简明天文学

一．名词解释

1.恒星：由炽热气体组成能自身发光的球形或类球形天体。

2.天赤道：地球赤道平面无限扩大与天球的交线。

3.太阳常数：在日地处于平均距离，阳光垂直照射并排除大气影响的条件下，地面上

单位面积、单位时间所接受的太阳热量。

4.大地水准面：与静止海面重合并且延伸到大陆以下的水准面。

5.天球：天球是一个想象的旋转的球，理论上具有无限大的半径，与地球同心。实际

上我们看到的是天体在这个巨大的圆球的球面上的投影位置，这个圆球就称为天

球。

6.星座：星座是指在道家占星学上，天上一群群的恒星组合。自从古代以来，人类便

把三五成群的恒星与他们神话中的人物或器具联系起来，称之为“星座”。

7.太阳风：太阳风是从恒星上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。在不是太阳

的情况下，这种带电粒子流也常称为“恒星风”。

8.黄道：地球绕太阳公转的轨道平面与地球相交的大圆。

9.矮行星：矮行星或称“侏儒行星”，体积介于行星和小行星之间，围绕太阳运转，

质量足以克服固体应力以达到流体静力平衡（近于圆球）形状，没有清空所在轨道

上的其他天体，同时不是卫星。矮行星是一个新的分类。定义的标准尚不明确。

10.恒星日：以恒星为参考点，地球自转一周所用的时间。

11.回归年：以春分点为参考点，地球公转一周所用的时间。

12.朔望月：朔望月，又称“太阴月”。月球绕地球公转相对于太阳的平均周期。为月

相盈亏的周期。以从朔到下一次朔或从望到下一次望的时间间隔为长度，平均为

29.53059天。

13.参考扁球体：参考椭球体亦称“参考扁球体”。椭圆绕其短轴旋转所成的形体，并

近似于地球大地水准面。大地水准面的形状即用相对于参考椭球体的偏离来表示。二．简答题

1.疏散星团和球状星团的特点

从星团外部形态，包含恒星数量以及望远镜观测形态方面回答

疏散星团是指由数百颗至上千颗由较弱引力联系的恒星所组成的天体，直径一般不

过数十光年。星团中的恒星密度不一，但与球状星团中恒星高度密集相比，疏散星

团中的恒星密度要低得多。疏散星团只见于恒星活跃形成的区域，包括漩涡星系的

旋臂和不规则星系。疏散星团一般来说都很年轻，只有数百万年历史，比地球上的

不少岩石还要年轻。球状星团，由成千上万，甚至几十万颗恒星组成，外貌呈球形，越往中心恒星越密集。球状星团里的恒星平均密度比太阳周围的恒星密度高几十倍,

而它的中心附近则要大数万倍。同一个球状星团内的恒星具有相同的演化历程，运

动方向和速度都大致相同，它们很可能是在同时期形成的。它们是银河系中最早形

成的一批恒星，有约100亿年的历史。

2.银河系的结构及太阳在其中的位置

结构：核球、银盘、银晕

太阳位置：太阳位于距银心2.4万光年的银道面附近

3.彗星的运动轨道和结构特点

（1）彗星沿着十分扁长的轨道绕太阳公转

（2）彗星的结构包括彗核、彗发、彗尾三部分

4.各类日食的形成原因

日食包括三种类型，取决于观测者处在月球影区的哪一部分：在月球的本影区中，

形成日全食，在月球半影区中形成日偏食，在月球伪本影区中形成日环食。

6.恒星演化四阶段的主要特点

诞生：恒星的演化开始于巨分子云。星系碰撞造成的星云压缩和扰动也可能形成大量恒星。中年期：形成主序星，恒星形成之后会落在赫罗图的主星序的特定点上。

小而冷的红矮星会缓慢地燃烧氢，可能在此序列上停留数千亿年，而大而热的超巨星会在仅仅几百万年之后就离开主星序。成熟期：形成红巨星，超巨星。积热的核心会造成恒星大幅膨胀，达到在其主星序阶段的数百倍大小，成为红巨星。红巨星阶段会持续数百万年，但是大部分红巨星都是变星，不如主序星稳定。衰退期：晚年到死亡以三种可能的冷态之一为终结：白矮星，中子星，黑洞。

7.开普勒三定律的内容

开普勒第一定律:每一行星沿一个椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。也称椭圆定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。

二:从太阳到行星所联接的直线在相等时间内扫过同等的面积。也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。

三:所有的行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。也称调和定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。由这一定律不难导出：行星与太阳之间的引力与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。

8.太阳大气的结构以及各层次上主要的太阳活动形式

大气结构由内到外可分为光球、色球、和日冕3层：太阳光球就是我们平常所看到的太阳圆面，通常所说的太阳半径也是指光球的半径。光球的表面是气态的，其平均密度只有水的几亿分之一，但由于它的厚度达500千米，所以光球是不透明的。

光球层的大气中存在着激烈的活动，用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构，很象一颗颗米粒，称之为米粒组织。它们极不稳定，一般持续时间仅为5～10分钟，其温度要比光球的平均温度高出300～400℃。普遍认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡，大多呈现近椭圆形，在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑，但实际上它们的温度高达4000℃左右，倘若能把黑子单独取出，一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化，这种变化反映了太阳辐射能量的变化。色球的某些区域有时会突然出现大而亮的斑块。人们称之为耀斑，又叫色球爆发。一个大耀斑可以在几分钟内发出相当于10亿颗氢弹的能量。由于磁场的不稳定性，色球层经常产生爆发活动。日冕是太阳大气的最外层，厚度达到几百万公里以上。在高温下，氢、氦等原子已经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快，以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚，射向太阳的外围。形成太阳风。日冕发出

的光比色球层的还要弱。

9.各类月食的形成原因

地球在背著太阳的方向会出现一条阴影，称为地影。地影分为本影和半影两部分。

本影是指没有受到太阳光直射的地方，而半影则只受到部分太阳直射的光线。月球在环绕地球运行过程中有时会进入地影，这就产生月食现象。当月球整个都进入本影时，就会发生月全食；但如果只是一部分进入本影时，则只会发生月偏食。月

全食和月偏食都是本影月食。在月全食时，月球并不是完全看不见的，这是由於

太阳光在通过地球的稀薄大气层时受到折射进入本影，投射到月面上，令到月面

呈红铜色。视乎月球经过本影的路径及当时地球的大气情况，光度在不同的月全食会有所不同。有时月球并不会进入本影而只进入半影，这就称为半影月食。在半影月食发生期间，月亮将略为转暗，但它的边缘并不会被地球的影子所阻挡。

11.日心说的要点：地球是球形的。如果在船桅顶放一个光源，当船驶离海岸时，岸上

的人们会看见亮光逐渐降低，直至消失；地球在运动，并且24小时自转一周。因为天空比大地大的太多，如果无限大的天穹在旋转而地球不动，实在是不可想象；

围绕太阳做圆周运动，只有月亮环绕地球运行。

12.哈勃星系分类的类型及特点：三种基本结构类型：椭圆星系、旋涡星系和不规则星

系。椭圆星系看起来很象球状星团，不过规模可比球状星团大得多了，并且所含的星数也更为众多．椭圆星系的形状可从球形变化到椭球形。椭球的长轴可比短袖大到五倍．椭圆星系是由于自转而被拉扁的，所以自转愈快，椭球拉得愈长。旋涡星系则呈现出一幅栩栩如生的图象，恰与匀称而呆板的椭圆星系形成鲜明对比．旋涡星系给人的第一个印象便是它在绕着核心旋转，其旋臂从核心螺旋地伸向空间。不规则星系，它没有固定的形状。

13.月相变化的原因及周期：原因：由于月球本身不发光，在太阳光照射下，向着太阳

的半个球面是亮区，另半个球面是暗区(被自己挡住的)。随着月亮相对于地球和太阳的位置变化，就使它被太阳照亮的一面有时对向地球，有时背向地球；有时对向地球的月亮部分大一些，有时小一些，这样就出现了不同的月相。周期：新月、娥眉月、上弦月、凸月、满月、下弦月

14.划分地内圈层结构的界面及地内圈层构成：地球结构为一同心状圈层构造，由地心

至地表依次分化为地核、地幔、地壳。地核与地幔之间以古登堡面相隔，地幔与地壳之间，以莫霍面相隔。

15.恒星年与回归年的不同: 回归年是以春分为参考点，地球公转一周所用的时间。1

回归年 = 365.2422日，但一个回归年，地球围绕太阳公转不够360°。恒星年是以一颗遥远的恒星为参考点，地球公转一周所用的时间。一个恒星年等于365.2564日。

三．论述说明题

1.说明太阳系的结构和运动特征

（1）行星运动遵循开普勒三定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。由这一定律不难导出：行星与太阳之间的

引力与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。

（2）行星公转具有共面性、近圆性、同向性的特征：同向性就是指行星绕日公转的方向向着同一个方向，共面性就是指行星绕日公转的轨道面在同一平

面上，近圆性指行星绕日公转的轨道形状接近圆形

（3）行星的分布具有里密外疏的特点：里面4颗行星分布在太阳附近很小的范围，而外面几颗行星占据了太阳系统的大部分范围。

2.试以四季中一个季节为例，说明北半球中纬度所见的主要星座的观察方法

首先大熊座，小熊座，是比见的，其次春季猎户座是在南方的，在它的西侧是金牛

座，左上是应该是双子。沿着大熊座北斗七星的斗抦一直延伸，会见到牧夫座的

大角星、室女座的角宿一这就是春季大曲线

3.绘简图说明恒星日和太阳日的区别

恒星日是以距离无限远的恒星为标准，太阳日是以太阳为标准。

恒星日：某地经线连续两次通过同一恒星与地心连线的时间间隔，为23时56分4秒。

（自转周期）

太阳日：某地经线连续两次与日地中心连线相交的时间间隔，为24时。（昼夜交替周期）

4.已知太阳常数为S，如何确定太阳辐射总量？

太阳常数的概念：太阳常数是进入地球大气的太阳辐射在单位面积内的总量，要在

地球大气层之外，垂直于入射光的平面上测量。

用一假设包围太阳的球体来确定太阳辐射总量E，即

5.地球自转的证据：两极扁缩、落体偏东、傅科摆的偏转

6.大爆炸理论在观测方面的证据：大爆炸理论最早也最直接的观测证据包括从星系红

移观测到的哈勃膨胀、对宇宙微波背景辐射的精细测量、宇宙间轻元素的丰度（参

见太初核合成），而今大尺度结构和星系演化也成为了新的支持证据。这四种观测

证据有时被称作“大爆炸理论的四大支柱”。

7.说明傅科摆的特点：傅科摆指仅受引力和吊线张力作用而在惯性空间固定平面内运

动的摆。为了证明地球在自转，法国物理学家傅科（1819—1868）于1851年做了

一次成功的摆动实验，从而有力地证明了地球是在自转，傅科摆由此而得名。

8.傅科摆实验证明地球自转的原理：惯性使摆的摆动方向超然于地球自转。

四．计算题

1.某行星绕太阳的公转周期为8年，求它到太阳的平均距离

据开普勒定律，R^3/T^2 =定值，跟地球比，R地=1 AU，

R^3/64=1/1 R=4(AU）=6亿（千米）

2. 某行星与太阳的平均距离为25AU，求它绕转太阳的公转周期？

据开普勒定律，R^3/T^2 =定值，跟地球比，R地=1 AU，

25^3/T^2=1/1，T=125（年）