北角一顆星屬仙女座），四邊形的東邊向北延伸直指北極星。

南魚(yú)座—只有一顆亮星，其他星都很暗，沿飛馬座四邊形的西邊向南延伸，即可找到。南魚(yú)座α星北落師門，西方稱“海角孤星”。第十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五御夫星區(qū)：6個(gè)星座。御夫座—呈一明顯的五邊形，我國(guó)古時(shí)稱五車。主星α（五車二）是北天一等亮星。金牛座—是著名的黃道星座。有一簇V字型的星群，俗稱金牛座V，主星α（畢宿五）位于V字的一端，是一顆紅色亮星。V字的西北方有著名的昴星團(tuán)，俗稱七姐妹星團(tuán)，這是一個(gè)著名的疏散星團(tuán)，由280多顆恒星組成，用小型望遠(yuǎn)鏡可看到幾十顆，正常視力可看到6—7顆。獵戶座—是全天最壯麗的星座，橫跨天赤道，世界各地都能看到，我國(guó)古代稱“參宿”?！皡⑺奁咝敲鳡T霄，兩肩兩足三為腰”，中部的三星合稱參宿三星，傳說(shuō)是獵戶的腰帶，三星最北的一顆星正好位于天赤道上，三星向西北自然延伸指向畢宿五。大犬座—形如砍刀，α星天狼星是全天最明亮的恒星。小犬座恒星很少，主星α南河三是著名的一等星。雙子座—是黃道星座，成兩行排列，雙子座β星北河三是一等星。第十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五大熊星區(qū)：有四個(gè)星座。大熊座——是北天最著名的星座，七顆亮星排列成斗狀，或者說(shuō)象個(gè)大勺子。人們常用它的兩個(gè)指極星辨認(rèn)北極星。民諺有“識(shí)得北斗，天下好走”的說(shuō)法。牧夫座—形如風(fēng)箏或倒掛的領(lǐng)帶，主星α大角是北天一等亮星，位于斗柄的自然延伸線上。室女座—黃道星座，大體呈一不規(guī)則的土字形，主星α角宿一是一等亮星。獅子座—黃道星座，它形如雄獅，由頭部的鐮刀和尾部的三角形組成，主星α軒轅十四位于鐮刀的柄端，貼近黃道，天樞向天璇作聯(lián)線并延長(zhǎng)兩星的七倍距離處，即為獅子座。第十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五天琴星區(qū)：有六個(gè)星座。天琴座—范圍很小，其主星α織女星是北天一等亮星?？椗堑臇|南有四個(gè)暗星構(gòu)成小平行四邊形，傳說(shuō)是織女織布用的梭子。天鷹座—靠近天赤道，主星α（牛郎星）兩邊各有一顆暗星組成一條直線，民間俗稱扁擔(dān)星。天鵝座—呈一明顯的十字型，整個(gè)星座位于銀河之中，主星α天津四是一等星，天津意即銀河渡口或渡船。天蝎座—黃道星座，形如張開(kāi)兩螯的大蝎子，主星α心宿二是紅色亮星，古稱大火?！对?shī)經(jīng)》中“七月流火,九月授衣”的火指的就是心宿二，其與兩側(cè)的兩顆暗星合稱心宿三星。人馬座—位于銀河系最明亮的部分，是銀河系中心方向所在，東部六星組成南斗六星。武仙座—在天琴座的西邊，形如反寫的K字形，目前太陽(yáng)正朝這個(gè)方向移動(dòng)。第十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五(3)掌握每一星區(qū)的主要亮星及中國(guó)名稱

仙后星區(qū)：只有一顆亮星，即南魚(yú)座的北落師門。

御夫星區(qū)：集中了七顆亮星，其分布是參宿四居中，東西各三，大致呈六邊形。

大熊星區(qū)：三顆亮星，大體構(gòu)成一個(gè)等腰三角形。

天琴星區(qū)：有四顆亮星，也大體呈三角形，心宿二除外。(4)掌握各個(gè)季節(jié)所見(jiàn)的星區(qū)第十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五表1—1四季所見(jiàn)星區(qū)季節(jié)星區(qū)春季夏季秋季冬季不可見(jiàn)星區(qū)仙后御夫大熊天琴上半夜可見(jiàn)星區(qū)御夫大熊天琴仙后徹夜可見(jiàn)星區(qū)大熊天琴仙后御夫下半夜可見(jiàn)星區(qū)天琴仙后御夫大熊第十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五太陽(yáng)所在的星區(qū)為不可見(jiàn)星區(qū)；與太陽(yáng)相反方向的星區(qū)為徹夜可見(jiàn)星區(qū)；太陽(yáng)東鄰星區(qū)為上半夜可見(jiàn)星區(qū)，太陽(yáng)西鄰星區(qū)為后半夜可見(jiàn)星區(qū)?？偠灾?，只要我們牢牢掌握四瓣星圖中的星座和亮星所構(gòu)成的圖形及它們之間的相互位置，就等于掌握了一張簡(jiǎn)單明了的星圖，心中有了這樣一張全天星圖，再知道各個(gè)季節(jié)所見(jiàn)的星區(qū)，就可以方便地觀測(cè)星空了，這是觀測(cè)星空必不可少的準(zhǔn)備工作。第十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三節(jié)恒星和星系一、恒星的概念恒星是由熾熱氣體（H、He）組成的，能夠自身發(fā)光發(fā)熱的球形或類似球形的天體。恒星在天空中的相對(duì)位置似乎是固定不變的。所以古人誤認(rèn)為是不動(dòng)的，為了與運(yùn)動(dòng)比較明顯的行星相區(qū)別，稱其為“恒星”，意即永恒不動(dòng)之星。十八世紀(jì)以來(lái)天文學(xué)研究證明，恒星本身也在不斷地運(yùn)動(dòng)，其位置也是變化的。恒星空間運(yùn)動(dòng)速度是很高的，據(jù)資料表明，在地球上看起來(lái)，運(yùn)動(dòng)最快的恒星是開(kāi)普坦星，運(yùn)動(dòng)速度為294公里/秒，其次是巴納德星，為140公里/秒。第十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五恒星的空間運(yùn)動(dòng)速度可分解為兩個(gè)分量，即視向速度和切向速度。

視向速度—沿著觀測(cè)者視線方向的分量（以接近我們?yōu)樨?fù)值，遠(yuǎn)離我們?yōu)檎担?；切向速度——沿著與觀測(cè)者視線垂直方向的分量。恒星的視向速度對(duì)恒星之間相對(duì)位置沒(méi)有什么影響，而恒星相對(duì)位置的改變或星座形狀的變化主要是切向速度或者說(shuō)主要是恒星自行造成的，由于不同的恒星具有不同的自行方向和速率，這樣必然會(huì)引起恒星之間相對(duì)位置的改變。教材中是以北斗七星的自行和北斗形狀的變化來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題的（P24圖2-2）。

第二十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、恒星的自行與星座形狀變化

恒星每年在天球上移動(dòng)的角距離叫恒星的自行。恒星自行的速度，一般都小于0.1″/年,目前為止只發(fā)現(xiàn)有400多顆恒星的自行速度超過(guò)0.1″/年,其中自行最快的是巴納德星為0.31″/年?？梢?jiàn)恒星是不恒的。從圖2-2可以看出，北斗七星都有較大的自行。七顆星中，從北斗二到北斗六，自行的方向和速度大體相同，但是北斗一和北斗七自行方向卻與眾不同——二者的方向幾乎與其他五星相反。北斗七星形象的變遷，主要是由于這二星與其他五星自行方向不同步造成的。圖2-2還可以看出北斗七星在前后10萬(wàn)年的時(shí)間內(nèi)變化是非常明顯的?？傊?，恒星是由熾熱氣體組成的球狀天體，恒星的名字是名不符實(shí)的，恒星也在不停地運(yùn)動(dòng)，既有視向運(yùn)動(dòng)也有切向運(yùn)動(dòng)，而且運(yùn)動(dòng)速度是很高的。恒星每年在天球上移動(dòng)的角距離，稱為恒星的自行，由于恒星自行沒(méi)有統(tǒng)一的方向和速率，使恒星之間相對(duì)位置在不斷改變。第二十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、恒星的發(fā)光與光譜1、恒星的發(fā)光這里指的是發(fā)射可見(jiàn)光，恒星能夠發(fā)光其溫度必然很高，為什么恒星的溫度會(huì)很高呢？這里有發(fā)展階段問(wèn)題，也有質(zhì)量大小問(wèn)題。就前者而言，恒星同任何物質(zhì)一樣，也是有生有滅的，恒星的發(fā)光現(xiàn)象是它生命過(guò)程中某一階段的現(xiàn)象。就質(zhì)量大小而言，恒星能夠發(fā)光，其質(zhì)量必然很大，如果沒(méi)有巨大的質(zhì)量，就不會(huì)有很高的中心溫度，那么究竟多大質(zhì)量的天體才能發(fā)光才算是恒星呢？根據(jù)對(duì)恒星質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)恒星的質(zhì)量不小于太陽(yáng)質(zhì)量的10%，不大于10倍的太陽(yáng)質(zhì)量。第二十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、恒星的光譜不同波長(zhǎng)或不同顏色的光，按其波長(zhǎng)順序排列成的彩色光帶稱為光譜。不同的恒星其溫度、壓力、磁場(chǎng)和化學(xué)成分存在差異，表現(xiàn)出不同的光譜類型，我們通過(guò)對(duì)遙遠(yuǎn)恒星的光譜分析，就能了解到恒星有關(guān)的理化性質(zhì)。

20世紀(jì)初美國(guó)哈佛大學(xué)天文臺(tái)的師生們對(duì)50萬(wàn)顆恒星的光譜進(jìn)行研究，并把它們分成七種類型：光譜型的代號(hào)是一句俏皮的英文：Oh!BeAFainGirlKissMe.第二十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五表1—2恒星的光譜類型光譜型顏色表面溫度典型恒星O蘭40000-25000參宿一、參宿三B蘭白25000-11000參宿二、參宿七A白11000-7500天狼、織女F黃白7500-6000老人、南河三G黃6000-5000太陽(yáng)、南門二K橙5000-3500大角、北河三M紅3500-2500參宿四、心宿二第二十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五恒星的顏色、溫度與光譜型的關(guān)系如上表，按溫度的高低，恒星可歸納為三類：高溫型（O、B、A），質(zhì)量大，光度強(qiáng)；中溫型（F、G），質(zhì)量和光度居中，太陽(yáng)就是一顆典型的G型星；低溫型（K、M），質(zhì)量小，光度低。

19世紀(jì)中葉以前，人們對(duì)于恒星的化學(xué)組分、物理性質(zhì)無(wú)從知曉。1825年德國(guó)哲學(xué)家孔德斷言：“恒星的化學(xué)組分是人類絕對(duì)不能得到的知識(shí)”。30年后分光技術(shù)和照相技術(shù)誕生，人類通過(guò)光譜分析得知了恒星的化學(xué)組分。第二十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、恒星的亮度與光度1、亮度與視星等亮度是指地球上的受光強(qiáng)度，即恒星的明暗程度。這里包含者距離的因素。視星等就是按恒星的亮度劃分的等級(jí)。

在公元前二世紀(jì)希臘天文學(xué)家喜帕恰斯在編制星表時(shí)，根據(jù)恒星的相對(duì)亮度分成六等，最亮的十五顆星為一等星，而把正常視力所能辨認(rèn)的最暗的星稱為六等星，這種劃分完全是人為的。后來(lái)，由于光學(xué)和光學(xué)儀器的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)一等星剛好比六等星亮100倍。視星等與亮度有這樣的數(shù)量關(guān)系：星等值越小，亮度越大；星等呈等差級(jí)數(shù)，而亮度呈等比級(jí)數(shù)，一等星和六等星，星等相差5等，而亮度相差100倍。星等每相差一等，亮度相差2.512倍。第二十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五恒星視星等與亮度之間有這樣的關(guān)系式:m－n＝－2.5（lgEm－lgEn）

這就把視星等與亮度聯(lián)系起來(lái)了，如果我們以0等星的亮度為單位，取n=0,En=1,則上式可寫成：

m＝－2.5lgEm

這公式叫普森公式，公式表明只要知道某恒星亮度就可以推算出以0等亮度為單位的星等數(shù)。

請(qǐng)注意，星等數(shù)可以是任意正數(shù)或負(fù)數(shù)，過(guò)去只分為六等，而星等數(shù)越小，亮度越大。太陽(yáng)的視星等為-26.74等,滿月時(shí)月亮的視星等為

-12.73等，金星最明亮?xí)r為-4.22等、天狼星為-1.45等。5米望遠(yuǎn)鏡能夠看到23等星，我校配置的22CM的望遠(yuǎn)鏡可看到12等星。第二十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、光度與絕對(duì)星等光度是指恒星本身的發(fā)光強(qiáng)度，按光度劃分的等級(jí)，稱為絕對(duì)星等。

對(duì)于亮度和視星等之間的數(shù)量關(guān)系也同樣適應(yīng)于光度和絕對(duì)星等，即絕對(duì)星等相差一等，光度相差2.512倍。地球上的人們看到的恒星亮度取決于兩個(gè)因素：一是恒星本身的發(fā)光強(qiáng)弱，這就是光度；二是恒星距我們的遠(yuǎn)近。發(fā)光強(qiáng)度即光度相同的兩顆恒星距我們近的，顯得亮些，距我們遠(yuǎn)的顯得暗一些。很顯然亮度不能代表恒星真正的發(fā)光本領(lǐng)，即不能代替光度。為了比較不同恒星真正的發(fā)光本領(lǐng)，我們?cè)O(shè)想將所有的恒星都移到某一標(biāo)準(zhǔn)距離處，然后比較它們的亮度。那么這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離下的亮度就是光度，標(biāo)準(zhǔn)距離下的視星等就是絕對(duì)星等。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離是多少呢？天文學(xué)上規(guī)定為10秒差距。第二十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五秒差距是一種距離單位，在天文學(xué)上有它自己的距離單位，由于用公里、米表示恒星的距離，數(shù)值過(guò)于龐大，所以在天文學(xué)上采用了天文單位、光年、秒差距等距離單位。

天文單位(AU)——一個(gè)日地平均距離（地球軌道半長(zhǎng)軸），其值為149600000公里。

光年—光在真空中一年中走過(guò)的距離。

1光年=9.46×1012公里=63240AU

秒差距—在周年視差為1″情況下恒星的距離。

恒星周年視差簡(jiǎn)單地說(shuō)就是日地平均距離在恒星處的張角。因日地平均距離是不變的，故恒星愈遠(yuǎn)，周年視差愈小，如果周年視差為1″，即日地平均距離在恒星處的張角為1″,則該恒星的距離為1秒差距。

1秒差距=3.09×1013公里=206265AU＝3.26光年第二十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

在以上這三種距離單位中，天文單位主要用來(lái)表示行星到太陽(yáng)的距離，而光年和秒差距則用來(lái)表示恒星的距離。我們還回到光度和絕對(duì)星等的問(wèn)題上來(lái)，為了比較恒星真正的發(fā)光本領(lǐng)，人們?cè)O(shè)想把所有恒星都移到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離處，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離就是10秒差距。因此，光度就是恒星在10秒差距處的亮度，絕對(duì)星等即恒星在10秒差距處的視星等。如果某恒星位于10秒差距以內(nèi)則其亮度大于光度，視星等小于絕對(duì)星等；反之，如果某恒星在10秒差距以外，則亮度小于光度，視星等大于絕對(duì)星等。P28錯(cuò)誤視星等與絕對(duì)星等之間的關(guān)系式為：∴M＝m＋5－5lgd

該公式表明，只要知道某恒星實(shí)際距離（秒差距），就可以由它的視星等m推算出其絕對(duì)星等M。第三十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五例如，已知太陽(yáng)的視星等m=－26.74，太陽(yáng)距離=1AU=1/206265秒差距，求太陽(yáng)的絕對(duì)星等。解：M=m＋5－5lgd=－26.74＋5－5lg1/206265=+4.9

可見(jiàn)，盡管看上去太陽(yáng)很明亮，如果將它放在10秒差距位置上，也只有大約5等星的亮度。五、恒星的多樣性（一）雙星和星團(tuán)一般的恒星是單個(gè)存在的，但在已經(jīng)認(rèn)識(shí)的恒星中大約有1/3是成雙成對(duì)的，稱為雙星。組成雙星的兩顆星稱為子星，其中較亮的一顆為主星，較暗的一顆為伴星。第三十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五雙星可分為光學(xué)雙星和物理雙星兩類：

光學(xué)雙星——兩顆恒星接近同一視線方向，在天球上看上去很靠近，實(shí)際上在宇宙空間卻相距甚遠(yuǎn)，當(dāng)它們經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的運(yùn)動(dòng)之后，就逐漸分開(kāi)了。物理雙星——這類雙星不僅在天球上的視位置比較靠近，而且在宇宙空間也相距很近（彼此之間不超過(guò)20AU），這是真正的雙星。如天狼星就是一對(duì)肉眼可見(jiàn)的雙星，北斗七星的開(kāi)陽(yáng)也是肉眼可見(jiàn)的雙星。

聚星——兩顆以上恒星聚集在一起（3—10顆），其中3顆星稱為三合星，四顆聚在一起稱四合星。

星團(tuán)——10顆以上的恒星聚集在一起，稱為星團(tuán)。最著名的星團(tuán)是昴星團(tuán)，每到深秋（11月初），在黃昏后的東方天空，就會(huì)出現(xiàn)七顆美麗漂亮的星星聚集在一起，即昴星團(tuán)。第三十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）不穩(wěn)定恒星當(dāng)恒星內(nèi)的引力與向外的氣體壓力處于不穩(wěn)定時(shí)（不平衡），恒星就處于不穩(wěn)定狀態(tài)，就會(huì)發(fā)生膨脹或收縮現(xiàn)象，它所表現(xiàn)出來(lái)的首先是亮度變化，能在較短時(shí)間內(nèi)（幾年或更短時(shí)間內(nèi)）被儀器觀測(cè)到，這類恒星稱為不穩(wěn)定恒星。主要有變星、新星、超新星、脈沖星、中子星等。1、變星大多數(shù)恒星的光度在短時(shí)間內(nèi)是不變的，太陽(yáng)就是這樣，但有些恒星在幾年、幾日甚至在幾小時(shí)內(nèi)其光度就會(huì)發(fā)生明顯變化，這類恒星稱為變星。它分為三類：第三十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

幾何變星——因幾何位置的變化而形成的變星。如雙星因引力作用而相互繞轉(zhuǎn)，在繞轉(zhuǎn)的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一顆星將另一顆星全部或部分遮掩的現(xiàn)象，從而造成亮度的變化，這種變星就屬于幾何變星，也稱食變星。

脈動(dòng)變星——由于恒星本身的周期性的膨脹或收縮而造成亮度變化的變星。膨脹時(shí)亮度增大，收縮時(shí)亮度減小。脈動(dòng)變星占變星總數(shù)的半數(shù)以上，脈動(dòng)周期也叫光變周期，短的不足1小時(shí)，長(zhǎng)的可達(dá)10年以上。

爆發(fā)變星——就是恒星本身的爆發(fā)現(xiàn)象而造成的亮度變化的變星。這類變星常表現(xiàn)為在短時(shí)間內(nèi)亮度突然增強(qiáng)。第三十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、新星和超新星通常將亮度突然增強(qiáng)9個(gè)星等以上爆發(fā)變星稱為新星。新星并非真正的“新星”，它們?cè)瓉?lái)就存在，只是原來(lái)太暗，沒(méi)有被人們觀測(cè)到，當(dāng)其亮度突然增強(qiáng)時(shí)才被人們看見(jiàn)。這類恒星往往在幾天內(nèi)亮度突然增加9星等以上，以后在幾個(gè)月到幾年時(shí)間里，亮度又逐漸恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。爆發(fā)規(guī)模超過(guò)新星，亮度突然增加17個(gè)星等以上的爆發(fā)變星，稱為超新星。恒星爆發(fā)的結(jié)果，有的完全瓦解為星云，有的拋掉大部分物質(zhì)，收縮為白矮星、中子星、黑洞等進(jìn)入恒星演化的終了階段。第三十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—1超新星爆發(fā)第三十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、脈沖星和中子星圖1—2白矮星圖1—3中子星第三十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

脈沖星——是一種具有短周期脈沖的新型恒星。能夠發(fā)出很強(qiáng)的無(wú)線電波，而且是脈沖式的，故稱脈沖星。脈沖的頻率很穩(wěn)定，脈沖周期很短，在0.0016秒～4.3秒。但一次脈沖所能釋放的能量卻相當(dāng)于全球每年用電量的一億倍。脈沖星是1967年被發(fā)現(xiàn)的，其后被天文學(xué)家證實(shí)為快速自轉(zhuǎn)的中子星，脈沖周期就是其自轉(zhuǎn)周期。

中子星——是由中子組成的高密度天體，其半徑只有10～20公里，但卻與具有一般恒星的質(zhì)量。因此，密度相當(dāng)高，高達(dá)108～109噸/立方厘米（1億至10億噸）。由于高密度產(chǎn)生高溫高壓，在這種條件下，電子才有足夠的能量打進(jìn)質(zhì)子，并與質(zhì)子結(jié)合成中子，形成中子星。中子星往往是新星、超新星爆發(fā)后的殘骸，是恒星演化的終了階段。第三十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五如果殘核質(zhì)量大于3M⊙恒星還會(huì)進(jìn)一步收縮最終形成黑洞。圖1—4想象中的黑洞圖1—5超新星爆炸成黑洞圖1—6想象中的黑洞第三十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）主序星、紅巨星、超巨星、白矮星在20世紀(jì)初，當(dāng)一批恒星的溫度被測(cè)出以后，許多天文學(xué)家就試圖用作圖的方法來(lái)尋找恒星的溫度與光度的關(guān)系。在1907年，荷蘭的天文學(xué)家赫茨普龍研究得出恒星的顏色與光度之間存在著統(tǒng)計(jì)關(guān)系，1911年他以恒星的顏色為橫坐標(biāo)，光度為縱坐標(biāo)，作了一幅圖。1913年美國(guó)天文學(xué)家羅素研究恒星光譜與光度的關(guān)系，并畫出了一系列表明光度與光譜的關(guān)系圖。經(jīng)過(guò)研究對(duì)比，人們發(fā)現(xiàn)光譜類型、恒星顏色、表面溫度三者是等價(jià)的，羅素與赫茨普龍所作的工作是一樣的，所以后來(lái)將這類光度—顏色圖統(tǒng)稱為赫羅（HR）圖。第四十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五從赫羅（HR）圖上可以看出，大多數(shù)分布于自左上角至右下角的對(duì)角線上。這就是說(shuō)大多數(shù)恒星的光度隨溫度的增加而增大，這些恒星分布在一個(gè)條帶上，稱為主序星。另外，恒星光度大小不僅同它的表面溫度有關(guān)，而且還同它的發(fā)光面積有關(guān)，主序星的光度與溫度的關(guān)系表明，它的表面積既不是特別大，也不特別小。同主序星相比，HR圖上有三類特殊恒星，即紅巨星、超巨星和白矮星。紅巨星溫度較低，但是同溫度相仿的主序星相比光度較大，這說(shuō)明在一定表面溫度下，紅巨星的體積比主序星大得多。因此，紅巨星的概念，既有光度大的涵義，也包含著體積大的意思。超巨星分布在HR圖的上方，溫度高低不一，但光度都很大，其中高溫的叫蘭超巨星，低溫的叫紅超巨星。超巨星的光度巨大，表明其表面積和體積比同溫度的非超巨星要大得多。第四十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—7

白矮星的溫度很高，而光度很小，這說(shuō)明其體積小、密度大。第四十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五六、銀河和銀河系（一）銀河和銀河系的概念在夏秋季節(jié)，晴朗無(wú)月的夜晚，仰望星空，可以看到一條銀白色的光帶從東北方越過(guò)頭頂朝西南方延伸，好似天空的一條大河，故稱銀河，中國(guó)古代稱“天河”、“銀漢”、“銀橫”、“天杭”、“星漢”。西方稱“牛奶道路”。銀河在整個(gè)天球上呈一圓環(huán)狀的光帶，它是銀河系在天球上的投影，銀河并不是天球上的長(zhǎng)河，在望遠(yuǎn)鏡中可以看出，它是由大量恒星、星云和星際物質(zhì)聚集而成的，是恒星的密集區(qū)域。聚集在銀河中的恒星所構(gòu)成的天體系統(tǒng)，叫做銀河系，銀河系大約有1500億顆恒星，我們?nèi)庋鬯?jiàn)的恒星都屬于銀河系的成員。第四十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—8銀盤圖1—9銀河

銀河和銀河系是同一事物的兩個(gè)不同的側(cè)面，當(dāng)我們立足于銀河系的內(nèi)部，在地球上觀測(cè)銀河系時(shí)，它就表現(xiàn)為一條圓環(huán)形光帶；當(dāng)我們立足于銀河系之外觀測(cè)時(shí)，它就表現(xiàn)為一個(gè)巨大的旋渦狀星系，即銀河系。圖1—10銀河系第四十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）銀河系的結(jié)構(gòu)、大小、形狀1、結(jié)構(gòu)

銀河系的直徑約8萬(wàn)光年，其恒星分布是不均勻的，中心區(qū)域恒星較密集，距中心愈遠(yuǎn)，恒星愈稀疏。銀河系的結(jié)構(gòu)見(jiàn)P33的側(cè)視結(jié)構(gòu)和俯視結(jié)構(gòu)圖。從側(cè)視結(jié)構(gòu)圖上可看出，銀河系的主體部分是一個(gè)又圓又扁的圓盤體，其中心部分較厚，四周部分較薄，很像運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的鐵餅，又像兩頂草帽合在一起，這一部分稱為銀盤，銀盤中心隆起的球形部分稱為核球,核球中心有一個(gè)致密區(qū)域稱為銀核，中心稱為銀心。在銀盤的周圍還有大致呈球形的銀暈。從俯視結(jié)構(gòu)圖上來(lái)看，也就是從垂直于銀盤的遠(yuǎn)方來(lái)觀察，那么我們將看到銀盤內(nèi)分布著螺旋形的四個(gè)條帶，稱為旋臂，太陽(yáng)就位于其中一個(gè)旋臂上。旋臂實(shí)際上恒星、星際物質(zhì)相對(duì)密集的區(qū)域，而且像蘭超巨星等明亮的恒星都分布在旋臂內(nèi)，因此，看起來(lái)旋臂較亮。據(jù)研究，地球上的冰期和間冰期的形成可能與旋臂有關(guān)。第四十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、銀河系的運(yùn)動(dòng)組成銀河系的所有成員，不停地圍繞銀河系的中心旋轉(zhuǎn)，叫做銀河系自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)軸垂直于銀盤，自轉(zhuǎn)軸在天球上指向兩點(diǎn)稱為銀極，銀河系的赤道面叫銀道面，銀道面與地球的赤道面構(gòu)成62°的交角，因此銀河系的兩極和天球的兩極也相距62°。銀河系中心是個(gè)黑洞。銀河系物質(zhì)繞銀心轉(zhuǎn)一周需要2.5億年。第四十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）太陽(yáng)在銀河系中的位置和運(yùn)動(dòng)1、太陽(yáng)在銀河系中的位置關(guān)于太陽(yáng)在銀河系中的位置可以從如下三方面去考察：

其一，太陽(yáng)位于銀河系的赤道面附近，距赤道面只有20光年。這是因?yàn)槿绻?yáng)位于銀盤之外，比如位于銀暈之中，那么在地球上看起來(lái)，銀河將占據(jù)一大片天空，而實(shí)際上銀河成為一個(gè)圓環(huán)狀，這只有從銀盤內(nèi)來(lái)觀察銀盤才會(huì)出現(xiàn)這種情況（太陽(yáng)附近的銀盤厚度約5000光年）。

其二，太陽(yáng)并不位于銀河系的中心。這是因?yàn)槿绻?yáng)位于銀心，那么通過(guò)地球或太陽(yáng)的平面會(huì)把銀河系分成大致相同的兩部分，在地球上看起來(lái)，銀河各部分的明暗程度應(yīng)該是大致相同的，但事實(shí)上銀河各部分的明暗程度是不同的，其中最廣闊最明亮的部分位于人馬座方向，那里是銀河系中心方向所在。

第三，太陽(yáng)距銀心大約2.4萬(wàn)光年。太陽(yáng)到銀盤邊緣的距離為1.6～6.4萬(wàn)光年不等。在銀心所在的方向太陽(yáng)距銀盤邊緣約6.4萬(wàn)光年，恒星密集，因而顯得特別亮；在同銀心相反方向上，太陽(yáng)距銀盤邊緣只有1.6萬(wàn)光年，恒星特別少，顯得比較暗。第四十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、太陽(yáng)在銀河系中的運(yùn)動(dòng)太陽(yáng)在銀河系中的運(yùn)動(dòng)包括兩方面，一方面它以250公里/秒的速度繞銀心旋轉(zhuǎn)，大約2.5億年旋轉(zhuǎn)一周。地球的年齡大約是46億年。因此，自形成以來(lái)已經(jīng)繞銀心旋轉(zhuǎn)了18圈多了；另一方面,它還以20公里/秒的速度在恒星之間運(yùn)動(dòng),目前正朝著武仙座方向挺進(jìn)?？傊?，太陽(yáng)既有繞銀心的轉(zhuǎn)動(dòng)，又有相對(duì)于鄰近恒星的運(yùn)動(dòng)。第四十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五七、河外星系和總星系像銀河系這樣包括大量恒星的天體系統(tǒng)稱之為星系，在目前的觀測(cè)工具所能覺(jué)察的范圍內(nèi)，這樣的星系大約有10億個(gè)，除了銀河系之外，所有的星系統(tǒng)稱為河外星系。星系（大量恒星）——星系群（幾十個(gè)星系組成,銀河系所在的為本星系群）——星系團(tuán)（幾百到幾千個(gè)星系）——總星系（10億個(gè)星系）?？傂窍凳悄壳八苡^測(cè)到的宇宙空間和星系總體，它大約包括10億個(gè)星系。距離我們最遠(yuǎn)的星系大約150億光年。隨著科學(xué)技術(shù)和觀測(cè)工具的發(fā)展，總星系的范圍將會(huì)不斷的擴(kuò)大。第四十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五八、宇宙宇宙是天地萬(wàn)物的總稱。含有空間和時(shí)間兩個(gè)方面的概念。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的尸佼在《尸子》中記載：“四方上下曰宇，古往今來(lái)曰宙”。中國(guó)古代就把宇宙看成空間和時(shí)間的統(tǒng)一體。在哲學(xué)上，我們知道，宇宙首先是物質(zhì)的，也就是廣漠的空間和存在于其中的天體和彌漫物質(zhì)；其次，宇宙在空間上是無(wú)邊無(wú)際的，它沒(méi)有邊界，也沒(méi)有形狀和中心；再次，宇宙在時(shí)間上是無(wú)始無(wú)終的，它沒(méi)有起源、沒(méi)有年齡、也沒(méi)有壽命。第五十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四節(jié)太陽(yáng)和太陽(yáng)系一、太陽(yáng)（一）太陽(yáng)概況

在銀河系中太陽(yáng)只是一顆普通恒星，說(shuō)它普通是因?yàn)樘?yáng)的各種物理參數(shù)以及化學(xué)組成，都沒(méi)有什么與眾不同的地方（半徑為70萬(wàn)公里，質(zhì)量為1.989×1033克，表面溫度為5770K，組成也以氫和氦為主）。在同地球的關(guān)系上來(lái)說(shuō)它不是一顆普通的恒星。

首先，太陽(yáng)是地球所繞轉(zhuǎn)的恒星；

其次，太陽(yáng)具有周年運(yùn)動(dòng)，因此它在天球上沒(méi)有固定位置，而其他恒星在天球上都有固定位置，都從屬于某一個(gè)星座；

第三，太陽(yáng)是距離地球最近的恒星，日地距離只有1.5億公里，太陽(yáng)光到達(dá)地球只需8分多鐘；

第四，由于距離近，在地球上看起來(lái)，它顯得特別大、特別亮，給予地球的光和熱也特別多。第五十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）太陽(yáng)的距離和大小1、太陽(yáng)距離（1）測(cè)定天體距離的傳統(tǒng)方法—三角視差法在大地測(cè)量中常常需要測(cè)定一些無(wú)法到達(dá)的目標(biāo)的距離,如AC兩地被大河所隔無(wú)法直接測(cè)量,現(xiàn)在可以在A同岸另選一點(diǎn)B,ABC三點(diǎn)構(gòu)成三角形,AB的距離可以直接測(cè)量,∠A和∠B也可以測(cè)出來(lái),這樣即可算出AC之間的距離:AB/AC＝sinC/sinB,AC＝ABsinB/sinC

這里說(shuō)明幾個(gè)概念：基線——兩觀測(cè)點(diǎn)之間的聯(lián)線。視差——基線在目標(biāo)處的張角。如果基線固定，目標(biāo)越近，視差越大，反之越小。視差測(cè)出以后就可以用三角公式算出目標(biāo)的距離，這就是利用三角視差法測(cè)定天體距離的基本原理。第五十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五在測(cè)定太陽(yáng)系內(nèi)一些較近天體視差時(shí)，通常用地球半徑作為基線，地球半徑在天體處張角稱為周日視差，隨著天體的周日運(yùn)動(dòng)，周日視差不斷發(fā)生變化，當(dāng)天體處于地平線時(shí)，周日視差在一天內(nèi)達(dá)到最大值，稱為周日地平視差，簡(jiǎn)稱地平視差，只要能測(cè)出地平視差，就可以計(jì)算出天體的距離DR/D＝sinp0D＝R/sinp0

月球和一些行星的地平視差可以直接測(cè)定,但直接測(cè)定太陽(yáng)的地平視差是很困難的,一方面是因?yàn)榧夹g(shù)上的原因,另一方面太陽(yáng)地平視差很小,因而太陽(yáng)距離測(cè)定采用一種間接的方法。第五十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）太陽(yáng)距離的測(cè)定首先測(cè)定一顆距地球較近的小行星的距離，然后利用開(kāi)普期第三定律，推算出太陽(yáng)的距離，其具休步驟是：

測(cè)定a1-a(小行星的距離)a1-a＝R/sinp0圖1—11太陽(yáng)距離測(cè)定第五十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

測(cè)定a/a1（地球到太陽(yáng)距離與小行星到太陽(yáng)距離之比）用開(kāi)普勒第三定律測(cè)定，其內(nèi)容是：任意兩顆行星到太陽(yáng)距離的立方之比等于其公轉(zhuǎn)周期平方之比，即a3/a13＝T2/T12，只要測(cè)定出地球和這顆小行星的公轉(zhuǎn)周期，即可算出a/a1。解聯(lián)立方程組算出aa1-a＝R/sinp0a3/a13＝T2/T12a＝149600000Km（1天文單位）2、太陽(yáng)大小日地距離求出后，根據(jù)太陽(yáng)視半徑（用角度表示的太陽(yáng)半徑），就可以推算出太陽(yáng)線半徑。太陽(yáng)視半徑約為16′R⊙=149600000sin16′=7×105(km)第五十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

3、太陽(yáng)質(zhì)量

太陽(yáng)質(zhì)量是根據(jù)萬(wàn)有引力定律求得的。太陽(yáng)對(duì)地球的引力：F＝GMm/a2（M太陽(yáng)質(zhì)量，m是地球質(zhì)量）地球公轉(zhuǎn)所需的向心力：f＝Mv2/a（V是地球公轉(zhuǎn)的線速度，平均為2.978×106厘米/秒）。因?yàn)榈厍蚬D(zhuǎn)所需的向心力正是太陽(yáng)對(duì)地球的引力。即F＝fGMm/a2＝Mv2/aM=av2/GM=2×1030(kg)

太陽(yáng)的平均密度是1.4克/立方厘米,是地球的1/4,太陽(yáng)重力是地球的27.9倍.第五十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五(三)太陽(yáng)的熱能、溫度和能源1、太陽(yáng)熱能太陽(yáng)是太陽(yáng)系中惟一能發(fā)光的恒星，它是地球和整個(gè)太陽(yáng)系光和熱的主要源泉。（1）太陽(yáng)常數(shù)在日地平均距離處，太陽(yáng)光垂直照射并排除大氣影響，地面上每平方厘米（cm2）面積上，每分鐘（min）接受的太陽(yáng)能量為8.16J。這一數(shù)據(jù)被稱為太陽(yáng)常數(shù)（8.16J/cm2.min）。第五十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）太陽(yáng)總輻射能太陽(yáng)單位時(shí)間內(nèi)的總輻射能相當(dāng)于一個(gè)以太陽(yáng)為中心為球心，以日地平均距離為半徑的巨大球面上單位時(shí)間所得的太陽(yáng)熱能。由此可以推算太陽(yáng)總輻射能、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。這個(gè)球面的面積為：

S=4πa2=4×3.14×149600000000002=2.8×1027(cm2)

這個(gè)假想球面接收到的能量為：Q=8.16J/cm2.min×2.8×1027cm2=2.28×1028J/min=3.8×1026J/S（3）太陽(yáng)表面的輻射強(qiáng)度為：（太陽(yáng)表面每平方厘米、每秒鐘輻射的能量）

E=Q/S=3.8×1026/4π×(7×105×103×102)2=6.2×107J/cm2.S第五十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五(4)地球得到的太陽(yáng)熱能為:

在這個(gè)巨大的太陽(yáng)能量中地球得到的能量相當(dāng)于與太陽(yáng)光線垂直的,以地心為圓心、以地球半徑為半徑的大圓面上所得的太陽(yáng)熱能。

地球大圓面積S地=πR2地=3.14×6371000002=1.27×1018cm2Q吸=8.16×1.27×1018=1.74×1017(J/S)

它只占太陽(yáng)總輻射能的22億分之一。這對(duì)于太陽(yáng)來(lái)說(shuō)是微不足道的，但對(duì)于地球而言卻是舉足輕重的，它成為地球上一切自然地理過(guò)程的能量來(lái)源。第五十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—12太陽(yáng)表面黑子

第六十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、太陽(yáng)溫度太陽(yáng)既然能輻射出如此巨大的能量，其溫度自然是很高的，測(cè)定太陽(yáng)溫度有如下兩條線索：其一，太陽(yáng)溫度與它輻射的熱能總量有關(guān)，據(jù)此推算的太陽(yáng)溫度稱為有效溫度。根據(jù)物理學(xué)中的斯提芬-玻爾茲曼定律：對(duì)于完全不透明的物體（黑體），每平方厘米、每秒鐘發(fā)出的能量，同它的絕對(duì)溫度的四次方成正比。用公式可表達(dá)為：E＝σTe4，σ為玻爾茲曼常數(shù)，其值為5.75×10-12J/cm2.S。太陽(yáng)是不透明的，可看作為黑體，把這個(gè)定律應(yīng)用于太陽(yáng)，可以求出太陽(yáng)的表面溫度。

Te=(E/σ)1/4=(6.2×107/5.75×10-12)1/4=5770(K)

第六十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五其二，太陽(yáng)的溫度與它輻射的光譜有關(guān)。據(jù)此測(cè)定的太陽(yáng)溫度稱為輻射溫度。我們知道，隨著溫度的升高，黑體發(fā)出的輻射隨著發(fā)生變化：一方面輻射的總能量增大；另一方面最強(qiáng)輻射的波長(zhǎng)變短。只要我們測(cè)定出太陽(yáng)能量隨波長(zhǎng)的分布（即光譜類型），就能夠推知太陽(yáng)的表面溫度，其值與有效溫度相仿，在5770度以上。上述的太陽(yáng)溫度都是指太陽(yáng)的表面溫度，即光球溫度，光球以內(nèi)的溫度隨深度而升高，按天體物理學(xué)家的計(jì)算，太陽(yáng)中心溫度高達(dá)1500萬(wàn)度，是整個(gè)太陽(yáng)的最高溫度。在光球以外，太陽(yáng)尚有色球和日冕層，其溫度不是隨高度而降低，卻是隨高度而升高，在距光球2000公里的色球溫度大約為10萬(wàn)度，到了日冕層溫度約150萬(wàn)度。第六十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、太陽(yáng)能源太陽(yáng)具有1500萬(wàn)度的中心溫度，每分鐘又輻射出如此巨大的能量，那么太陽(yáng)能是怎樣產(chǎn)生的呢？太陽(yáng)能來(lái)自于太陽(yáng)內(nèi)部的熱核反應(yīng)。（1）產(chǎn)能過(guò)程——太陽(yáng)內(nèi)部的熱核反應(yīng)。在太陽(yáng)內(nèi)部上千萬(wàn)度的高溫和高壓條件下，物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)受到破壞，電子被剝離了原子核，一部分原子核在高溫和高壓條件下獲得了極高的運(yùn)動(dòng)速度，能夠克服其間的靜電斥力，使較輕的原子核聚合成較重的原子核，并在聚變的過(guò)程中放出能量。由于這種核反應(yīng)是以高溫高壓為條件的，所以又稱熱核反應(yīng)。在太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行的熱核反應(yīng)是4H——He。第六十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)產(chǎn)能方式——質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。按照愛(ài)因斯坦相對(duì)論，質(zhì)量和能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。愛(ài)因斯坦的一個(gè)重大貢獻(xiàn)是把能量守恒和質(zhì)量守恒定律統(tǒng)一為質(zhì)能守恒定律，二者之間有如下當(dāng)量關(guān)系：

E＝mc2(E為能量,以爾格為單位;m為質(zhì)量,以克為單位;c為光速＝3×1010厘米/秒).根據(jù)這個(gè)公式很容易計(jì)算出1克質(zhì)量就能轉(zhuǎn)化為9×1020爾格的能量。第六十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五(3)產(chǎn)能中心——太陽(yáng)核心。因?yàn)橹挥性谔?yáng)的核心區(qū)域才具備這樣的核反應(yīng)條件。在四個(gè)H核聚變成一個(gè)He核的過(guò)程中有質(zhì)量虧損,虧損的質(zhì)量就轉(zhuǎn)化為能量了.我們知道四個(gè)H核的質(zhì)量是4.0291原子質(zhì)量單位,一個(gè)He核的質(zhì)量為4.0015原子質(zhì)量單位,這樣四個(gè)H核聚變?yōu)橐粋€(gè)He核的時(shí)候虧損質(zhì)量為0.0276原子質(zhì)量單位，按照簡(jiǎn)單的比例關(guān)系即可算出，1克H參加反應(yīng)就有0.0069克的質(zhì)量虧損,就可以轉(zhuǎn)化為6.21×1011J的的能量.在太陽(yáng)的物質(zhì)組成中H占90%,He占近10%，可以說(shuō)，太陽(yáng)內(nèi)部的H是極其大量的，如果太陽(yáng)始終按目前的速率發(fā)射能量,它在100億年中所虧損的質(zhì)量?jī)H及其原有總質(zhì)量的0.06%，這就很好的解釋了太陽(yáng)能源問(wèn)題。況且，在H消耗到一定程度時(shí),He也可以進(jìn)一步聚變?yōu)镃,不過(guò)那時(shí)要接近上億度的高溫條件,現(xiàn)在尚未達(dá)到這樣的溫度條件。據(jù)推算,太陽(yáng)像目前這樣,還可以維持50億年,50億年以后,太陽(yáng)將向紅巨星方向演化，那時(shí)太陽(yáng)半徑將增大數(shù)10倍,甚至數(shù)百倍，致使地球作為人類家園的歷史宣告結(jié)束。第六十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（四）太陽(yáng)大氣太陽(yáng)大氣——在地球上可以直接觀測(cè)到的外部層次。太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)可以分為兩大部分，內(nèi)部為稠密的氣體，處于高溫高壓之下，是我們無(wú)法看到的；外部是稀薄的氣體，是我們可以看到的,它從里到外可分為光球、色球和日冕三層。1、光球?qū)犹?yáng)大氣的底層，呈一明亮圓面，厚度500km。由于極其明亮所以叫做光球?qū)印囟?770k，表面布滿了顆粒狀結(jié)構(gòu)——米粒組織、黑子。第六十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—13太陽(yáng)結(jié)構(gòu)第六十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五米粒組織——形狀長(zhǎng)圓形，平均半徑1000km，存活3-5分鐘。太陽(yáng)能從這里輻射出來(lái)。米粒組織反映出光球?qū)酉旅娲嬖谥鴮?duì)流，熾熱的氣體流上升到光球底部，形成米粒狀。米粒組織比光球?qū)悠骄鶞囟雀?00—400k，表現(xiàn)為明亮的米粒（光斑）。圖1—14米粒組織

第六十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五黑子——光球上的暗黑色斑點(diǎn)。它是光球?qū)由系男郎u，由于太陽(yáng)物質(zhì)大規(guī)模運(yùn)動(dòng)造成的，是太陽(yáng)活動(dòng)的最明顯標(biāo)志。黑子區(qū)域溫度為4500K，比光球?qū)拥?000多K。中國(guó)有世界上最早的太陽(yáng)黑子觀測(cè)記錄，公元前140年成書(shū)的《淮南子.精神訓(xùn)》：“日中有蹲鳥(niǎo)”的記載。大黑子周圍還有許多小黑子，復(fù)雜的黑子群由幾十個(gè)大小不等的黑子組成。小黑子長(zhǎng)度1000km，大黑子可以達(dá)到20萬(wàn)km。太陽(yáng)黑子最多的年份稱太陽(yáng)活動(dòng)極大年，最少的年份稱太陽(yáng)活動(dòng)極小年。天文學(xué)界從1755年開(kāi)始統(tǒng)計(jì)，測(cè)得太陽(yáng)活動(dòng)周期是11.2年，2001年已經(jīng)是第22個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期。至于太陽(yáng)黑子為什么是黑的，它是怎么形成的，還是個(gè)未解之迷，只能說(shuō)它們和太陽(yáng)磁場(chǎng)有關(guān)。第六十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—15黑子第七十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、色球?qū)?/p>

光球?qū)又鲜巧驅(qū)樱拭倒迳?，厚度不均，平均厚?000Km。色球?qū)拥牧炼葍H是光球?qū)拥?/1000。因此總被光球?qū)友蜎](méi)，只有在日全食時(shí)才能看到。色球?qū)拥讓訙囟?0000度，高層可以達(dá)到幾十萬(wàn)度，這種逆溫現(xiàn)象還沒(méi)有完整的解釋。色球?qū)由嫌忻黠@的斑點(diǎn)，這就是耀斑，耀斑一般位于黑子群的上空或附近。一顆大耀斑的爆發(fā)相當(dāng)于10億顆氫彈的爆炸，拋射出大量離子流。這些粒子到達(dá)地球，擾亂地球磁場(chǎng)，引發(fā)磁暴，到達(dá)兩極地區(qū)激發(fā)氣體形成極光。

日珥是色球?qū)域v空而起的巨大氣柱，高度可達(dá)幾萬(wàn)到100多萬(wàn)公里，騰空而起的物質(zhì)或落回日面或脫離太陽(yáng)。第七十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—16太陽(yáng)外側(cè)的色球?qū)訄D1—17日珥

圖1—18日珥第七十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、日冕太陽(yáng)最外層銀白色的光輝，日全食時(shí)可見(jiàn)。它的特點(diǎn)是十分稀薄、完全電離、色澤清白，亮度僅及光球的百萬(wàn)分之一。主要是由離子、自由電子組成的等離子體。

日冕膨脹和太陽(yáng)風(fēng)：日冕的溫度高達(dá)150萬(wàn)度，在這樣的溫度條件下，日冕中的物質(zhì)以極高的速度運(yùn)動(dòng)著；同時(shí)日冕又是太陽(yáng)大氣的最外層，受太陽(yáng)引力較小，日冕中的一部分物質(zhì)能夠擺脫太陽(yáng)引力束縛而逃離到行星際空間，這種現(xiàn)象叫日冕膨脹。由于日冕高速膨脹，行星際空間不斷得到太陽(yáng)噴出來(lái)的高能粒子流，好像是從太陽(yáng)上吹出來(lái)的一股風(fēng)，所以人們形象地稱為太陽(yáng)風(fēng)。組成太陽(yáng)風(fēng)的粒子主要是電子、H核、He核等。整個(gè)太陽(yáng)系都處在太陽(yáng)風(fēng)勁吹之中，地球更是首當(dāng)其沖。5—6天到達(dá)地球。由于地球磁層的保護(hù)，粒子被禁錮在高空，形成近圓環(huán)形的兩條帶子，套在地球外面。我們稱其為范.艾倫輻射帶。內(nèi)帶高度約為1—2倍的地球半徑，主要由質(zhì)子（H核）構(gòu)成。外帶高度約為3—4倍的地球半徑，主要成分是電子。第七十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五4、太陽(yáng)活動(dòng)及對(duì)地球的影響(1)太陽(yáng)活動(dòng)——太陽(yáng)大氣各種變化的總稱（太陽(yáng)“天氣變化”）。從整體看太陽(yáng)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，比如它的輻射總量大體上保持不變，但是從局部來(lái)看，在太陽(yáng)大氣中會(huì)發(fā)生各種變化，這些變化都直接影響地球，這就是太陽(yáng)活動(dòng)。太陽(yáng)活動(dòng)本身有強(qiáng)有弱，太陽(yáng)大氣如同地球大氣一樣，有時(shí)風(fēng)和日麗，叫寧?kù)o太陽(yáng)；有時(shí)風(fēng)暴猛烈，叫擾動(dòng)太陽(yáng)，上面所講的太陽(yáng)外部大氣結(jié)構(gòu)是指寧?kù)o太陽(yáng)的狀況，這里所說(shuō)的太陽(yáng)活動(dòng)是指擾動(dòng)太陽(yáng)的活動(dòng)狀況。太陽(yáng)活動(dòng)主要表現(xiàn)為光球?qū)又刑?yáng)黑子、米粒組織（光斑）；色球?qū)又械娜甄砗鸵撸蝗彰釋又械娜彰崤蛎浐吞?yáng)風(fēng)。太陽(yáng)活動(dòng)的各種表現(xiàn)，大體上都與太陽(yáng)黑子的變化同步，也大約有11年的變化周期，太陽(yáng)活動(dòng)峰年，這一切活動(dòng)現(xiàn)象都達(dá)到高潮，到太陽(yáng)活動(dòng)谷年，都處于低潮，而且它們之間相互關(guān)聯(lián)。第七十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

例如，黑子附近總有米粒組織（光斑）出現(xiàn)，而耀斑通常出現(xiàn)在黑子群的上空，當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)的強(qiáng)度和速度都變大，這表明太陽(yáng)活動(dòng)實(shí)際上是一個(gè)整體。（2）太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球的影響太陽(yáng)活動(dòng)尤其是耀斑活動(dòng)可引起一系列的地球物理現(xiàn)象，主要有：——干擾電離層。電離層是地球大氣的一個(gè)層次，大約從85—800KM高度，耀斑暴發(fā)時(shí)，大量高能帶電粒子到達(dá)電離層，使離子濃度大大增強(qiáng)，這種增強(qiáng)濃度的電離層可吸收無(wú)線電短波訊號(hào)，從而使地面無(wú)線電短波通訊受到影響，甚至中斷?！l(fā)磁暴。耀斑爆發(fā)時(shí)，使地球磁場(chǎng)受到擾動(dòng)，強(qiáng)烈時(shí)會(huì)引發(fā)磁暴，每年平均發(fā)生十次左右，磁暴發(fā)生時(shí)磁針劇烈擺動(dòng)不能正確指示方向，嚴(yán)重影響磁性探礦和磁針導(dǎo)航工作。第七十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五——影響天氣和氣候。太陽(yáng)活動(dòng)與地球上的天氣和氣候的關(guān)系，目前尚未查明，但從統(tǒng)計(jì)資料分析，二者有一定的相關(guān)性。人們發(fā)現(xiàn)，某些天氣過(guò)程與耀斑爆發(fā)明顯相關(guān)。我們知道天氣現(xiàn)象是大氣對(duì)流層中的現(xiàn)象，那么耀斑爆發(fā)能引起電離層的擾動(dòng)，肯定會(huì)傳播到低層，也必然會(huì)影響到對(duì)流層中的天氣現(xiàn)象。太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)氣候的影響得到公認(rèn)，例如不少地區(qū)的年降水量和其他氣象要素都與黑子周期有關(guān)，都明顯地表現(xiàn)出11年或22年的周期性波動(dòng)。全球大氣環(huán)流的長(zhǎng)期變化也與黑子活動(dòng)的80年周期有密切關(guān)系。不僅如此，人們還發(fā)現(xiàn)地震、水文、甚至人類健康、生物生長(zhǎng)等都不同程度地打著黑子周期的烙印。此外，應(yīng)當(dāng)指出，太陽(yáng)常數(shù)的長(zhǎng)期變化，對(duì)氣候變遷的影響是目前日地關(guān)系研究中特別受重視的課題。第七十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五——產(chǎn)生極光。極光多呈淡綠色、紅色、粉紅色的光帶或光弧，由于多出現(xiàn)于兩極地區(qū)故稱極光。極光的形成是來(lái)自太陽(yáng)的高能粒子到達(dá)地球時(shí)，被地球磁場(chǎng)捕獲，在地球磁場(chǎng)的作用下，沿磁力線向兩極方向移動(dòng)，在兩極上空與大氣的分子和原子相撞擊，從而激發(fā)而發(fā)光形成美麗的極光。第七十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—19日冕第七十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、太陽(yáng)系太陽(yáng)系的發(fā)現(xiàn)曾是天文史上最輝煌的一頁(yè)。但是由于冥王星被降格為矮行星，關(guān)于太陽(yáng)系的許多理論將要被改寫。圖1—20太陽(yáng)系圖1—21太陽(yáng)系行星運(yùn)動(dòng)演示

第七十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五尼古拉.哥白尼（N.Copernicus，1473——1543年）出生在波蘭的一個(gè)商人家庭。1491年進(jìn)入波蘭克拉克夫大學(xué)，學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)和數(shù)學(xué)，受到良好的數(shù)學(xué)訓(xùn)練。1496年——1506年留學(xué)意大利，后回到波蘭，潛心日心說(shuō)研究。1543年，哥白尼70歲時(shí)出版了《天體運(yùn)行論》。哥白尼認(rèn)為：太陽(yáng)是宇宙的中心，水星、金星、地球、火星、木星、土星等行星都在繞太陽(yáng)運(yùn)行，軌道是圓形的。哥白尼學(xué)說(shuō)是對(duì)唯心主義經(jīng)院哲學(xué)的有力批判。德國(guó)天文學(xué)學(xué)家開(kāi)普勒(1571年——1630年)是哥白尼學(xué)說(shuō)的堅(jiān)決支持者。他經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)行星沿橢圓軌道繞日運(yùn)行，打破了認(rèn)為圓運(yùn)動(dòng)是最完美、最和諧的傳統(tǒng)觀念。開(kāi)普勒提出了行星運(yùn)動(dòng)三定律。第八十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)的決定

2006年8月14日來(lái)自世界75個(gè)國(guó)家近2500多名科學(xué)家，在捷克首都布拉格舉行國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)，進(jìn)行為期12天的深入研討，科學(xué)家們于2006年8月24日以投票方式通過(guò)表決，做出了讓冥王星“降級(jí)”為“矮行星”的決定，同時(shí)通過(guò)了行星的新定義?！靶行恰敝傅氖菄@太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)、自身引力足以克服其剛體力（內(nèi)聚力）而使天體呈圓球狀、并且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。按照新定義，太陽(yáng)系行星將包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星8大行星。根據(jù)新定義，同樣具有足夠質(zhì)量、呈圓球形，但不能清除其軌道附近其他物體的天體被稱為矮行星，冥王星是一顆矮行星.其他圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)但不符合上述條件的物體被統(tǒng)稱為“太陽(yáng)系小天體”。第八十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、行星繞日公轉(zhuǎn)的規(guī)律性（1）開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律開(kāi)普勒三定律指明了行星繞日公轉(zhuǎn)所遵從的基本規(guī)律。第一定律（軌道定律）：行星繞日公轉(zhuǎn)軌道都是橢圓，太陽(yáng)位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上。軌道的大小是用橢圓的半長(zhǎng)徑a來(lái)表示的,軌道的形狀是用偏心率e來(lái)表示,e＝c/a,當(dāng)e為0時(shí),橢圓將變?yōu)閳A,e越大橢圓越扁平,當(dāng)e等于1時(shí)，就變成一條直線。可見(jiàn),圓和直線都是橢圓的特例。由于行星公轉(zhuǎn)的軌道是個(gè)橢圓，太陽(yáng)又位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。因此，行星繞日公轉(zhuǎn)的過(guò)程中到太陽(yáng)的距離時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近，最近時(shí)叫近日點(diǎn)，最遠(yuǎn)時(shí)稱遠(yuǎn)日點(diǎn)。第二定律（面積定律）：在單位時(shí)間內(nèi)，行星向徑在其軌道面上掃過(guò)的面積相等。行星向徑就是行星同太陽(yáng)的連線,該定律也可簡(jiǎn)述為:同一行星的面積速度保持不變。如圖所示，圖中畫出三個(gè)面積相等的扇形，根據(jù)第二定律，行星在軌道上走過(guò)三個(gè)弧段經(jīng)歷的時(shí)間相等。從圖上可看出，要想保持面積速度不變，必然會(huì)導(dǎo)致行星在軌道上運(yùn)行的角速度和線速度不均勻，在近日點(diǎn)附近運(yùn)行最快，遠(yuǎn)日點(diǎn)附近最慢。第八十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三定律（周期定律）：任何兩行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期平方之比，等于它們軌道半長(zhǎng)軸的立方比。

T12:T22=a13:a23

如果兩顆行星有一顆是地球，地球的公轉(zhuǎn)周期是1恒星年，到太陽(yáng)距離為1天文單位，則上式變?yōu)椋篢2＝a3

行星的公轉(zhuǎn)周期是容易測(cè)定的，只要測(cè)定出行星的公轉(zhuǎn)周期，即可算出行星到太陽(yáng)的平均距離。開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)三定律為牛頓萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。反過(guò)來(lái)，牛頓根據(jù)他發(fā)現(xiàn)的萬(wàn)有引力定律，對(duì)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的第三定律做了重要修正，修正以后的第三定律的精確公式為：

T12（M﹢m1）:T22(M﹢m2)＝a13:a23

原來(lái)的開(kāi)普勒第三定律只有在太陽(yáng)質(zhì)量遠(yuǎn)大于行星質(zhì)量的情況下才能適用，實(shí)際上太陽(yáng)質(zhì)量就是遠(yuǎn)大于行星的質(zhì)量，太陽(yáng)質(zhì)量占整個(gè)太陽(yáng)系總質(zhì)量的99%，因此，開(kāi)普勒第三定律在一般情況下還是適用的，尤其是對(duì)于太陽(yáng)系中小行星而言。第八十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）行星運(yùn)動(dòng)的共面性、同向性和近圓性行星運(yùn)動(dòng)都弊害遵循開(kāi)普勒三定律，在這個(gè)共性之下，行星公轉(zhuǎn)還有次一級(jí)的共性，第八十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—22行星單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等第八十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、行星距離分布規(guī)律(玻得—提丟斯定則)

教材P47表中列出了8大行星到太陽(yáng)的平均距離（天文單位），從表中可以看出，行星的距離分布總的特點(diǎn)是愈向外愈稀疏。

1766年，德國(guó)天文學(xué)家提丟斯（1729年—1796年）發(fā)現(xiàn)，行星的這種距離分布可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式表達(dá)：

an＝0.4﹢0.3×2n

后來(lái)由波得（1747年—1826年）重新研究并予發(fā)表。所以這個(gè)公式被叫做玻得—提丟斯定則。按這個(gè)公式計(jì)算得出的各大行星到太陽(yáng)的距離，除海王星之外，都與實(shí)際值符合得很好?？梢哉f(shuō)天王星的發(fā)現(xiàn)延伸了這個(gè)序列，小行星帶的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了2.8天文單位的空缺,而后來(lái)海王星的發(fā)現(xiàn)又破壞了這個(gè)序列。

第八十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五表1—3行星距離

行星水星金星地球火星小行星帶木星土星天王星海王星n取值-∞01234567計(jì)算值0.40.71.01.6

2.85.21019.638.8實(shí)際值0.3870.73211.524

5.29.5419.830.06第八十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五4、行星分類和特征（1）以地球軌道為界分為地內(nèi)行星（水星、金星）和地外行星（火、木、土、天、海）。（2）以小行星帶為界分為帶內(nèi)行星（水、金、地、火）和帶外行星（木、土、天、海）。（3）按物理性質(zhì)分為類地行星（水、金、地、火）和類木行星（木、土、天、海）。類地行星：①體積小、質(zhì)量小、平均密度大；②以重物質(zhì)為主（Fe,Si等），有固態(tài)的金屬核心；③距日近，表面溫度高；④無(wú)環(huán)，衛(wèi)星數(shù)目較少。類木行星：①體積大、質(zhì)量大、平均密度小；②以輕物質(zhì)為主（H、He、CH4等）；③距日遠(yuǎn)，表面溫度低；④有環(huán)，衛(wèi)星數(shù)目較多。第八十八頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

從有無(wú)生命來(lái)看，地球上有生命，其他行星都沒(méi)有生命，為什么八大行星只有地球上有生命呢？這是因?yàn)榈厍蛏嫌写嬖谏臈l件，其他行星都沒(méi)有。首先，地球上具有0°—100°C之間的溫度條件和充足的光能，這種適宜的溫度可使水以液態(tài)的形式存在，使原子結(jié)合在一起形成分子，進(jìn)而形成高分子的生命物質(zhì)。這種溫度條件的形成與日地距離比較適中有關(guān)，也與地球自轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)短適中有關(guān)，使地球表面接受的太陽(yáng)光熱比較適當(dāng)。其次，地球上具有適于生物呼吸的大氣和光合作用所需要的水。這種條件的形成與地球的體積和質(zhì)量比較適中有關(guān)，由于體積和質(zhì)量較為適當(dāng)，使地球具有較大的引力，從而使地球表面外圍形成了大氣層，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的演化逐漸變?yōu)檫m于生物呼吸的大氣，其他行星都不具備這兩個(gè)條件。第八十九頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五5、太陽(yáng)系8大行星簡(jiǎn)介(1)水星(墨丘利)

中國(guó)古代稱為辰星（與太陽(yáng)的角距離不超過(guò)28o）。西方人把她傳說(shuō)為墨丘利是眾神傳遞信息的使者行走如飛。水星無(wú)大氣有磁場(chǎng)，溫度變化極大。赤道地區(qū)中午可達(dá)到430度，半夜降至零下170度。表面布滿了環(huán)行山，有裂谷、盆地。外殼由硅酸鹽構(gòu)成,內(nèi)核是個(gè)巨大鐵質(zhì)內(nèi)核，估計(jì)含鐵量達(dá)到2萬(wàn)億噸。

1973年11月3日美國(guó)水手10號(hào)三次飛臨水星上空，發(fā)回5000余張照片，最近時(shí)距水星僅327公里。第九十頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—23水星

第九十一頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）金星（維納斯）中國(guó)古代稱之為啟明星（黎明）、長(zhǎng)庚星（傍晚）、太白金星。西方把她稱為愛(ài)與美的女神維納斯。亮度是-4.4等，僅次于太陽(yáng)和月亮。金星有周期性的位相變化。1609年伽利略用自制望遠(yuǎn)鏡看到了猶如一把彎鐮的金星，他在《星際使者》一書(shū)中報(bào)告了自己的發(fā)現(xiàn)，有力的支持了哥白尼的日心說(shuō)體系。金星表面大氣壓是地球的90倍，低層以CO2為主，30—70公里上空是H2SO4層，溫室效應(yīng)強(qiáng)烈。美國(guó)金星號(hào)飛船降落過(guò)程中探測(cè)到1000次閃電，最長(zhǎng)的為15分鐘。表面降雨，只不過(guò)是濃硫酸。表面有火山、懸崖、高山，麥克斯韋山最高12000米。表面溫度可以達(dá)到446度。金星由東向西自轉(zhuǎn)，太陽(yáng)西升東落。金星磁場(chǎng)極弱。前蘇聯(lián)和美國(guó)共向金星發(fā)射了30多顆探測(cè)器。金星發(fā)生凌日現(xiàn)象。兩次為一組，間隔8年，兩組之間間隔100年。最近的兩次凌日是2003年，2011年。法國(guó)天文學(xué)家勒讓提艱辛地于1761年和1769年兩次觀測(cè)金星凌日未果。第九十二頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—24金星

圖1—25觀測(cè)金星凌日

第九十三頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（3）地球人類于1972年3月3日和1973年4月5日發(fā)射了先驅(qū)者10號(hào)和11號(hào)探測(cè)器，探索地外文明。1977年8月20日和9月5日又發(fā)射了“旅行者”1號(hào)、2號(hào)探測(cè)器。先驅(qū)者號(hào)攜帶有一封問(wèn)候信，信寫在長(zhǎng)15.2cm、寬22.9cm、厚1.72cm的鍍金鋁板上。板上有太陽(yáng)系的示意圖，本艘飛船的圖像，兩個(gè)裸體男女。旅行者號(hào)探測(cè)器攜帶著錄有地球之音的唱片。唱片銅質(zhì)噴金，錄有世界名曲，其中有中國(guó)的京劇名曲《高山流水》。115張圖片、60種語(yǔ)言的問(wèn)候語(yǔ)（中國(guó)多種方言廣東話、客家話）、聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)瓦爾德海姆的口述錄音等。精選照片有萬(wàn)里長(zhǎng)城、中國(guó)人的家宴。噴金銅板經(jīng)過(guò)特殊處理幾十億年不變形。第九十四頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—26哈勃拍攝的地球照片圖1—27人類能找到外星人嗎第九十五頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（4）火星中國(guó)古代稱之為“熒惑”，軌道偏心率較大，亮度變化在-2.9——1.5等之間?；鹦谴髿庀”。饕煞质荂O2，占95%，N2占3%。火星上每年都要刮一次特大沙塵暴，風(fēng)速180m/s。表面可以看到沙丘和類似河床的地形，表明30億年前曾有過(guò)像地球一樣的河川、流水作用。兩極可能有固態(tài)水?；鹦怯袃深w衛(wèi)星。

1996年美國(guó)尋路者號(hào)飛船降落火星表面，探路者火星車在火星表面行走。1999年9月美國(guó)耗資1.25億美元的“火星氣候軌道衛(wèi)星”在火星隕落。原因是美國(guó)航天局使用的是公制單位，生產(chǎn)商洛克西德—馬丁公司使用的是英制單位。12月價(jià)值1.85億美元的火星極地著陸器失去蹤跡。原因是器械腿的控制少寫了一行程序。第九十六頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖1—28火星存在過(guò)水的痕跡第九十七頁(yè)，共一百三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（5）木星中國(guó)古代稱為“歲星”，公轉(zhuǎn)周期12年。先驅(qū)者10號(hào)、11號(hào)，分別于19