清华大学天文学导论笔记
天文学史
开普勒三定律（椭圆轨道、运行速度、轨道与周期）
引力摄动：另一颗行星的引力导致某行星绕太阳的运动不符合两体假设
非牛顿引力摄动：水星、金星近日点进动验证了爱因斯坦广义相对论
钟慢效应：μ介子寿命为2.2×10-6s，以光速运动也仅能行进600m，而宇宙射线在大气外层产生的近光速μ介子却可以以到达地球表面。
引力透镜：由于质量对光的吸引，若被观测的星体与观测者连线上有大质量星系（透镜星系），观测者可能观察到多个像（爱因斯坦十字、双爱因斯坦环）
天体视运动
天体的周日视运动：由于地球自转导致的天体视运动
太阳：东升西落，与当地正午通过天子午线达到最高点，两次通过子午线间的时间为一太阳日（24h）
北京东经116.5度，东八区标准东经120度，北京时间正午12时时北京的太阳时为11点46分
赤道参考系：
把天空幻想为大球，北极指向北天极，南极指向南天极，赤道扩展为天赤道。北天极对地面的高度等于北半球该地的纬度。天赤道与天极的弧距离总是90度，与地平面相交于正东正西方向，且恰好看到一半。天球自东向西旋转，每小时旋转15度，所有星体的视运动轨迹都平行于天赤道。
地平参考系：
以正头顶为天顶，子午线从正南到正北穿过南天极、天顶和北天极平分天球。本地参考系中天体位置在始终改变。
赤道上，一切星体都垂直于地平面升起和落下，所有星体都可见且在地平面上方12个小时周年视运动：天球坐标系上恒星的坐标固定，由于地球公转导致太阳在天球上向东运动。这也导致了每天同一时间天空状况不同（因为太阳时制）
太阳：太阳在天球上的位置始终自西向东移动，每年环绕天球一周，其在天球上的轨迹称为黄道。太阳绕天球一周的时间是365.24天。
太阳日：24h，太阳连续两次到达子午线的时间。
恒星日：23h56min，恒星连续两次到达子午线的时间。恒星日表明了地球自转的真实周期。由于太阳一直向东运动，所以恒星比太阳运动的快一点。由于我们使用太阳时，恒星每天升起、穿过子午线、下落的时间都要提前约4分钟，经过一个太阳年后回到原地。
4 min/day=360 degrees
365.24 days
24×60min
360degrees
月球视运动：月球也在天球上向东漂移，27.323天后回到原处。月球的盈亏周期称为交合周期，为29.5天
黄道与节气：黄道与天赤道夹角为23.5度，且相交于春分点和秋分点。按顺序距这两点最远的点是夏至点和冬至点。
天球坐标系
把地球的经纬网络透射到天球上构成了赤道坐标系，在赤道坐标系中恒星的赤道坐标固定不变
赤纬(Dec, declination)：用δ表示，天赤道0度，北天极+90度，南天极-90度
赤经(RA, right ascension)：用α表示，从春分点算起，在天赤道上由西向东分为24小时。例子：
Polaris: RA=2h31min, Dec=89?15’Sirius: RA=6h45min, Dec=-16?43’
若A星比B星的RA大1h，则通过子午线、地平线时，B比A早1h
恒星时：某地某时刻的恒星时等于此时此刻与子午线重合的赤经。恒星日比太阳日短，所以恒星时比太阳时快。
时角τ=θ –α，τ<0表明恒星在子午线以东。-6<τ<6时天体可见。
地轴进动：北天极在不断运动，带动天赤道移动，春分点向西移动，每20年约移动1min 辐射与望远镜
光源相对于观测者的运动会导致观察到的辐射频率改变，称为多普勒效应。
Δλ0= v
因此，吸收光谱中一些特征谱线（如氢的Balmer线系）会发生移动望远镜的功能：
1.聚光
I telescope=D telescope
2
I0
2.减小衍射，提高角分辨率
δ=
1.22λ
D telescope
大气窗口：地球大气层对可见光、小部分近红外线和部分无线电波透明，其他波段的光会被完全吸收（水蒸气阻止红外辐射2~10km，臭氧阻止紫外辐射20~40km，原子和分子阻止高能射线）
空间望远镜：可以接受更广的波段（红外观测深空），不受天气和大气扰动的影响
太阳系
太阳系内绝大部分质量（99.9%）集中在太阳。除太阳外太阳系绝大部分质量集中在气态巨行星（木星、土星、天王星、海王星）
所有行星围绕太阳公转的方向都一致，且和太阳的自转方向一致。而且大部分行星的自转和公转同向。
类地行星
1.靠近太阳
2.铁（镍）核心和岩石外壳
3.没有或极少卫星
4.体积小，质量不大而密度大
5.大气稀薄
水星
铁质，0卫星，地面阳光亮度极大无法观察，布满陨石坑，稀薄大气，主要是气态钠和氦气，表面昼夜温差极大
金星
距地球最近的行星，-4.4等，云层反射率极高。自转轴方向与公转方向相反，也和其他行星相反，自转轴几乎与公转平面垂直，没有四季之分。自转周期243天。气压为地球的90倍，90%二氧化碳、3%氮气、少量二氧化硫，温室效应严重，表面各处温差很小且没有昼夜温差，是太阳系最热的行星。表面被硫酸云覆盖，因此陨石坑很少
地球
平均比重5.5，是密度最大的行星，1卫星。最深处为铁镍的地核，内核固态外核液态，天然放射性物质维持地热。地心旋转导致了地球磁场，磁轴不通过地球中心。地磁场俘获太阳风中的带电粒子并导向两磁极，导致了极光。月球和太阳导致了潮汐
月球
月球内部活动已经停止，有简单和复杂环形山，引力太小不能舒服大气，温度从-100摄氏度到130摄氏度，平均表面温度-42摄氏度。月球成因？
火星
质量仅为地球的1/10，大气压为地球的1%，大气主要为二氧化碳，平均气温极低，温差极大，气候剧烈变化，多风多沙尘暴。可能有水。没有活火山但有火山活动痕迹，有极深的峡谷。2卫星，已潮汐锁定
类木行星
1.体积大，质量大，密度小（比重0.7~1.7）
2.拥有许多卫星
3.岩石或者铁和信，液态
4.大气层浓密，自转较快
木星
与赤道平行的云带，太阳系内体积和质量最大的行星，比重1.3，自转周期10小时，导致两极扁平。内部引力坍缩，引力势能转化为热能，导致木星向外辐射能量超过从太阳得到的能量，但未发生核反应。主要成分为氢和氦，气压极大核心为金属相的氢，所以磁场十分强大，有持续300年的大红斑和暗淡光环，四颗伽利略卫星，61卫星
土星
密度最低，为0.7，与木星相似，光环和卡西尼缝。光环的内外围有一颗卫星，称为牧羊卫星，其引力作用将离群的碎片拉回光环。有31~61颗卫星最著名的是土卫六Titan （最大的土星卫星，浓厚的氮气大气，甲烷湖泊，生命？）。
天王星
轨道周期84年，60K，主要成分为H和He，大气中的甲烷散射蓝光，大气较为平静。
自转轴几乎与公转平面平行，所以季节变化极端。与土星和木星相似，有岩石核心，有光环。
海王星
与天王星极为相似，蓝色。大气活跃，有小黑斑
矮行星
谷神星（火星与木星之间，所含淡水比地球多），冥王星（密度2.3，大气主要为氮，轨道偏心率极大，周期248年，自转周期6.39天，与第戎构成双行星，且互相潮汐锁定）
小行星带
阿登型：地球轨道以内
阿莫尔型：地球轨道外侧
阿波罗型：地球与火星之间
特洛伊型：与木星轨道相同
最大的小行星是谷神星，岩石，铁/镍，碳三种
彗星
是太阳系构建过正中遗留的碎片，反映了太阳系的起源。与小行星成分相同，由夹杂了岩石的水冰构成。分为开放轨道（双曲线，仅经过太阳一次）和封闭轨道（椭圆，周期）彗星可能来源于柯伊伯带或者太阳系最外侧的球壳状的奥尔特云。
流星
流星体一般小于10米，可能来自小行星带或者彗星残留。流星是流星体高速进入地球大气层时的发光的现象。地球穿过彗星轨道时，彗星一路散落的残骸会进入地球大气层形成流星雨。流星落到地面形成陨石，陨石的年龄和太阳系相同，可能含有氨基酸，是原始生命的征兆。
太阳系的起源
太阳自转，行星公转、大部分行星自转均同向，且太阳的自转轴与行星轨道垂直，内行星金属含量高且致密，外行星密度小，富含氢，小行星的化学成分与行星、卫星都不同。
星云假说
尺度数光年的星云被超新星冲击波出发，引力克服气压坍缩，尺度减小，自转加快。自转方向上的离心力平衡引力，径向坍缩减慢，自转轴方向的坍缩不受影响，星云变得扁平，坍缩为原始恒星和吸积盘。吸积盘中尘埃互相吸引，密度涨落产生了一些~100米的小天体。一些小天体在互相碰撞过程中被击碎，一些吸引尘埃增长到1公里以上的星子，星子可以保持稳定并吸引更小的小天体而增长，最终生长为行星。吸积盘内部尘埃下落距离更长所以内盘更热，挥发性物质只能在外盘保留，内盘保留了难熔物。
原始行星周围也形成了吸积盘，最终形成了卫星。也有一些卫星是被俘获的小行星（火星），或星子与地球碰撞的残骸。小行星和彗星是未能长大的星子
系外行星
恒星太亮，导致无法发现其周围的行星。但是可以在系外恒星周围发现尘埃环，因为反射光亮度随反射体直径平方增强，单位体积中反射体数目随直径立方增多，所以颗粒越小，散射的恒星光越多。
观察系外行星：
1.可以通过直接成像的方法发现系外行星，
2. 也可以通过观测恒星在垂直视线方向的摆动来推测行星轨道。
3. 还可以通过多普勒效应观测恒星在视线方向的运动测量行星轨道。
4. 行星挡在恒星前的时候恒星会变暗
5. 当恒星-行星系统从引力透镜后面经过后，亮度会提高
系外行星与太阳系行星的区别
1. 存在“热木星”：质量巨大，与恒星极为靠近
2. 轨道偏心率极大
系外生命：
1. 超级地球：岩质，质量与地球相近（5~10倍）
2. 存在液态水
3. 大气、光谱由于生命活动而发生变化
太阳
太阳的直径为109倍地球直径，平均比重1.4，核心比重150，72%H(w)，26%He(w)
太阳是气态恒星，表面自转速度不同，赤道自转周期25日，极点附近35日。
辐射区：核反应产生γ光子，激发其他物质释放能量较低的光子，导致辐射转移：光子数增多，能量降低。
对流区：能量以对流形式传播，气体温度降低，光子被吸收的概率增加，因此辐射转移的效率下降，对流称为主要传热手段。
光球层：太阳的光学表面层，非常薄，气体密度恰好可以使光线通过，又不会被更外层的原子吸收。温度5800K。从核心产生的γ光子需要数万年才会以几千个可见光光子的形式到达太阳表面（光球层）（random walk）
一些气体在对流层吸收能量上升到光球层，释放热量变冷以后在沉降会对流区，形成米粒组织。
色球层：光球层之上，亮度低，温度比光球层高，有针状体细小突起
日冕：密度极低，可以延伸到太阳半径10倍以上，温度高达106K
太阳的能量来自于热核反应，5%以电子中微子的形式释放，其余以电磁辐射形式释放。
太阳黑子是光球层中温度较低(4200K)的区域，数目变化以11年为周期，太阳黑子成对出现且有强磁场相连，磁场阻止了对流层热气体上升至光球层，从而导致黑子温度较低。太阳黑子数目和地球气候有相关性。
日珥是色球层中被太阳磁场束缚的气体爆发后产生的强劲气流
耀斑是更猛烈地爆发，会释放强大的紫外线、可见光和太阳风。耀斑爆发的粒子云可达0.7c，以太阳风形式1~2天抵达地球。
太阳风：来源于日冕，飞离太阳的的侄子和电子，速度400~500km/s，约经4天抵达地球。太阳风在地球磁场作用下移向两极形成极光。
日珥、耀斑、黑子和太阳磁场都相关。
太阳正在变大，变亮
太阳表面的小区域在进行震荡。
恒星
被自身引力束缚，在核心发生热核反应的气态球。
距离测量：相隔半年时间恒星视位置的变化称为恒星视差p（用角秒表示），三角法给出d=1/p，1角秒对应的d称为1个pc（1个秒差距）。恒星越远，视差越小。
恒星视亮度：m=?2.5log10(b/b0)，选择定标值b0作为0等星亮度。
距离加倍，星等约增加1.5
绝对星等：恒星在10pc(32.6lightyear)处的视星等
光度：L=4πd2b，低光度恒星更多
恒星颜色：由表面温度对应的黑体谱决定
用Wien位移定律确定恒星表面温度，用Stefan-Boltzmann定律确定恒星半径
λpeak T=2900 μm?K
L=4πR2σT4
恒星化学成分：恒星光谱中的吸收线（主要为氢和氦）
恒星光谱分类：
从热到冷
Oh Be A Fine Girl, Kiss Me!
每型分为10个次型，最热O3，太阳G2
热星中吸收线较少，冷星中有较多吸收线并由分子的吸收带
更冷的L,T
赫-罗图：恒星光度和表面温度的关系
主序星：温度越高光度越大（赫-罗图中向左温度高，主序星位于左上到右下区域）
矮星：温度高光度低→体积小
巨星和超巨型：温度低光度高→体积大
主序星是恒星的正常演化进程，巨星和矮星是恒星的死亡
确定恒星在主序带上的位置就可以确定它的光度、温度和半径。恒星在主序带上的位置由其质量决定
双星：目视双星（两个亮点），分光双星（吸收线有两套，进行相反的多普勒位移），食双星（暗星遮挡亮星使光度下降），天体测量双星（波浪前进）
星团：疏散星团（年轻，有星际气体，密度小，蓝巨星，昴星团），球状星团（年老，无星际气体，密集，大量红巨星，M80）
恒星形成
星际介质：
地球大气~1019/cm3，星际气体<1/cm3，宇宙平均1/m3
星际尘埃：1~300nm，吸附物质长大，强烈地吸收短波辐射。银河系在光学波段有很多被消光的暗带，用近红外观测可以看到银河系全貌。远红外波段观测到的几乎都是尘埃的热辐射(~100K)
星际云与云际气体：50%星际气体集中在2%空间内，其他弥散在98%的云际空间。炽热云际气体被超新星爆发加热至~1 million K。温暖云际气体可被星光电离为等离子体并发出特征谱线。
被O、B型恒星强烈紫外辐射电离的致密星际云称为HII区，这里正在产生恒星。
中性氢原子的自耦磁能级分裂使其发射21cm线（11million yrs/photon），可以研究中性氢的分布。星际云较冷也较致密~100K,1~100atoms/cm3，主要有中性氢构成。
分子云中含有有机分子，强烈吸收可见光，形成暗区，是恒星的摇篮。
分子云被炽热的云际介质束缚无法扩散，质量足够大时开始坍缩，致密的地方坍缩的更快，不对称性扩大，形成小分子云核，坍缩形成原恒星和吸积盘，大部分物质流向恒星，小部分留在吸积盘上形成行星。原恒星由引力供能，体积巨大，温度低，比太阳亮但是一般为红外波段，即使辐射可见光也被分子云吸收。引力能使恒星足够热（要求质量足够大）后，核聚变启动，进入主序带，由氢燃烧供能。
太小的原恒星无法点燃核反应，永远由引力坍缩供能，温度亮度极低
原恒星表面的负氢离子使恒星温度保持恒定，收缩过程中光度会下降
越大的恒星进入主序阶段越快，而且寿命也越短。这个时间远远短于主序段时间。所以年轻恒星很少。
主序星燃烧氢产生较稳定的氦，氦在主序星的核心堆积，压力变大恒星膨胀，沿主序带向上移动，亮度增加温度下降
小质量恒星的演化
1.亚巨星(SB)：在赫罗图上向右上方偏移，温度降至~1000K
2.红巨星(RGB)：压力足够让氦原子的电子简并，由负氢离子调节温度几乎不变，在赫罗图上加速上升，核心压力增大，氦核收缩，最终引燃3alpha过程，3个氦核形成碳核，红巨星达到赫罗图上的顶点（氦闪）。简并氦核导热几块，几分钟内整个氦核的3alpha过程都被启动，正反馈使过程加速，同时热压使得简并解除。亮度急剧上升，持续几小时后，氦闪结束，剩余的非简并He核体积扩张，3alpha过程继续进行但是速率降低
氦闪过后，恒星收缩，向赫罗图左下方移动，进入水平支(HB)，HB星有He核和H核燃烧供能，行为与主序星类似但是燃料明显少于主序星，因此稳定时间仅5000万年，便进入渐进巨星支（AGB），碳核电子简并，引力增加，壳层压力上升，恒星半径再次扩大，H-温度不变，光度上升加快，经过类似RGB的过程，到达顶点后引力不足以维持外层，最后只留下裸露高温C核，没有能量来源，在赫罗图上竖直急剧下降，核心收缩直至电子完全简并，与引力平衡，形成热而小的碳白矮星。外层气体逃逸中被高温C核加热电离而发光，形成行星状星云，指示中心有一颗白矮星。白矮星最终辐射降温，沿等半径线在赫罗图上向下移动，成为黑矮星。白矮星的质量越大，半径越小！
双星系统如果质量差距较大，演化有时间差，大质量恒星形成白矮星后会把一部分质量流入小质量恒星加速其演化，小质量恒星膨胀中物质又会回到白矮星，导致超新星爆发。这个过程可以在一对双星间反复出现
Ia型超新星：可能比其所在星系还亮，是吸积白矮星的热核爆炸导致的，产生了大量铁
大质量恒星演化
明显比小质量恒星快、亮。内部温度足以引发CNO循环
12C+1H→ 13N+γ, 13N→13C+e++ν+γ, 13C+1H→14N+γ
14N+1H→15O+ γ ,15O→15N+e++ν+γ, 15N+1H→4He+12C
总反应：12C催化氢燃烧
12C + 4 1H + 2e- →12C + 4He + 2ν +7γ
大质量恒星核心区对流良好，化学成分均匀分布（小质量恒星核心区中心处氦丰度高于外层）H烧光以后，大质量恒星的温度已经可以引发He燃烧，因此He不会简并，没有氦闪现象，由H燃烧到He燃烧的转化相当平稳，光度也没有明显变化，但开始膨胀，表面温度也下降，在赫罗图上水平向右运动
核心的He燃烧完以后，温度会超过8亿度，引发碳燃烧，生成钠氖镁等重元素（壳层仍有氢氦燃烧）
核心碳燃尽，引发Ne燃烧（壳层有C、He、H燃烧）
这样燃烧序列H-He-C-Ne-O-…，像洋葱一样，核心区供能元素逐渐更迭，壳层里面由核心区已燃尽的燃料燃烧，并由压力推动抛出星风，直到燃烧序列到达不能发生热核聚变的Fe
越重的元素燃烧效率越低，因此需要更快的燃烧速度才能平衡引力。而且重元素燃烧的能量
会以中微子冷却方式快速向外传输导致恒星向内收缩，这也导致核心燃烧速率增大，持续时间降低。但是由于大量能量被中微子冷却带走，恒星光度增加不大。
最终稳定的Fe核心会坍缩，电子简并，温度进一步上升，仅需1s时间Fe核的坍缩速率会提高到c/4，直到强相互作用阻止进一步坍缩，坍缩的骤然停止形成强大的反射激波，迅速达到壳层，形成II型超新星爆炸，合成比铁更重的元素，核心成为中子星或黑洞（核坍缩型超新星）
星风引起高质量损失率：Ib/Ic型超新星
超新星与元素合成、中子星和黑洞
光度达到10^7~10^10太阳光度，能量99%由中微子带走，1%动能，0.01%可见光。
I型：光谱无H线，II型超新星光谱有H线
Ia型光变曲线很相似，可以做烛光。II型彼此相差很大
超新星抛出的大量物质与星际物质和磁场相互作用，并被超新星加热，会产生气体星云
宇宙大爆炸产生了H、He和极少量Li、Be、B，绝对没有产生C、O。比Fe轻的元素可以由恒星合成，质量越大的恒星可以合成越重的元素，合成的元素最终通过超新星爆发喷射到星际空间。
比铁中的元素可以通过中子俘获反应合成，也可以通过β衰变合成
26Al只可能由超新星爆发合成，半衰期仅有100万年。太阳系很可能沐浴在近期一次超新星爆发的喷射物中，可能曾影响地球生命。
电子速度极高时会和质子结合产生中子和电子中微子，降低静电斥力和简并压，加速核心坍缩，密度足够大时形成简并态中子星，半径~10km，密度~10亿倍白矮星，温度极高
中子星质量越大，半径越小，有质量上限(Oppenheimer limit)约3个太阳质量
中子星有几厘米厚的大气，~0.3km固态Fe外壳，~0.6km原子核和游离中子、电子内壳，内部为超流中子和超导质子，核心密度极大，状态未知（夸克？）
中子星磁场极强，自转时会沿磁轴发射电磁波，扫过地球时观察到脉冲，周期仅几秒，自转会逐渐变慢，每天10^-8s，获诺奖
双中子星系统轨道周期会逐渐减慢，这是因为加速运动中发出的引力波带走了能量和角动量，验证了广义相对论，获诺奖
超过Oppenheimer limit的中子星会继续收缩为黑洞，黑洞的视界将时空分为两部分，视界外的物质和能量可以进入视界内，但是不能反过来。
不转动的中性黑洞称为史瓦西黑洞
转动的黑洞称为Kerr黑洞，有内外两个视界，两视界之间的物质由于黑洞自转可以逃离黑洞
黑洞仅有质量、角动量和电荷三个属性，没有任何复杂性质
如果真空涨落产生了一对正反粒子，反粒子被黑洞吸收而正粒子逃逸，黑洞的能量会减小，相当于释放出辐射，释放率反比于质量平方，寿命正比于质量立方
X射线双星：致密性和恒星构成双星系统，致密性吸积伴星物质时吸积盘升温会释放X射线银河系
可见光波段有星尘导致的暗区。中性氢21cm波段聚集在非常薄的一层中。近红外可以看到恒星星光，和红巨星构成的银河系核球。远红外波段可以看到星尘辐射。X射线波段可以看
到双星和超新星遗迹。Γ射线波段可以看到脉冲星和超大质量黑洞
星族I: 银盘和旋臂中，银道面内低速运动，年轻，富金属，1亿年
星族II: 贫金属，位于银晕和核球中，倾斜椭圆轨道高速运动，100亿年
较差转动：太阳附近距银心越远转动角速度越慢
银河系外围（银晕、银冕中）有大量暗物质，银晕中有大量老年星团
暗物质小部分是不发光的物质，大部分是未知亚原子粒子
通过测量21cm谱的doppler位移确定速度
银心处恒星十分密集，强射电源，光学波段被星尘阻挡而黯淡，有几百万个太阳质量的超大质量黑洞，有几万光年跨度的巨大喷射泡，可能是相当于100个太阳质量的物质坠入中心黑洞产生的喷射
河外星系
梅西耶星表（仙女座大星系M31）新总表NGC(NGC224)
哈勃分类法：椭圆星系、透镜状星系、旋涡星系、棒旋星系、不规则星系
椭圆星系：按椭率分为E0至E7八个次型
主要有星族II恒星构成，没有星系盘，颜色偏红，无规则椭圆轨道运动，大小相差悬殊旋涡星系：S
中心是椭球状核球，外面是扁平星系盘，有星系晕，星系盘颜色偏蓝，有尘埃，是恒星形成的位置。核球和星系晕颜色偏红，是II族恒星组成
Sa：核球大，旋臂缠绕最紧
Sc：核球小，旋臂缠卷松
棒旋星系：SB
中心有棒状结构，旋臂源于棒的两端，符号SB
SBa：棒大，旋臂缠卷紧
SBc：棒小，旋臂缠卷松（银河系可能是SBb或SBc）
透镜状星系：有棒SB0，无棒S0
和椭圆星系相比，有星系盘。和旋涡星系相比，没有旋臂
不规则星系：Irr
没有旋臂和核区，富含星际气体、尘埃和年轻恒星
星系距离的测量：
以一些特殊光源可以根据某些其他参数估计光度
标准烛光源：
1.主序星通过其光谱型推测光度，但太远的而且可以看到天体肯定不是主序星
2. 造父变形的光变周期和其光度成正比
3. Ia型超新星，由于白矮星有极限质量，Ia型超新星的光度即本相同，而且其（时间上
的）最大光度越大，则其变暗越慢
4. 星系速度弥散越大，多普勒谱线越宽，质量越大，光度越高（旋涡星系Tully-Fisher,
椭圆星系Faber-Jackson）
5. 红移法（哈勃定律）
距离阶梯
地球1光时100角秒10000角秒150万角秒2000万角秒1000亿角秒激光测距三角法主序星造父变星星系速度弥散Ia超新星
更远的距离使用哈勃定律
宇宙大尺度结构
星系会聚集成星系团和星系群
本星系群：大小麦哲伦云，在南半球可以看见，含大量年轻恒星和中性H但尘埃含量极少。
围绕银河系运动，身后留下中性氢云
仙女座大星系：比银河系大，有7个椭圆伴星系
旋涡星系M33：比银河系小，是本星系群第三大星系，Sc型旋涡星系，有大量星族I恒星
星系团比星系群大
不规则星系团：形态松散，主要由旋涡星系组成
室女座星系团：距离最近，~2500个成员，旋涡星系68%，椭圆星系19%
规则星系团：结构致密，球对称分布，主要由椭圆星系和透镜状星系组成
后发座星系团：~6700个成员，椭圆星系位于中心，旋涡星系分布在外围
富星系团：星系密度大，是强X射线源
超星系团：10^16太阳质量，引力较弱结构松散，是尺度最大的宇宙结构，具有细长的纤维
状结构
宇宙在大尺度上具有类似海绵的纤维结构，大部分物质在占空间体积1%~2%的纤维上存在
星系的碰撞会导致星系形态变化、星系合并和吞噬（形成巨椭圆星系），对恒星基本没影响
由星系合并形成的超巨椭圆星系在富星系团区旋涡星系很少，晕非常延展，中心区有多个核，
通常位于星系团的中心
仙女座大星系正在靠近银河系
测定星系（团）引力质量：
1.自转曲线（漩涡星系）
通过谱线位移计算出自转速度，得到质量分布曲线
2.无规运动（椭圆星系，星系团）
通过无规则运动的平均速度随位置的分布关系得到星系团的质量分布
3.星系际热气体X射线辐射（星系团）
原子热运动速度可以通过X射线的光谱得到，从而计算出星系逃逸速度，得到其质量
4.引力透镜效应（星系团）
星系的质量-光度比体现了暗物质与可见物质之比
活动星系核
部分星系的中心核活动性很强，称为AGN，分四类：
射电星系，赛弗特星系，类星体，蝎虎座BL Lac天体
1.高光度：X射线光度和射电光度都极高，光学光度也稍高
2.快速光变：光变周期几天
3.非热连续辐射，具有高偏振，辐射谱复杂：相对论电子在磁场中做圆轨道运动的光谱
4.射电波段喷流，形态不规则
5.中心高能辐射使得周围气体电离，发出金属的发射线
6.寄主星系暗淡
射电星系：分致密性和延展性，本质相同，可能是观测者角度不同，射电光度远大于正常星系，辐射非热，寄主往往是星系团中光度最高、质量最大的椭圆星系：天鹅A，M87，半人马A，NGC1265
赛弗特星系：旋涡星系，光谱有强而宽的氢核重元素发射线（I型有宽H线和窄金属线，II 型只有窄线），强X射线，弱射电，快速（分钟）光变周期，以热辐射为主
类星体：辐射功率最大，最遥远，最年轻，有X射线喷流
蝎虎天体：变化最激烈，在相同距离处，蝎虎天体被类星体亮10~100被，非热连续谱主导，发射线极弱或完全观测不到，主要在gamma波段辐射，同时在全波谱上都有高偏振的强烈辐射，寄主与椭圆星系。在TeV波段绝大部分河外源都是蝎虎天体，大幅度短时标光变表明有致密核，是相对论喷流方向正对着地球的活动星系核
能源：在小于太阳系的区域内辐射千亿倍太阳光度，能源来自超大质量黑洞（几亿太阳质量）的吸积，能量转化率远高于热核反应
爱丁顿光度：不存在质量超过100个太阳质量的恒星，由此可以得到吸积黑洞的质量
吸积中沿黑洞自转轴方向形成相对论喷流，辐射包括吸积盘热辐射，喷流电子加速辐射等喷流由相对论电子构成，机制不明，AGN类型和喷流-视线夹角有关，喷流视超光速，是纯几何效应导致的
AGN外围有宽发射线区（电离气体高速运动）、尘埃环、窄发射线区（电离气体低速运动）通过活动星系核附近气体的动力学特征可以确认超大质量黑洞的存在
宇宙学
宇宙在大尺度上均匀，小尺度上星系趋于成团分布，各向同性，膨胀，起源于大爆炸，膨胀以无量纲尺寸因子R量度，过去R<1，现在R=1。宇宙膨胀不影响局部物理规律
伽莫夫提出大爆炸宇宙学并预言了轻元素丰度和残余背景辐射
贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊发现了2.73K黑体谱背景辐射，通过量度不同方向上黑体谱温度的微小变化可以通过开普勒效应计算地球相对于宇宙背景辐射的速度。背景辐射存在涨落（诺贝尔）。COBE和WMAP测量了涨落和各向异性的大小，得到了宇宙年龄、第一代恒星年龄、CMB起源时间、宇宙的成分（4%重子，23%暗物质，73%暗能量），哈勃常数，宇宙暴涨的证据（偏振信号）
目前宇宙密度是临界密度的27%，宇宙以恒速率将永远膨胀下去
如果宇宙密度等于临界密度，宇宙将减速率无限膨胀
如果宇宙密度大于临界密度，宇宙将会在某一时间后收缩
通过对标准烛光和超新星的观测表明宇宙膨胀在加速（’11诺贝尔）
爱因斯坦使用宇宙学常数起斥力作用使得宇宙模型达到稳态，但暗能量可能起反的作用，与真空能相关，在宇宙体积极大后起斥力作用
加入暗能量后宇宙密度极其接近1.02
如果宇宙等速膨胀，年龄=1/H0，加速，年龄>1/H0，减速，年龄小于1/H0，目前1/H0=137
一年
加入暗能量后，如果宇宙密度大于1，空间呈球面，=1平直，<1双曲面，我们的宇宙几乎平直
目前宇宙密度接近1，说明宇宙早期宇宙密度必须极其精确地为1，说明宇宙在暴涨时磨平了弯曲性，宇宙大小小于视界时宇宙等温，所以暴涨后宇宙仍然等温
大尺度上，宇宙中的物质和辐射均匀混合。目前宇宙的物质密度比辐射密度大4个数量级，宇宙是物质主导的。随着宇宙膨胀，物质密度立方反比下降，辐射密度四次方反比下降，所以宇宙年龄几千岁之前辐射占主导。温度极高是光子的碰撞会产生正负离子对（10^13K产生正反质子，10^9产生正反电子），正负粒子的微小不对称性导致反粒子全部湮灭之后仍有极少数正粒子构成了物质世界
当宇宙小于普朗克时间时，TOE时代。10^32~28K时，GUT时代。强弱分离，10^15K，开始形成重子。10^13K后重子生成结束。10^9K以下，电子生成结束，进入核时代，质子中子形成原子核（温度过高时原子核会被光子轰击瓦解）。
大爆炸理论成功预言了氘的丰度。
温度下降到几千K时，电子与原子核形成了原子，物质开始占据主导地位，同时由于电子被原子束缚，宇宙开始变得对电磁波透明，辐射与物质脱耦，残余的辐射形成了宇宙微波背景温度到100K时，开始形成宇宙的大尺度结构，生成了类星体和第一代大质量恒星，星狂产生。
温度在10K时，行星和生命出现
重子物质曾经与光子耦合，脱耦后宇宙背景辐射的涨落应该体现了重子物质的涨落，但CMB 相当均匀，无法解释星系这样的大规模涨落的存在。所以宇宙的大尺度结构应该是由不与光子耦合的暗物质的涨落带来的引力不均匀导致的。
暗物质可能是热暗物质（HDM），粒子质量小速度快，也可能是冷暗物质（CDM），速度慢。冷暗物质占主导。暗物质的不均匀导致其聚集成团，吸引重子物质形成星系和星系团。
未来远星系退行出视界，我们将无法观测宇宙早期天体状况。宇宙微波会降温而且被四次方反比稀释到不可观测。恒星核反应将使轻元素丰度偏离大爆炸预言，宇宙学的研究将变得困难
天文学基础知识
天文学基础知识 1．什么是宇宙？ 宇宙是天地万物，是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 辨证唯物主义哲学认为，世界的本质是物质的，物质可以转换不同的存在形式，但在本质上是永久存在，永久不灭的。宇宙是普遍永恒的物质世界，在空间和时间上都是无限的。从空间看宇宙是无边无际，它没有边界，没有形状，也没有中心，如果承认宇宙以外还有什么东西，就否认了世界的物质本性；从时间看宇宙无始无终，它没有起源，没有年龄，也不会终结，如果承认宇宙有起源，就会导致创世说，实际上也否认了世界的物质本性。 但具体事物的有限性也不能否认。宇宙的无限与具体事物的有限并不矛盾，因为只有无数具体的有限才能构成全部的无限。人类观察到的宇宙是动态的，随着科学技术的进步，人类所知的宇宙在不断扩大。18世纪以前人类认识宇宙的范围只限于太阳系，随后认识到太阳系以外还有千亿个恒星，它们组成了银河系。19世纪人类又发现了河外星系，发现银河系在宇宙大家庭中只不过是相当渺小的一员。20世纪50年代的光学望远镜、60年代的射电天文望远镜把人类对宇宙的探测距离猛增，人类可以永远扩大自己对物质世界的观察视野，不会停留于某一固定的边界上，这有力证明宇宙是无限的。 天文学上通常将天文观测所及的整个时空范围称为“可观测宇宙”，有
时又叫“我们的宇宙”，或简称“宇宙”。现代科学的基本观念之一，就是可观测宇宙也像其他事物一样，有它诞生发展的历史。据现代宇宙学说估算，宇宙年龄是极其漫长的，约为150亿岁；可观测的全部宇宙空间是极为庞大的，已观测到的最远的星系距离我们大约150亿光年。 宇宙既有统一性又有多样性。宇宙的统一性在于它的物质性，宇宙的多样性在于物质的表现形式千差万别，组成宇宙的物质在存在状态、质量和性质上有着极大的差异。 宇宙是由各类天体和弥漫物质组成的。宇宙中有形形色色的天体，恒星、星云、行星、卫星、彗星、流星等天体都是宇宙物质的存在形式。2．什么是恒星和星云？ 宇宙中最主要的天体是恒星和星云，因为它们拥有巨大的质量。恒星是由炽热气态物质组成，能自行发热发光的球形或接近球形的天体。恒星是像太阳一样本身能发光的星球，晴夜用肉眼看到的许多闪闪发光的星星中，绝大多数是恒星。星云是由极其稀薄的气体和尘埃组成的，形状很不规则，似云雾状的天体。 3．什么是星系？ 由无数恒星和星际物质构成的巨大集合体称为星系。它们的尺度可以从几千到几十万光年。星系或称恒星系，是宇宙系统中的重要一环。星系数量众多。到目前为止，人们已在宇宙中观测到了约1000亿个星系。地球就处在由1000多亿颗恒星以及银河星云组成银河系中。有的星系离银河系较近，可以清楚地观测到它们的结构。离银河系最
天文学概论选修课感想
天文学选修课感想 半个学期过去了，我们的天文学概论选修课就要结课了，久久不能忘怀老师在课堂上的生动解说，久久不能忘记老师的耐心讲解。天文学，对于我来说是一个遥远的名词，小时后不知道多少个夜晚在星空下呆呆地望着，看着天上的星星一眨一眨的眼睛，不知道多少个夜晚在外婆背上看着天上的弯月，听着月亮走我也走的歌谣。如今，我来到了天文学概论的选修课堂上，去了解去解开宇宙的奥妙，我感到无尽的乐趣。 从古至今，天空都总是留给人无限的遐想与繁杂的思索。从开天辟地的盘古到夸父逐日；从太阳神阿波罗到月神阿尔忒弥斯；从天圆地方到地心说。古代人对天象都有极大的兴趣。他们或观今夜天象，已知天下大事，或以星座占卜。人类都把自己的构想和希望寄托给力天空。后来，天文学孕育而生，人类开始系统而又科学地研究天上的星星们，天文学给我们带来了极大的利益与对为来的无限希望。 还记得高中的时候，我就亲身经历了一次天文事件：日全食。我当时是在江西南部，只能看到日偏食，但是还是给我们带来了极大的乐趣。记得那一天早上，同学们就开始热情洋溢地讨论着马上就要来到了日偏食，学校也停课统一组织我们观看中央一台播放的日全食介绍与直播，当日偏食出现的时候，所有同学都蜂拥出外面进行观看，其中的观看手段各种各样，有用墨镜的，有用玻璃片的，还有端一盆水借助反射的，物理老师也向我们传授观看的方法。全校沉浸在日偏食所带来的欢乐中。这是我第一次“观测天象”，这也引发了我极大
的兴趣，我深深的被天文学的奇妙所打动。 所以，对于天文学概论选修课，我抱有极大的兴趣。在老师的第一节课上，我们看到了美丽星夜，而美丽的星座和动人传神的希腊神话更是给人别样的感受。学完这节课，我知道了十二星座的由来，还知道了辨别春夏秋冬四季的星空，更知道了现如今黄道的第十三星座，了解了许多梦幻的希腊神话故事。我顿时被天文学的博大精深所打动，我发现自己已经对其充满了兴趣。后来老师又分别向我们讲述了日象、八大行星、各种天体和恒星的演化过程，更讲述了神秘的黑洞和奇妙的暗物质与暗能量，拓宽了我视野，引发了我对宇宙对生命的思考。 虽然天文学选修概论已经结课了，但我对天文学的热情不减，在以后的生活学习中，我必然会广泛的阅读天文学领域的科普书籍，了解天文知识，我也有兴趣去参加一些天文观测活动。其实，我最期待的是在以后的天文选修课中，老师能带领着我们进行实地观测，这是我梦想着的最好的天文课，虽然这个梦想没有实现，但我仍然希望有一天，他能在我的学弟学妹们身上实现。很感谢老师给我们带来的知识盛宴，给我们在天文知识上指引了方向。最后，我想说：老师，您辛苦了。
清华大学天文学导论笔记
天文学史 开普勒三定律（椭圆轨道、运行速度、轨道与周期） 引力摄动：另一颗行星的引力导致某行星绕太阳的运动不符合两体假设非牛顿引力摄动：水星、金星近日点进动验证了爱因斯坦广义相对论 钟慢效应：μ介子寿命为×10-6s，以光速运动也仅能行进600m，而宇宙射线在大气外层产生的近光速μ介子却可以以到达地球表面。 引力透镜：由于质量对光的吸引，若被观测的星体与观测者连线上有大质量星系（透镜星系），观测者可能观察到多个像（爱因斯坦十字、双爱因斯坦环） 天体视运动 天体的周日视运动：由于地球自转导致的天体视运动 太阳：东升西落，与当地正午通过天子午线达到最高点，两次通过子午线间的时间为一太阳日（24h） 北京东经度，东八区标准东经120度，北京时间正午12时时北京的太阳时为11点46分 赤道参考系： 把天空幻想为大球，北极指向北天极，南极指向南天极，赤道扩展为天赤道。北天极对地面的高度等于北半球该地的纬度。天赤道与天极的弧距离总是90度，与地平面相交于正东正西方向，且恰好看到一半。天球自东向西旋转，每小时旋转15度，所有星体的视运动轨迹都平行于天赤道。
地平参考系： 以正头顶为天顶，子午线从正南到正北穿过南天极、天顶和北天极平分天球。本地参考系中天体位置在始终改变。 赤道上，一切星体都垂直于地平面升起和落下，所有星体都可见且在地平面上方12个小时 周年视运动：天球坐标系上恒星的坐标固定，由于地球公转导致太阳在天球上向东运动。这也导致了每天同一时间天空状况不同（因为太阳时制）太阳：太阳在天球上的位置始终自西向东移动，每年环绕天球一周，其在天球上的轨迹称为黄道。太阳绕天球一周的时间是天。 太阳日：24h，太阳连续两次到达子午线的时间。 恒星日：23h56min，恒星连续两次到达子午线的时间。恒星日表明了地球自转的真实周期。 由于太阳一直向东运动，所以恒星比太阳运动的快一点。由于我们使用太阳时，恒星每天升起、穿过子午线、下落的时间都要提前约4分钟，经过一个太阳年后回到原地。 4min/day=360degrees 365.24days 24×60min 360degrees 月球视运动：月球也在天球上向东漂移，天后回到原处。月球的盈亏周期称为交合周期，为天 黄道与节气：黄道与天赤道夹角为度，且相交于春分点和秋分点。按顺序距这两点最远的点是夏至点和冬至点。
天文学导论复习资料
第一讲天文学导论 ●古希腊天文学：毕达哥拉斯，亚里斯多德（地球中心学说），托勒密的地球中心学说 天文学的发展期：哥白尼、第谷、开普勒和伽利略 牛顿的万有引力定律 爱因斯坦的相对论 ●开普勒第一定律：（轨道形状）所有行星皆以椭圆轨道环绕太阳运行，而太阳位于椭圆的一个焦点上 ●开普勒第二定律：（行星速度）行星和太阳的（假想）连线在相同的时间内扫过相等的面积。 行星越接近太阳则运行速度越快 近日点，运动最快 远日点，运动最慢 ●开普勒第三定律：（轨道周期）行星公转周期的平方和其到太阳的平均距离的立方成正比 (公转周期)2 = (常数) x (平均距离)3 第二讲天体的视运动 ●月相与食无关 天体的视运动 月全食时月亮变为黄铜色或血红色，这是由于地球大气中的尘埃颗粒折射阳光中的红光并到达月球所致 ●内行星：水星，金星 外行星：火星、木星、土星、天王星和海王星 ●头顶的星空取决于你在地球表面上的位置和当地时间 ●北京时间正午12点（东经120度）时，北京地方时（东经116.5度）即太阳时为11点46分，所以此时北京的太阳在子午线以东约3.5度，再过约14分钟北京“真”正午 ●南北天极：不变的参考点 北天极：北极星 南天极：南十字座 ●天赤道：不变的参考点 所有恒星沿与天赤道平行的路径由东向西运动（圆弧轨迹 在地球两极，天赤道=地平线 ●天顶、地平线和子午线：本地参考系 天顶和子午线的位置不随观测者的地平线移动 相对于星星来讲，天顶和子午线的位置在变 天体的运行（圆弧）轨迹与地平面的夹角为： 90 度-观测者所在地理位置的纬度（=天赤道与地面夹角） ●在北极：所有星星沿与地平面平行的圆轨迹运行，从不下落 赤道上：所有星垂直于地平面升起和下落“可见所有星” ●太阳在天球上的视运动轨迹称为黄道
天文学就业前景说明
专业介绍 人类自古以来对天空有无限的向往和想象，中国很多古典神话诗歌都可以印证这一点。比如嫦娥的故事等等。也是因为人类对于自然和未知的好奇、探索、想象，我们走向文明的进程才会有了驱动力。 世界各地有众多的天文爱好者。也有越来越多的高校毕业生选择了天文学继续考研深造。而随着探测技术的进步世界上各个国家近些年来也有非常多的天文学发现，人类对宇宙的探索和了解更进了一步。 天文学（Astronomy）是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位。 主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。在天文学悠久的历史中，随着研究方法的改进及发展，先后创立了天体测量学、天体力学和天体物理学。 发展前景及就业方向 国内的天文学专业这几年发展很快，但规模远远不够。除了南大，北大，中科大，北师大，以及中科院大学外，其他天文专业的历史都很短。在几大基础学科当中，天文学科在国内的发展状况最滞后。简单来说，在美国基本你知道的大学都会有天文系或者天文学科，而且很多你可能完全不了解的排名100开外的大学里都有水平不错，或者至少很有特色的天文学科。国家如果再基础学科领域保持投入的话，国内天文界会进一步的壮大，也应该会有更多的天文系和天文专业。
现在各省份大学逐步建设天文学，未来五年发展势头良好，更远不清楚天文学需要长期专业的学习，如果想从事天文相关的科学研究，那么基本读博士是必要的。如果想从事天文科普类的目前的相关的机构比较少，本科毕业（or 大部分硕士）大部分都是从事与天文无关的工作。就业率的话按学校官方就业率数据来看，挺好的。接近或等于100%。 但是在现在国内环境下，谈天文系排名没有太大意义。一方面，前面说了，整体规模太小，资历太浅。10个人的公司弄5个经理有啥意思？另一方面，学校排名和专业排名相关性太好，而学校排名大家心里都清楚。在美国情况是很不一样的，比如加州大学圣克鲁兹分校，学校说二流算抬举他了，却有一个北美数一数二的天文系；亚利桑那大学综合排名也不高，但天文系超强；因为这样的例子存在，在选择学校和选择专业之间，往往需要仔细考虑。而国内目前还没有这样的情况，基本上是学校综合实力越强，越有钱，天文专业发展也会越好。更重要的是，在国家尺度上发展天文学科，不是选秀才，而更像是培养一支后备军，需要越来越多的院校的参与，需要更多的经过基础天文教育和训练的各种类型的人才。地方院校的广泛参与，意义会变得越来越大。 在职业科研方向上，随着国内天文学学科的持续发展，一个利好消息是可能会有更多的天文教职和科研职位出现。这和北美大学天文职位早就饱和的普遍情况形成鲜明对比。当然，不同院校的待遇和科研条件差别很大。即便在国内，能够进入顶尖院校和科研单位的机会依然是需要付出相当的努力争取来的。 另外，国内天文专业还有一点不同，像南京大学，紫金山天文台，国家天文台都能培养在航天领域大有用武之地的专业人才。这些天文系的毕业生中进入航天和相关部门工作的比例不是很低。
科普之天文学教学大纲
科普之天文学教学大纲 【教学目标】 1.启蒙学生对科学，对天文学的兴趣； 2.使学生了解基本的天文学知识，探索星空的奥秘； 3.培养学生的科学素养以及思考，探索能力； 4.培养学生实践动手能力，学会理论与实践的统一； 5.培养学生自己收集资料交流讨论的能力； 6.通过课程教学培养学生良好的学习习惯。 【主要教学形式】 1.课前复习； 2.理论讲解与提问； 3.动手实践； 4.课程小结； 5.随堂小练； 6.大家一起提问题，解疑惑； 7.选讲，阅读【课外普及】的故事与知识； 8.穿插课外活动课与自由探讨想象探索课。 【教学内容】 基础篇探索星空的奥秘（总计14课时+2课外活动）第一章观察自然，仰望星空，走进天文学。（2课时） 1.1与天文学有关的自然现象； 何为天文学及天文学的起源； 天文学所研究的内容。 1.2.探索星空的奥秘 星星是什么？星星有哪些类型？星星与月球？ 第二章走进太阳系。（5课时） 2.1太阳系的组成；（1课时） 2.2地球的兄弟----行星：（1课时） 行星之起源与发展及其发现过程；
行星中的老大———木星 离太阳最近的行星———水星 地球的姊妹星———金星（金星凌日） 土星(奇特的土星环) 没有火的火星 海王星 天王星 冥王星 2.3会发光的太阳：（1课时） 日食，极光等与太阳有关的自然现象； 天阳的物质组成； 太阳周围的未知天体； 太阳的边界； 太阳的颜色，年龄及寿命； 2.4我们的家园地球: (1课时) 与地球运动有关的自然现象如四季昼夜变化及解释；地球来自何方，如何形成； 地球上的生命是如何形成； 世界第一个星体系模型———地心说； 不停自转、公转的地球； 2.5月球：（1课时） 月球的起源，形成及演化； 月球的背面？ 月球的未来？ 月亮为什么会有圆缺及其怎样变化？ 月食是什么？ 人类对月球的探索。 2.6 模拟太阳系（课外活动） 第三章解开宇宙的神秘面纱。（4课时）
清华天文学导论复习资料
天文学导论复习资料 88个星座 天狼星：官方名为大犬座α星 双星、聚星、星团 最亮的星：天狼星 牛郎织女相距16光年 头顶的星空取决于你在地球表面上的纬度和当地时间（经度） 天体在天球上东升西落所经历的轨迹（星轨）称为天体的周日视运动 太阳每天东升西落，于当地正午通过子午线达到最高点（上中天） 太阳连续两次到达子午线（正午）的时间间隔，称为一个太阳日，即一天，定义为24小时世界时与本地时间的转换： 北京时间= UT + 8小时 北极：所有星星沿与地平面平行的圆轨迹运行，从不下落 在各地：九十度-纬度=可见星的角度 天赤道平面与地面的夹角= 90 度- 观测者所在地理位置的纬度 在地球上无论何时何地： 天赤道总是与地平面精确地相交于正东正西方向
总能看到1/2天赤道 特例：在地球两极，天赤道=地平线 天赤道是一个方向，不是一个位置 天体的运行轨迹平面与地平面的夹角为： 90 度- 观测者所在地理位置的纬度 （=天赤道与地面的夹角） 所有恒星沿与天赤道平行的路径由东向西运动 在北京：向东看 天体从东偏北方向升起 天体向西偏北方向落下在南半球？ 北半球：北逆南顺 赤道上所有星在地平面上12小时 所有星垂直于地平面升起和下落，“可见所有星” 任何通过子午线的天体都处于距离地平面的最高位置：过中天 太阳一年的轨迹是8，赤道是线段 地球公转+ 地球自转轴倾斜是星辰周日视运动规律变化的原因 每晚同一时刻，看到的星空在连续向西移动 每（白）天同一时刻，太阳相对于背景恒星的位置也在连续向东移动 整个天球包括太阳一天转动一圈，但通过仔细观察你会发现这个规律并不完全正确，因为每昼同一时刻，太阳位置相对于星星向东缓慢移动 每晚同一时刻，星星位置（通过子午线时刻）在缓慢向西移动（TiQian） 太阳再回到原处（相对于相同的背景星）的周期为一年（~365.24天） 太阳在天球上的周年视运动的轨迹（大圆）称为黄道 太阳共走了360 度每天向东移动大约1度~ 2个太阳视直径 太阳日（= 24小时）：太阳连续两次到达子午线的时间间隔（“地球相对于太阳的自转”）太阳时 恒星日（sidereal day）：恒星连续两次到达子午线的时间间隔（地球相对于任一恒星的自转）恒星时 恒星有方向，太阳有位置 一个特定星星一个月后升起的时间将提前约2个小时：
南京大学天文系课程介绍
天文与空间科学学院本科人才 培养方案和指导性教学计划 一、天文与空间科学学院概况 南京大学天文与空间科学学院成立于2011年3月，其前身天文学系始建于1952年，是目前全国高校中历史最悠久、培养人才最多的天文学专业院系。学院素以专业设置齐全、学历层次完备、师资力量雄厚、治学严谨而享有盛誉，在历届全国高校天文学科评比中均排名第一。拥有为教学科研服务的中心实验室、太阳塔实验室、现代天文与天体物理教育部重点实验室和南京大学深空探测实验室等4个实验室。目前拥有天文学国家一级重点学科（包括天体物理学、天体测量和天体力学2个国家二级重点学科），2个博士点和1个博士后流动站，今年新增空间科学与技术本科专业,培养具备扎实基础和实践技能，具有较强创新精神的空间科学与技术领域的高级专业人才，从事空间科学和深空探测等领域的工作。 ??? 南京大学天文与空间科学学院拥有一支高水平的师资队伍。现有教师约30名，包括4名中科院院士、2名长江学者、7名杰出青年科学基金获得者、1名国家百千万人才工程人选和5名教育部新（跨）世纪优秀人才支持计划入选者。近年来，学院承担着多项国家自然科学基金项目和国家重点基础研究规划项目，科研成果显着，获多项国家级和省部级科研奖励。学院与国内外多个科研和教学机构建立了密切的合作与人员交流联系和合作。在南京大学“211”工程、“985”工程的重点支持下，学院正努力建设成为一个具有国际影响的天文学教学和科研中心。 2010年，南京大学与中科院紫金山天文台和中科院国家天文台南京天文光学技术研究所签订三方合作协议，共同在南京大学仙林校区建设“南京天文与空间科学技术园区”，即将开工建设的天文与空间科学学院办公大楼将坐落在该园区。大楼总建筑面积达10000多平方米，将是一幢集科研、实验、教学、学术活动于一体的智能化建筑,将能够满足天文与空间科学学院未来20年在教学与科研方面的发展需要，并容纳多个研究中心，同时也是本学院教师与研究生科研、本科生实习的场所。 二、指导思想 培养的指导思想为: 按大理科设置基础课,以拓宽知识结构,加强天文实验课程建设和早期科研训练能力培养,培养目标是：“德智体美全面发展、具有扎实天文学基础和创新能力的大理科人才”。 三、培养目标与思路
学习天文学的收获与感想
学习天文学的收获与感想 国际经济与贸易 140104 唐保灿 201434005348 本学期天文学的课已经上了四周了，从最初的对天文学知之甚少到现在的大致了解，我自认为对天文学的认知有了很大的改观。一开始在选修天文学之前，我以为天文学的知识是很高深的，平时也不太愿意去了解这些知识。就知道地球是圆的，是太阳系的行星之一，宇宙在理论上是无限的等等。但是在经过这几周的选修课学习之后，我收获了许多意想不到的东西。在天文学的选修课堂上，跟着老师去了解去解开宇宙的奥妙，我感到无尽的乐趣。 在选修天文学的第一次课上，老师先给我们介绍了火星，牛郎星，织女星还有银河，由苏东坡的词“西北望，射天狼”介绍了天狼星。并从科学的角度解释了为什么是射西北方向的天狼星。然后老师又介绍了许多西方神话传说的星座以及他们的位置。我才明白原来这么多星座背后都有着美丽动人的神话传说，古人无论是东方人还是西方人，他们的思想都很浪漫。我一直以为一共有十二个星座，但是老师告诉我们全天共设置八十八个星座，每个星座背后都有自己的故事。老师给我们讲了很多，尤其是我们平常所熟知的十二星座，包括星座的由来，特点，位置以及最常见的时间。 老师给我们讲解了很多关于宇宙，关于天文学的知识，包括宇宙的构成，天体的构造、性质和运行规律等。其中我最感兴趣的当属他给我们介绍的关于宇宙大爆炸的知识点了。按照大爆炸理论，宇宙是137亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至没有生命。宇宙大爆炸理论不仅仅是天文学、物理学的范畴，更是唯物主义的有力证明。这些能使我们更加科学的认识宇宙，认识我们所赖以生存的世界。 老师还在教学过程中提到了世界的本原是什么的问题，作为一名坚定的唯物主义者，我肯定认为世界的本原是物质，先有了物质才有了意识，而意识是人的反应，我想这也符合宇宙大爆炸理论。关于外星人这个话题，我想肯定是存在外星人的。老师的一个观点我特别同意，那就是如果外星人能来到地球，那么他们和人类一样都是友善的，如果他们不是友善的，那么以他们的科技肯定不足以来到地球，所以咱人类不必担心外星人入侵。如果将来有一天外星人真的来到了地球，放心他们肯定是友好的，可以放心与他们交朋友。 世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。这是我上天文学选修课最大的收获，敬畏宇宙、敬畏自然。仰望星空，我们看到的是数以万计的繁星，虽然不能得到什么，但这是我们认识宇宙的开始。宇宙是如此的浩瀚，我作为一个普通人还不及那一粒微尘。思及此，就如老师所讲，我们为了那些所谓的有价值的琐事而斤斤计较或者互相算计是多么的可悲可笑。我们应该放开心胸，向寥廓而深邃的宇宙和庄严而圣洁星空致敬，学会仰望星空，成为关注天空的有希望的人。人类最伟大的老师是大自然，茫茫宇宙必然有一种秩序所在，我们要做的是顺应自然规则，调整生命，如此才能更好的生存。 仰望星空，更要脚踏实地。那满天星辰带给我们的不仅是一种视觉上的冲击，更是一种精神性的指引：人要有伟大的梦想。温家宝总理告诉我们，我们不仅要仰望星空，作为青年一代，更要脚踏实地，关注民族命运，既要关心中国梦，也要一步一个脚印，踏踏实实去实践自己的梦想。
天文学的基础知识(最全)
天文学的基础知识（一） 宇宙是如何形成的? 1.科学家认为它起源为137亿年前之间的一次难以置信的大爆炸。这是一次不可想像的能量大爆炸，宇宙边缘的光到达地球要花120亿年到150亿年的时间。大爆炸散发的物质在太空中漂游，由许多恒星组成的巨大的星系就是由这些物质构成的，我们的太阳就是这无数恒星中的一颗。原本人们想象宇宙会因引力而不在膨胀，但是，科学家已发现宇宙中有一种“暗能量”会产生一种斥力而加速宇宙的膨胀。 2.宇宙学说认为，我们所观察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点。在141亿年前左右，奇点产生后发生大爆炸，从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。 3.宇宙大爆炸后0.01秒，宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子。以后，物质迅速扩散，温度迅速降低。大爆炸后1秒钟，下降到100亿度。大爆炸后14秒，温度约30亿度。35秒后，为3亿度，化学元素开始形成。温度不断下降，原子不断形成。宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下，形成恒星系统，恒星系统又经过漫长的演化，成为今天的宇宙。 宇宙是什么?宇宙有多大?宇宙年龄是多少? 宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。从最新的观测资料看，人们已观测到的离我们最远的星系是130亿光年。也就是说，如果有一束光以每秒30万千米的速度从该星系发出，那么要经过130亿年才能到达地球。根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约200亿年。 宇宙有多少个星系?每个星系有多少颗恒星? 在这个以130亿光年为半径的球形空间里，目前已被人们发现和观测到的星系大约有1250亿个，而每个星系又拥有像太阳这样的恒星几百亿到几万亿颗。因此只要做一道简单的数学题，你就不难了解到，在我们已经观测到的宇宙中拥有多少星星。地球在如此浩瀚的宇宙中，真如沧海一粟，渺小得微不足道。 太阳和地球的年龄? 据估计太阳的年龄比地球大1000万-2000年年，而通过放射性计年，地球的年龄是45亿年，因此太阳的年龄是45.1亿年。 银河系简介 是地球和太阳所属的星系。因其主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系呈旋涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。从远处看，银河系像一个体育锻炼用的大铁饼，大铁饼的直径有10万光年，相当于946080000亿公里。中间最厚的部分约3000～12000光年。银河系整体作较差自转，太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2.5万光年。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7千光年。核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”。在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为7万光年。银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和两个旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期，因距银心的远近而不同。1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯分析了银河系中心区的红外观测和其他性质，指出银河系中心的能源应是一个黑洞，但是由于目前对大质量的黑洞还没有结论性的证据。 银河系如何运转?太阳绕银河系公转是多少年?银河系的年龄是多少? 银河系是一个巨型旋涡星系，Sb型，共有4条旋臂。包含一、二千亿颗恒星。太阳距银心约2.3万光年，以250千米/秒的速度绕银心运转，运转的周期约为2.5亿年。关于银河系的年龄，目前占主流的观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，我们银河系的年龄大概在14 5亿岁左右，上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生... 什么叫星系?宇宙有多少个星系和恒星? 天穹上的大多数光点是银河系的恒星，但也有相当大量的发光体是与银河系类似的巨大恒星集团，历史上曾被误认为是星云，我们称它们为河外星系，现在已知道存在1000亿个以上的星系，著名的仙女星
天文学导论 教学日历
教学日历分四大部分： 一、天文学入门（天文系导论I） 第一章：绪论（9月12-26日） 课堂教学内容： 课程简介； 宇宙概观； 关于天文学科 课外教学活动： 参观校内望远镜； 参观北京天文馆； 作业一：参观感想 第二章：天球和天球坐标系（10月24日-11月14日）课堂教学内容： 天球的概念； 天球坐标系； 作业二 天体的周日视运动； 天体的周年视运动； 作业三 课外教学活动： 使用小望远镜目视观测月亮和大行星 第三章：时间和历法（11月21日-12月5日） 课堂教学内容： 时间计量系统； 地方时、世界时和区时； 恒星时与平时的换算； 作业四 现代时间服务； 历法； 作业五 课外教学活动： 参观古观象台 第四章：天文望远镜（12月12-19日） 获得天体信息的渠道； 天文望远镜； 望远镜的性能； 作业六 第五章：太阳系（12月26日-1月9日）
太阳系概况； 行星； 行星的轨道运动； 行星的视运动； 作业七 月球； 作业八 太阳系小天体 二、近代天文学前沿 第一讲天体物理学发展的世纪回顾与展望（0.5学时） 主要内容：近代天文学发展过程、重大发现和对二十一世纪天体物理学的展望。 教学要求：了解本讲和本课程的基本要求和基本内容。 第二讲寻找另外一个地球 (1.5学时) 主要内容： 地球及其他太阳系行星的基本概况和性质，太阳简介。从人类对太阳系的了解和探测行星方法中，找到对其他恒星的行星系统的探测线索及可行性方法，介绍目前探测的结果和最新进展。了解人类开拓太空的历史、人类对生命的定义及搜索地外文明的历史、方法和进展。 教学要求： 简单了解现代望远镜的新技术与新进展，理解通过已有观测手段寻找另外一个地球的理论基础和方法。 重点：从对我们熟知的地球及其环境的知识，找到对其他恒星的行星系统的探测线索及可行性方法，并了解如何付诸实践。 第三讲太阳和太阳风暴（1.5学时） 主要内容：太阳基本情况和太阳活动。 教学要求：了解太阳作为一颗典型恒星代表的基本性质和太阳的各种活动。 重点：太阳的性质和活动情况。 第四讲为什么把冥王星除名（0.5学时） 主要内容：新的行星定义，冥王星性质和轨道运动，把冥王星除名的原因。 教学要求：掌握新的行星定义 重点：如何运用新的行星定义 第五讲宇宙是起源于一次大爆炸吗？ (2学时) 主要内容：宇宙的膨胀与哈勃定律；热大爆炸宇宙模型及其观测证据。 教学要求：了解宇宙的演化历史，掌握热大爆炸宇宙模型及其观测证据。
天文学试题
天文学试题集 一. 填空题 1.依据天体存在的形态，把天体分为以下三类：（ ）、（ ）、（ ）。 2.依据宇宙中的天体由近及远分类，把天体分为以下几个层次：(1)（ ）； (2) （ ）； (3) （ ）。 3.根据天文学的发展和其研究的内容，将天文学分为：（ ）、（ ）、（ ）。。现在又发展了（ ）和（ ）等；天体物理学又分为（ ）和（ ）。 4.天体力学的主理论基础是（ ）和（ ）。 5. km y l )(..1 6.早期及古代的天文学的内容本质就是（ ）。 7.我国古代在天文学的成就可归纳为三个方面，分别是（ ）、（ ）、（ ）。 8.在仪器制作方面，中国古代的天文仪器大致可以分为以下三类：（ ）、（ ）、（ ）。 9.20世纪60年代天文学的四大发现是：（ ）、（ ）、（ ）和（ ）都是用射电望远镜。 10.按照望远镜聚光的方式不同，将其分为（ ）和（ ）。 11.我国古代唯物宇宙观对于天地的关系有三种学说，分别是（ ）、（ ）、（ ）。 12.牛顿的无限静态宇宙学模型存在两个致命的缺陷是（ ）（西里格佯谬）和（ ）（奥勃斯佯谬或称黑夜问题） 13.由于地球公转平面和自转平面的不一致，黄道和天赤道存在一个（ ）交角，称为（ ）。 14.天文学中最常用的坐标系有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 15.地球上任何观测点的天极高度等于（ ）。 16.二十八宿的名称，自西向东排列为：（ ）、（ ）、（ ）和（ ） 17.1928年，国际天文学联合会将全天划分为（ ）个星座。其中黄道天区（ ）个，北天天区（ ）个，南天天区（ ）个。 18.恒星命名的方法有以下三种：（ ）、（ ）、（ ）。 19.恒星的运动速度可分解为两个分量：（ ）和（ ）。 20.当恒星离我们而去时，它的谱线波长增加，称之为（ ）。当恒星向着我们而来时，它的谱线波长减少，称之为（ ）。 21.恒星距离遥远，测定恒星距离十分困难，天文学家通过（ ）、（ ）、（ ）等方法测定恒星的距离。 22.由于天体间的距离遥远，如用普通的距离单位表示，天体的距离将是真正的“天文数字”，天文学上有自己常用的单位，它们是（ ）、
天文学导论自测题
《天文学导论》期末复习自测题（恒星与星系部分）注：每个选择题只有一个正确答案。 1.[ ] 太阳内最丰富的原子核是 A)1H； B)2H； C)3H； D)3He； E)4He。 2.[ ] 下面哪一条关于引力能的陈述是错误的？引力能 A)加热太阳为一个原恒星； B)目前为太阳提供能源； C)是核塌缩超新星的能源； D)加热落向黑洞的气体； E)是驾驭宇宙的永动机。 3.[ ]按从内向外排列太阳的结构，位于中间的是 A)色球层； B)对流层； C)辐射层； D)光球层； E)日冕。 4.[ ] 太阳黑子数变化的周期是 A)11个月； B)11年； C)22个月； D)22年； E)没有周期。 5.[ ] 距我们最近的恒星是半人马座alpha 星，其距离大约4.3光年。测量其距离的最 好方法是 A)造父变星； B)哈勃定律； C)视差； D)雷达； E)Ia型超新星。 6.[ ] 秒差距是 A)时间的单位； B)时间差的单位； C)距离的单位； D)距离差的单位； E)速度的单位。 7.[ ] 下面哪一条陈述是正确的？
A)恒星的光度和距离无关； B)恒星的视星等和距离无关； C)恒星的绝对星等和距离无关； D)恒星的亮度和距离无关； E)A和C 8.[ ] 恒星的光谱分类序列现在被理解为是表征 A)恒星大小的序列； B)恒星光度的序列； C)恒星化学成分的序列； D)恒星中心温度的序列； E)恒星表面温度的序列； 9.[ ] 一个恒星如果质量越小，则 A)表面温度越低； B)半径越小； C)光度越低； D)寿命越长； E)上面所有的。 10.[ ] O型主序星在赫-罗图上位于 A)左下； B)右下； C)中心； D)左上； E)右上。 11.[ ] 天狼星和它的伴星是 A)天体测量双星； B)密近双星； C)食双星； D)光学双星； E)目视双星。 12.[ ] 星系的大部分空间充满 A)恒星； B)星际介质； C)行星； D)彗星； E)超新星。 13.[ ] 与小质量恒星相比，大质量恒星形成所需时间 A)更短； B)更长； C)相同； D)没有规律； E)都不对。 14.[ ] 许多恒星形成于同一分子云的证据是 A)星系； B)行星；
清华大学天文学导论笔记终审稿)
清华大学天文学导论笔 记 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
天文学史 开普勒三定律（椭圆轨道、运行速度、轨道与周期） 引力摄动：另一颗行星的引力导致某行星绕太阳的运动不符合两体假设非牛顿引力摄动：水星、金星近日点进动验证了爱因斯坦广义相对论 钟慢效应：μ介子寿命为×10-6s，以光速运动也仅能行进600m，而宇宙射线在大气外层产生的近光速μ介子却可以以到达地球表面。 引力透镜：由于质量对光的吸引，若被观测的星体与观测者连线上有大质量星系（透镜星系），观测者可能观察到多个像（爱因斯坦十字、双爱因斯坦环） 天体视运动 天体的周日视运动：由于地球自转导致的天体视运动 太阳：东升西落，与当地正午通过天子午线达到最高点，两次通过子午线间的时间为一太阳日（24h） 北京东经度，东八区标准东经120度，北京时间正午12时时北京的太阳时为11点46分 赤道参考系： 把天空幻想为大球，北极指向北天极，南极指向南天极，赤道扩展为天赤道。北天极对地面的高度等于北半球该地的纬度。天赤道与天极的弧距离总是90度，与地平面相交于正东正西方向，且恰好看到一半。天球
自东向西旋转，每小时旋转15度，所有星体的视运动轨迹都平行于天赤道。 地平参考系： 以正头顶为天顶，子午线从正南到正北穿过南天极、天顶和北天极平分天球。本地参考系中天体位置在始终改变。 赤道上，一切星体都垂直于地平面升起和落下，所有星体都可见且在地平面上方12个小时 周年视运动：天球坐标系上恒星的坐标固定，由于地球公转导致太阳在天球上向东运动。这也导致了每天同一时间天空状况不同（因为太阳时制） 太阳：太阳在天球上的位置始终自西向东移动，每年环绕天球一周，其在天球上的轨迹称为黄道。太阳绕天球一周的时间是天。 太阳日：24h，太阳连续两次到达子午线的时间。 恒星日：23h56min，恒星连续两次到达子午线的时间。恒星日表明了地球自转的真实周期。 由于太阳一直向东运动，所以恒星比太阳运动的快一点。由于我们使用太阳时，恒星每天升起、穿过子午线、下落的时间都要提前约4分钟，经过一个太阳年后回到原地。 4min/day=360degrees 365.24days 24×60min 360degrees 月球视运动：月球也在天球上向东漂移，天后回到原处。月球的盈亏周期称为交合周期，为天
星海求知天文学的奥秘2019尔雅答案100分
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 人类天生就是追星族 1 【单选题】现在最大的地面射电望远镜口径已达( ) 米。 C A、200 B、205 C、305 D、325 2 【单选题】上个世纪 ( ) 年代 , 人类开始使用空间望远镜, 掌握了空间技术。 D A、50 B、60 C、80 D、70 3【多选题】下列哪些学科属于现代社会六大技术学科?( )ABC A、数学 B、物理学 C、天文学 D、哲学 4【判断题】在远古时代 , 人们通过仰观日月星辰的运行获得农耕或游牧的重要 启示。 ( ) 对 5【判断题】布鲁诺是第一个用望远镜观察星空的人。( )X 古人观天
1 【单选题】 1975 年山西襄汾县陶寺村发掘出的“陶寺遗址” , 据考证为帝 ( ) 都城。C A、禹 B、舜 C、尧 D、纣 2【多选题】下列哪些动物曾被我国古人用来指代天上的星辰?( )ABC A、青龙 B、白虎 C、玄武 D、麒麟 3【判断题】 1987 年河南濮阳出土的古墓中出现了最早的龙图腾实物。( ) 对 4【判断题】圭尺是古人用来观测月亮轨迹的天文仪器。( )X 斗转星移 1 【单选题】星空有两种运动: 周日运动和 ( ) 。 D A、周季运动 B、周时运动 C、周月运动 D、周年运动 2 【单选题】地球自转时 , 除了 ( ), 地球上的任何点都在运动。 B A、赤道
普通天文学知识整理大全
*普通天文学：它观测和研究各种天体和天体系统，研究它们的位置、分布、运动、结构、物理状况、化学组成和起源演化规律 *三垣是北天极周围的三个区域，即紫微垣、太微垣、天市垣 *苍龙七宿大致对应的西方星座： 角：室女座 亢：室女座 氐：天秤座 房：天蝎座 心：天蝎座 尾：天蝎座 箕：人马座 朱雀七宿大致对应的西方星座： 井：双子座 鬼：巨蟹座 柳：长蛇座 星：长蛇座 张：长蛇座 翼：巨爵座 轸：乌鸦座 白虎七宿大致对应的西方星座： 奎：仙女座、双鱼座 娄：白羊座 胃：白羊座 昂：金牛座 毕：金牛座 觜：猎户座 参：猎户座 玄武七宿大致对应的西方星座： 斗：人马座 牛：摩羯座 女：宝瓶座 虚：宝瓶座、小马座 危：飞马座、宝瓶座 室：飞马座 壁：仙女座、飞马座 *星座的命名 1.每个星座中的恒星从亮到暗顺序排列，以该星座名称加一个希腊字母顺序表示。如猎户座α（中名参宿四）、猎户座β（中名参宿七）、……。 2.如果某一星座的恒星超过了24个希腊字母，就用星座名称后加阿拉伯数字，如天鹅座61星，天兔座17星等。 *星图：将天体球面视位置投影于平面而绘制成的图，用来表示天体的位置、亮度和形态等。*星表：记载天体各种参数（如位置、运动、星等、光谱型等）的表册。恒星在星表中的编号相当于恒星的名字。如：GC2104,NGC2632,M31等。
*天球的性质： 天体在天球上的位置只反映天体视方向的投影 天球半径可以任意选取，通常当作数学上的无穷大 天球上任意两天体的距离用其角距(球心角)表示，线距离没有意义 地面上两平行方向指向天球同一点 天顶Z ：过天球中心做一直线与观测点的铅垂线平行，交天球于两点，位于观测者头顶的一点称天顶。 天底Z’：与天顶相对的另一交点为天底。 真地平：过天球中心做一与铅垂线垂直的平面(天球地平面)，与天球相交的大圆为真地平(天球地平圈)。 垂直圈：过天顶垂直于地平圈的大圆。天轴：过天球球心，与地球自转轴平行的直线。 天极：天轴与天球的两个交点(北天极P和南天极P’)。 天球赤道：过天球中心做一与天轴垂直的平面（天赤道面），它与天球相交的大圆为天赤道。天子午圈：过天极和天顶的大圆。 四方点：天子午圈与真地平相交的两点为南北点，（靠近北天极的为北点）天赤道与真地平相交的两点为东西点。 卯酉圈：过天顶和东西点所做的大圆弧。(垂直于子午圈的垂直圈) 时圈：过天极的大圆弧，又称为赤经圈。(垂直于天赤道的大圆) *黄赤交角：黄道与赤道的交角。ε＝23°26′21″ *二分点： 黄道与天赤道的两个交点。 春分点 秋分点 二至点： 黄道上与二分点相距900的另两点。 夏至点 冬至点 *天子午圈与地平圈的两个交点是北点和南点； 天子午圈与卯酉圈的两个交点是天顶和天底； 天赤道与黄道的两个交点是春分点和秋分点； 天赤道与地平圈的两个交点是东点和西点； *天球作周日旋转时，天球上的点和圈哪些是动的，哪些是不动的？ 南天极和北天极 天赤道面 周日视运动： 极点j=±90°(以北极为例) 天赤道与地平圈重合 所有天体都逆时针沿与地平圈平行的周日平行圈作周日视运动(不存在升落现象)
天文学概念试卷
天文学新概论（一） 北京理工大学选修课程 天文学概论课程期末考试试卷（A卷） 参考答案 一、填空题（20分） 1. 1.天文学的三个主要分支学科是天体测量学、天体力学、天体物理学（3分） 2. 2.现代天文学观测到的宇宙，从星系开始共分为星系、星系群或星系团、超 星系团和总星系。（4分） 3. 3.三种常用的天球坐标系是地平坐标系、赤道坐标系和黄道坐标系。（3分） 4. 4.20世纪60年代天文学的四大发现为脉冲星、类星体、3 K微波宇宙背景 辐射和星际有机分子，都是以天体的射电观测为先导作出的。（5分） 5. 不同质量恒星演化的最后结局是白矮星、中子星和黑洞。质量较小的恒 星演化结局可能是白矮星，质量较大的恒星演化结局可能是黑洞。（5分） 二、何谓天体、宇宙？简述天文学的研究对象、研究方法和特点。（20分） 答：天体即大气层以外的物体，包括日月星辰和人造天体在内。宇宙是全部时间、空间和所有天体的总称。天文学是研究天体和宇宙的科学，它研究天体的位置、分布、运动、结构、物理状态、化学组成、相互关系、及演化规律。 天文学是观测科学，同时也是综合科学，特点是研究对象都在遥不可及的宇宙空间，既不可能取样分析化验，也不可能亲临实地勘察研究。所以，研究的主要手段是观测——用各种仪器观察和测量从天体辐射来的电磁波或少量的高能微观粒子，现代天文学最重要的观测仪器是各种类型的天文望远镜，现代物理学理论也是最活跃的天体物理学研究中必不可少的重要理论和方法。 （天体中有物质密集的形态，如恒星、行星，有物质松散的形态，如星云、星际物质，也有广延的连续形态，如辐射带、磁层、引力场等。往往具备有地面实验室难以达到的条件：极端的冷与热，缓变与爆发，稀薄与密集，极高能量，极强磁场，极大引力和极长时标的演化，提供了人类发现与验证自然法则的无法模拟的场所。现代天文学研究还促进了现代光学、信息科学、计算机科学、精密仪器与新材料、新工艺的发展，许多尖端技术都应天文学的需要而产生，又在天文学研究中首先得到应用。） 三、赫罗图（H-R）是根据什麽关系绘制出来的？在现代天文学中有什麽重要意义？（20 分） 答：丹麦天文学家赫茨普龙和美国天文学家罗素各自独立地提出了恒星的光谱型与光度之间存在着相关关系，并以图形表示，称为赫罗（H-R）图。（光谱型是温度的标记，也是颜色的标记；光度也可用绝对星等来表示，其单位是太阳的真亮度。）赫罗图以光谱型（或温度）为横坐标，以光度（或绝对星等）为纵坐标，将所有已知光谱型和光度的星点在图上，每个点代表一颗星。 在H-R图上，全部星点群都集中在三个不同区域里，占90%以上的绝大多数星都落在从左上角延伸到右下角的带状区域，称为主星序。在这个序列里的星称为主序星。H-R图右上角有一个点群，这些星温度偏低、颜色偏红，但光度很大，称为红巨星或红超巨星。左下角也有一个点群，温度很高，颜色偏白，光度却很小，称为白矮星。H-R图简单明了却有