天体力学和天体测量基础22页PPT
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天体物理小知识演示文稿(共91张PPT)
不信你看！
Wow，惊呆了！！
看着只是个小星星，真实体积吓屎你！
天狼星是大犬座中的一颗双星，另一颗暗白 矮星伴星。
天狼星是一颗比太阳亮23倍的蓝白星
双星系统
双星引力波是很漂亮的漩 涡曲线~~
其实双星也叫做——恒星恋人，就像…
比双星更稀有更耀眼的是神马！！ 是四星！！
美国宇航局的“斯皮 策”太空望远镜发现 ，在长蛇星座有一个 相对年幼的星系，拥 有4颗恒星。
六，土卫二
观赏喷泉的行星际公园。
我不骗小朋友的，自己看！！！
木卫二（小球大水滴） VS 地球
再添点数据
木卫二冰层厚度平均100公里，也就是10万米深！！地球的海洋 平均深度才三公里，什么概念啊…
太平洋：平均深度3957米，最大深度11034 大西洋：平均深度3626米，最深处达9219米 印度洋：平均深度3397米，最大深度的爪哇海沟达7450米。 北冰洋: 平均深度1300米，
那，谁的密度最大呢？？？
咳咳，请翻页！（此处是为了让你有时间想一想）
天体密度——白矮星
白矮星（White Dwarf）是一种低光度、高密度、高温度的恒星。也是一 种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼 星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积和地球相当，但质量却和太阳 差不多，它的密度在1000万吨/立方米左右（地球密度为5.5g/cm3）， 一颗与地球体积相当的白矮星（比如说天狼星的邻星Sirius B）的表面重 力约等于地球表面的18万倍。
量是如此之大，半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。
同白矮星一样，中子星是处于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成 的。只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。根据科学家的 计算，当老年恒星的质量为太阳质量的倍时，它就有可能最后变为一 颗中子星，而质量小于个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。
《高一物理天体运动》课件
天体运动的角动量变化
天体运动过程中，由于受到其他天体的引力 扰动和其他因素的影响，其角动量可能会发 生变化。例如，行星在形成过程中，由于受 到其他天体的引力作用，其角动量可能会发
生变化。
PART 05
天体运动的观测与实验验 证
天体观测的历史与发展
古代天文学的起源
早在公元前，人类就开始观察天空，记录天体的运动和位置。
等信息。
摄影技术
利用照相技术拍摄天体照片， 可以更精确地记录天体的位置
和运动轨迹。
射电望远镜观测
利用射电望远镜观测天体的射 电辐射，可以揭示天体的射电 性质和宇宙射电背景辐射。
空间探测器
通过发射空间探测器近距离探 测行星、卫星、彗星等天体， 可以获取更详细的天体数据。
天体运动的实验验证与发现
开普勒行星运动定律的验证
总结词
描述物体加速度与作用力之间的关系的定律，即物体加速度 的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。
详细描述
牛顿第二定律是物理学中的基本定律之一，它指出物体加速 度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。这个定律 是牛顿在万有引力定律基础上进一步推导出来的。
圆周运动与向心力
总结词
描述做圆周运动的物体受到指向圆心 的力，这个力称为向心力。
详细描述
圆周运动是常见的运动形式之一，当 物体做圆周运动时，它会受到一个指 向圆心的力，这个力称为向心力。向 心力的大小与物体运动速度的平方和 圆周半径成正比。
天体运动的向心力来源
总结词
天体运动的向心力主要来源于万有引力 。
VS
详细描述
天体运动是一种特殊的圆周运动，在天体 运动中，天体受到的向心力主要来源于万 有引力。万有引力使得天体能够保持稳定 的轨道运动，例如地球围绕太阳转动的向 心力就来源于太阳对地球的万有引力。
天体力学与天体测量基础
讲课内容
复习 偏近点角 Kepler方程 Kepler方程的数值解法 正规化变换 Lambert 定理
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
1
复习：二体运动方程的一般形式
d 2r rˆ
dt 2
r2
GM
若原点位于一个天体，M 就是两个天体质量之和；
若原点位于质心， M 就是 施力天体的约化质量.
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
2
复习：10个经典初积分
动量积分 质心运动积分 动量矩积分 能量积分
m1
dr1 dt
m2
dr2 dt
P
ρ
m1
P m2
t
ρ0
r dr h dt
1mv2 2
m
1 e cos
E
cos E e 1 e2 sin E
tan f 1 e tan E 2 1e 2
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
13
练习
记轨道坐标系的标架向量为pˆ qˆ wˆ ，证明
pˆ cos Erˆ a r
qˆ 1 (sin Erˆ a (cos E e)r)
r
ET
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
3
复习： Laplace 向量
r rˆ
r2
h r h drˆ
dt
r h rˆ e
v2 1 rr
e
复习 偏近点角 Kepler方程 Kepler方程的数值解法 正规化变换 Lambert 定理
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
1
复习：二体运动方程的一般形式
d 2r rˆ
dt 2
r2
GM
若原点位于一个天体，M 就是两个天体质量之和；
若原点位于质心， M 就是 施力天体的约化质量.
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
2
复习：10个经典初积分
动量积分 质心运动积分 动量矩积分 能量积分
m1
dr1 dt
m2
dr2 dt
P
ρ
m1
P m2
t
ρ0
r dr h dt
1mv2 2
m
1 e cos
E
cos E e 1 e2 sin E
tan f 1 e tan E 2 1e 2
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
13
练习
记轨道坐标系的标架向量为pˆ qˆ wˆ ，证明
pˆ cos Erˆ a r
qˆ 1 (sin Erˆ a (cos E e)r)
r
ET
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
3
复习： Laplace 向量
r rˆ
r2
h r h drˆ
dt
r h rˆ e
v2 1 rr
e
天体力学与天体测量基础
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
9
基于春分点的岁差章动矩阵
Qe t BPt Nt
历元偏置矩阵 B
岁差矩阵
Pt
章动矩阵
Nt
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
10
历元偏置矩阵 历元平赤道系-GCRS
极向量变换
B R3(d0 ) R2 (0 ) R1(0 )
5
CIO变换（CIRS-GCRS）
e1 e2 e3
e1 e2 e3
GCRS CIRS
e1 e2 e3 e1 e2 e3 Q(t )
GCRS Qt CIRS
Q(t) R3 E R2 d R3E R3s
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
历元黄赤交角 0
2012 中国 科大
岁差矩阵 平赤道系-历元平赤道系
四旋转表达式(借助历元黄道)
P(t ) R1(0 ) R3( A ) R1(A )R3(A )
岁差量
A 5038.47875t - 1.07259t 2 - 0.001147t 3 A 0 - 0.02524t 0.05127t 2 - 0.007726t 3 A 0 - 46.84024t - 0.00059t 2 0.001813t 3 A 10.5526t - 2.38064t 2 - 0.001125t 3
i 1
77
p
Ai 4 Ai5ti cosi Ai 6 sini
i 1
思考题：真赤道就是中间赤道吗？
2012 中国 科大
天体力学与天体测量基础
李广宇
天体运动课件ppt
未来的天体运动研究将更加注重数值模拟和理论分析，以更好地理解天体的运动规律和演化过程。
随着观测技术的不断进步，对天体的观测数据将更加精确和全面，有助于我们发现更多未知的天体现象。
天体运动研究将更加注重与其他学科的交叉融合，如物理学、化学、生物学等，以更全面地揭示宇宙的奥秘。
感谢观看
THANKS
02
天体运动的物理原理
总结词
描述任意两个质点之间相互吸引的力，与它们的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。
详细描述
万有引力定律是牛顿发现的自然规律，它指出任意两个质点之间都存在相互吸引的力，这个力的大小与它们的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。这个定律是解释天体运动规律的基础。
总结词
宇宙的演化
06
天体运动的未来探索
未来的探测任务将更加注重寻找生命的迹象，如氨基酸、核酸等有机分子，以及可能存在的微生物化石等。
通过对外太空生命的探测和研究，我们可以更深入地了解地球生命的起源和演化，以及宇宙中生命存在的可能性。
随着天体生学的发展，越来越多的天体被认为可能存在生命，如火星、木卫二和土卫六等。
银河系的结构
银河系是一个包含数千亿颗恒星的巨大星系，由恒星、星团、星云、星际物质和黑洞等组成。
银河系的自转
银河系是一个旋转的星系，具有一个中心旋转轴，整个星系围绕这个轴进行旋转。
星系的形成始于宇宙大爆炸后，气体和尘埃在引力的作用下聚集，形成了恒星、星团和星云等天体。
星系的形成
随着时间的推移，星系中的恒星、星团和星云等天体在不断地演化，形成了各种类型的星系，如旋涡星系、椭圆星系和不规则星系等。
描述行星绕太阳运动的规律，包括轨道定律、面积定律和周期定律。
要点一
天体物理ppt课件
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年VIP
月VIP
连续包月VIP
享受100次共享文档下载特权，一次 发放，全年内有效
赠每的送次VI的发P类共放型的享决特文定权档。有下效载期特为权1自个V月IP，生发效放起数每量月由发您放购一买次，赠 V不 我I送 清 的P生每 零 设效月 。 置起1自 随5每动 时次月续 取共发费 消享放， 。文一前档次往下，我载持的特续账权有号，效-自
• 天体物理学是应用物理学的技术、方法和 理论，研究天体的形态、结构、化学组成、 物理状态和演化规律的天文学分支学科， 属于边缘学科之一。
天体
宇宙的基本特性 • 物质性：天体——多样性 • 运动性：天体系统——层次性
什么是天体？ • 天体指宇宙中所有的物质。
天体的类型
• 自然天体：恒星、行星、卫星、星云、流 星、彗星、星际物质（气体和尘埃）；
大爆炸说
• 伽莫夫认为，宇宙最初是一 个温度极高、密度极大的由 最基本粒子组成的“原始火 球”。根据现代物理学，这 个火球必定迅速膨胀，它的 演化过程好像一次巨大的爆 发。由于迅速膨胀，宇宙密 度和温度不断降低，在这个 过程中形成了一些化学元素 （原子核），然后形成由原 子、分子构成的气体物质. 气体物质又逐渐凝聚起星云， 最后从星云中逐渐产生各种 天体，成为现在的宇宙。
宇宙到底有多大？
• 天上的星星确实最多，比地球上的人口多得多。但不是 最暗、最小的。
• 数不清的星星，是与太阳一样能发光的恒星，许多比太 阳大得多、亮得多。月亮是地球的一颗卫星，是最小的。
• 地球与水、金、火、木、土、天王、海王、（冥王）等 行星和一些小行星及彗星围绕太阳运行。
• 除水星、金星外，其他行星都有卫星，有的多达几十颗。 • 这些行星、卫星、小行星和彗星与太阳一起构成太阳系。 • 太阳系中的所有天体都跟随太阳围绕银河中心运行。
天体力学与天体测量基础
M E e sin E
思考题：以上结果与给定状态向量的参考系有关吗？
18
复习：轨道面方位根数
ˆ cos Er ˆec p ˆ q ˆ. ˆ p w a
ˆ rec , q
1 1 e
2
ˆec (sin Er
a
(cos E e)rec ),
ˆ q ˆ w ˆ ) R(, i,) (p
rec R(, i , ) r rec R(, i , ) r
轨道系－ICRS
req R 3 ( 0 )R (, i , ) r req R 3 ( 0 )R (, i , ) r
14
天体状态的计算：黄道坐标系
, M 0 , i ,t 已知 a , e ,e
6
能量积分
1 2 v 2 r
e 2 1
2p
抛物线轨道 椭圆轨道
0
(0 e 1), (e 1).
1 2 2a v 2 r 双曲线轨道 2a
7
偏近点角
状态向量表达为平近点角的函数.
r
f
16
复习：状态向量与轨道根数的关系
轨道形状根数
cos E e x r a 2 1 e sin E y
x r y
2 1 v r a
2
a
2 r 1 e cos E
sin E
r cos f r r r, r r0 , r0 r r sin f 练习：试计算中心距 r 和数量积 r r ，
天体力学与天体测量基础
天体引力学
天体动力学是研究天体运动规律和机制的学科，主要关注天体的旋转、自转、轨道运动等动力学行为。
总结词
天体动力学主要研究天体的旋转、自转、轨道运动等动力学行为，以及这些行为与天体之间的相互作用和演化过程。它涉及到恒星、行星、卫星、小行星等各类天体的运动规律，为天文学和宇宙学提供重要的理论基础。
射电望远镜通常由大型接收天线和信号处理系统组成，能够捕捉来自宇宙的微弱射电信号。通过分析这些信号，科学家可以了解天体的形态、运动状态以及宇宙中的射电辐射特性。
射电望远镜
空间望远镜是一种将望远镜放置在太空中，以消除地球大气干扰并获得更高质量观测数据的仪器。
总结词
空间望远镜利用卫星或空间站作为平台，将望远镜放置在太空中，以避免地球大气对观测造成的影响。与地面望远镜相比，空间望远镜能够提供更高分辨率和更准确的观测数据，对于研究行星、恒星、星系和宇宙结构等天体非常有价值。
天体测量用于确定宇宙探测器的轨道和位置，确保其准确无误地执行科学任务。
探测器定位
通过观测天体的位置，为深空探测器提供导航信息，确保其能够安全地飞越行星、小行星和彗星等天体。
深空导航
天体测量用于维持国际空间站和其他太空站的轨道位置，确保其在地球周围稳定运行。
太空站轨道维持
宇宙探索
天体测量是天文学研究的基础，通过观测天体的位置、距离、运动轨迹等参数，可以揭示宇宙的奥秘。
详细描述
光学望远镜通常由反射或折射系统组成，能够收集来自遥远天体的光线并将其聚焦在探测器上。通过观测不同波长的光线，光学望远镜可以揭示天体的许多性质，如星系、行星、恒星、星云和黑洞等。
光学望远镜
总结词
射电望远镜是用于接收天体发出的射电波的仪器，对于研究宇宙中的射电辐射非常有效。