哈工大天文学概论——银河共63页文档
天文学导论第1讲 天体的视运动
?南北半球季节应相同
Close to the Sun, the planet experiences summer
Not!
Far from the Sun, the planet experiences winter
Elliptical orbit
地球自转轴不垂直黄道面
?地球的自转轴与其公转轨道面（黄道面）不垂 直，成 23.5 度夹角
?恒星日~23小时56分：恒星连续两次到达子午 线的时间
?一个恒星日比一个太阳日短约4分钟 ?
?结论： 相对于太阳日：恒星每天升起、上中天和 下落的时间都提前约 4分钟
?恒星日是地球真实的自转周期，不随其绕太阳 公转而变化，为~23小时56分
恒星日与太阳日的图示解释
天体的周年视运动（轨迹？）
?星星回归原处的周期为一年 ?一个特定星星一个月后升起的时间将提前约2
天文学导论
第1讲 天体的视运动
本讲内容
1. 星座与星图 2. 地球自转：天体的周日视运动 3. 地球公转：天体的周年视运动 4. 天体的赤道坐标系、恒星时 5. 地球自转轴进动与岁差 6. 月相 7. 日月食
教材阅读
?Chapter 2：Patterns in the Sky—Motions of Earth
?并造成一年一度四 季的更迭
?地球气候的改变滞 后于地球吸收太阳 热量的改变
4、天球坐标系
?地平坐标系
?方位角（地平面，北为 0度），地坪高度（距天顶）
?赤道坐标系 The equatorial coordinate system
?地球赤道，北极，南极 ? 天赤道为坐标平面，北 天极，南天极
?黄道坐标系
?如果地球自转轴和公转轴平行，就不会有季节!
哈工大天文学概论第19节课件(修改版)
奥伯斯佯谬的现代解释
每颗恒星仅在有限的时间内产生辐射。 宇宙的年龄不是无限的，遥远恒星的光子迄今 尚未到达地球 。 我们只可能观测到宇宙视界（天体的退行速度 达到光速处）内的天体的辐射。 由于宇宙膨胀，星系在离我们远去，发出的光 子发生红移。
4. 宇宙的加速膨胀与暗能量
由于物质（引力）的存在，宇宙的膨胀应该减 慢。
2. The Cosmological Principal （宇宙学原理） (1) The universe is homogeneous on scales
greater than a few hundred megaparsecs →No edge to the universe
约100万个星系在30 度天空范 围和20亿光年距离内的分布
对高红移Ia型超新星的观 测发现宇宙在加速膨胀。
造成今天宇宙加速膨胀的 必定是某种超过引力的长 程斥力，这正是宇宙学常 数当初被引进的作用，即 Λ≠0。
天文学家称它为暗能量 (dark energy)。
HST对目前已知的最大红移 (z~1.7)的Ia型超新星的观 测发现它的亮度比按照今天的宇宙膨胀的预计值更高， 说明在宇宙演化初期的确经历过减速膨胀。
George Gamov
About the Big Bang and Expansion
The Big Bang did not occur at a single point in space as an "explosion”. it is beyond the realm of the Big Bang model to postulate what the universe is expanding into. It is beyond the realm of the Big Bang model to say what gave rise to the Big Bang.
理学哈工大原子物理学PPT学习教案
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知 道 了 原 子量 ，就可 以求出 原子质 量的绝 对值：
其 中 ， A 为 原 子量 ，MA为 原 子质 量，N0 为阿 伏伽德 罗常数 。 由 (1)式 可 算 出 氢原 子的质 量为： 其 他 原 子 的 质量可 同样算 出，最 大的原 子质量 是这个 值的二 百几十 倍。
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汤姆逊模型
1898年 ， Thomson提 出 了 “ 布 丁 模型 ”(也被 称为“ 西瓜模 型”)。
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长冈半太郎的土星模型
190 3年， 德国物 理学家 林纳德( P. Len ard)在 实验中 发现“ 原子内 部是十 分空虚 的”。 在P . Lena rd的基 础上， 长冈半 太郎(H antaro Nagao ka)提 出了原 子的土 星模型 ，认为 原子内 的正电 荷集中 于中心 ，电子 绕中心 运动， 但他没 有深入 下去。
E. Rutherford， 1908年诺贝尔化学
奖得主，外号：鳄鱼 。
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粒子散射实验
粒 子 为 氦 核
， 以~c/15轰 击 金箔， 在原子 中带电 物质的 电场力 作用下 ，使它 偏离原 来的入 射方向 ，从而 发生散 射现象 。氦核 质量是 电子质 量的 7300多倍 ， 因此 粒子 的运动 基本不 受电子 影响。
2 4
H
e
镭放射源
金箔
荧光屏
显微镜
粒子
实 验 结 果 表 明：绝 大部分 粒子经 金箔散 射后， 散射角 很小（ 2~3），但 有 1/8000的 粒子 偏转角 大于90 ， 甚 至被反 射回来 。
大学概论课-天文学基础1
中国古代天文学
最悠久、最系统、最丰富、最精确的天象纪录；
现存最早的古星图 (10世纪 英博物馆)
中国古代天文学
最悠久、最系统、最丰富、最精确的天象纪录；
西汉(公元前206－公元8年)
中国古代天文学
制作优异的天文仪器；
圭表
日晷
“以土圭之法测土深，正日景以求地中。” 《周礼》
天文研究的特点 5 需要科学的哲学观
宇宙间物质及其发展规律的统一性 人类(及所寄居的地球、太阳系、银河系……) 在宇宙中不具有特殊优越的地位 宇宙间物质的无限性
—居支配地位的哲学观点
哲学思辨不等于科学研究
天文学有什么用？
时间服务
润秒
1990.1.1 1991.1.1 1992.7.1 1993.7.1 1994.7.1 1996.1.1 1997.7.1 1999.1.1 -25 -26 -27 -28 -29 -30 -31 -32
（50年代后：航天技术）
天文研究的特点 2 依赖模型和假设 广义相对论
宇宙常数？
2003.3.11：
物质（分子组成） 4% 暗物质 26％ 暗能量 70%
宇宙始于大爆炸而终于黑洞？
天文学研究的基本过程
• 以观测为基础； • 用物理规律来解释观测事实； • 推出天体的物理本质； • 若有矛盾时，要提出新的物理概念，用新 的观测去检验新的物理概念是否正确。
十六世纪末 利玛窦（Mathew Ricci）
天文学释义
astronomy 在发端于古代巴比伦的星占学传入希腊之前，一种以 探索自然为宗旨的、独立的天文学已经在希腊产生并且相 当发达了。 astrology 星占学是一个名叫贝罗索斯（Berossus）的人于公元 前280年左右传进希腊的。
new天文学概论06
第3章恒星3.1 恒星概论3.2 恒星的亮度和距离3.3 恒星的位置和运动3.4 恒星的光谱型、赫罗图3.5 双星3.1 恒星概论1.恒星来源斗转星移是因为地球本身在自转，四季星空的变化是因为地球绕太阳公转。
众星之间虽然也有相对运动，但因为距离十分遥远，在几千年这样短的时间里，显现不出来。
古人看不出星空排列图形的变化，所以称它们为恒星。
如果时间拉到10万年，星空也许就会变得面目全非了。
2.著名恒星或星座3.2 恒星的亮度和距离1.在晴朗的夜晚，所有肉眼能见的全天的星约6000多颗。
恒星的亮度是用星等来表示的。
星越亮，星等数字越小。
最亮的天狼星是-1.46等，记为-1m.46。
织女星0m.06，北极星2m.12。
在没有人间灯火的干扰下，天气特别晴朗的无月之夜，空气透明度特别好的话，肉眼能见最暗的星是6m.5。
所有亮于6m.5的恒星有6974颗。
现代大望远镜在条件特别好的地方，最暗能观测到30m星。
银河系的恒星总数越1011颗。
2.天体的星等与亮度的关系1212l l 52m m m lg .-=-=∆ 其中，l m ,分别为星等和亮度。
可见，亮度相差100倍，星等差为5。
3. 秒差距恒星十分遥远，从那里看地球与太阳之间的最大张角，叫做“周年视差角”，简称视差。
视差越小说明距离越远。
当视差等于1角秒时，恒星到地球(或太阳)的距离定义为1个秒差距。
1个秒差距=206265天文单位~3.26光年（计算?）。
离太阳最近的半人马座比邻星，距离1.31秒差距(或4.27光年)。
4. 绝对星等假设把恒星都放到10个秒差距远处来看的亮度叫恒星的真亮度，也用星等来表示，叫做绝对星等。
我们直接看到的亮度叫做视亮度，与之相应的是视星等。
太阳的视星等为-26.74，绝对星等为4.83。
恒星的真亮度与太阳的真亮度的比值称为光度。
例如，织女星的光度是54，绝对星等为0.5；北极星的光度为1820，绝对星等为-3.32。
天狼星光度为22.9，绝对星等为1.43；比邻星绝对星等为15.45, 光度只有0.000056。
天文学基础知识ppt课件
3.天顶
观察者所在位置垂直 上方在天球上的点
6.“赤经”、“赤纬〞的概念
在天球的赤道坐标系中，天体的位置根据规定通常用经 纬度来表示，称作赤经〔α）、赤纬〔δ）。我们知道， 赤道和地球的公转轨道面也就是黄道是不重合的，二者 间有23°左右的夹角〔天文学中称之为“黄赤交角”）。 这样，天赤道和黄道就有了两个交点，而这两个交点在 天球上是固定不变的。黄道自西向东从赤道以南穿到赤 道以北的那个交点，在天文学中称之为“春分点”，我 们把通过这一点的经线定为天球赤道坐标系经线的0°。 与地球经度不同的是，赤经不分东经、西经，它是从 0°开始自西向东到360°。而且，它的单位事实上也不 是“度”，而是时间的单位时、分、秒，范围是0-24时。 天球赤道坐标系的纬度规定与地球纬度类似，只是不称 作“南纬〞和“北纬”，天球赤纬以北纬为正，南纬为 负。
5.“黄道〞与黄道星座
太阳在天球上的“视运动〞分为两种情形，即“周日视运动 〞和“周年视运动”。“周日视运动〞即太阳每天的东升西 落现象，这实质上是由于地球自转引起的一种视觉效果； “周年视运动〞指的是地球公转所引起的太阳在星座之间 “穿行〞的现象。 天文学把太阳在天球上的周年视运动轨迹，称为“黄道”， 也就是地球公转轨道面在天球上的投影。太阳在天球上沿着 黄道一年转一圈，为了确定位置的方便，人们把黄道划分成 了十二等份〔每份相当于30°），每份用邻近的一个星座 命名，这些星座就称为黄道星座或黄道十二宫。这样，相当 于把一年划分成了十二段，在每段时间里太阳进入一个星座。 在西方，一个人出生时太阳正走到哪个星座，就说此人是这 个星座的。 由于我们只有白天才能看到太阳，而这时是看不到星星的。 所以太阳走到哪个星座，我们就恰好看不见这个星座。也就 是说，在我们过生日时，却恰恰看不到自己所属的星座。
哈工大天文学概论第一节2
brown dwarfs, planets, neutron stars, black holes etc ②WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) little weak subatomic non-baryonic matter
• 外型或结构无明显对称性的星系，符号为Irr。 • 无旋臂和中心核区。 • 富含星际气体、尘埃和年轻恒星。
－18 < MV < －10
IC5152
M82
小结
旋涡/棒旋星系 (S, SB) 由恒星和气体构成的扁盘 （包含旋臂和核球）和星 系晕。棒旋星系的核心有 棒状结构。 椭圆星系 (E) 球形或椭球形，除中心 核区外无其他结构。 不规则星系(Irr) 无明显结构。
银河系结构
球状星团
我们在这
核球 银盘：直径~30 kpc, 厚度~300 pc
银晕
3. 银道坐标系
• 原点：观测者 • 坐标系平面：银道面 • 银心方向： α=17h 45.7m, δ=－29°00′ • 北银极坐标： α=12 h 51.4 m, δ=27°08′ • 天体位置在银道坐标系中的计量 银经(longitude) l ( 0 ~ 360 ) 从银心方向开始、沿银 道面按逆时针方向计量。 银纬(altitude) b ( 90 ~ 90 ) 从银道面量起，向北为正， 向南为负。
The Hubble Sequence, or The Hubble Tuning Fork
哈工大天文学概论——银河
d M1 d M2 d 2M2
F
GM 1M 2 d2
M2
G (2M 1 ) M 2 GM 1M 2 F 2 2 d d2
2M1
F
G (2 M 1 )(2 M 2 ) GM 1M 2 4 d2 d2
2M1
d M1 2d M1 d/2 M1 M2
F
GM 1M 2 F 2 (2d ) 4 d2
– Newton‟s Laws then guarantee Galileo‟s observation of Falling Bodies – What is the dependence on distance ?
Comparing an apple to the moon
• Newton‟s fascinating thought process :
– The distance between them:
• Objects closer together feel a stronger force.
– It does not depend at all on the shapes, colors, or compositions of the two objects.
A Curved Path
• But, of course the Moon really moves along a curved path:
– According to the first law, it is deflected from a straight-line path by the force of gravity. – This causes the moon to fall a little bit towards the Earth, deflecting its path into an arc.
(完整word版)天文学整理参考资料
从遥远太空回眸地球，地球上看似渺小的人类，正用自己无穷的智慧和非凡的能力，追寻着神秘而和谐的茫茫宇宙中发生的一切---这就是人类的追求、永恒的欲望。
数学物理学化学天文学地球科学生命科学被认为是现代自然科学的六大基础学科。
那些为现代技术发展所不可缺少的理智工具，主要来自对星空的观察。
像牛顿那样的有创造能力的思想家。
他们的思想由于凝视这星空而展翅高飞。
19世纪与20世纪之交，物理学的天空出现两朵小小的乌云，竟然酝酿出漫天的狂飙，动摇了几个世纪以来建成的物理学大厦。
雨过天晴，相对论和量子力学这两座全新的、现代物理学理论架构巍然耸立，人类社会进入科学技术迅猛发展的新时期。
20世纪与21世纪之交，又有两朵乌云---暗物质和暗能量，天文学中出现的γ射线暴、巨型黑洞附近的吸积流、引力透镜、宇宙加速膨胀等新奇天象，也许会促使人类像19世纪和20世纪之交，甚至像在文艺复兴时代那样，产生基本物理观念的革命性变化。
天上的星，地上的花，人间的爱是世界上最美的三样东西天文学史研究天体和宇宙的科学。
天体即大气层以外的物体，包括日月星辰和人造天体在内。
天文学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。
宇宙是全部时间空间和所有天体的总称。
天文学有三个主要分支学科；天体测量学天体力学天体物理学天体测量学是天文学中最先发展起来的一个分支，主要任务是研究和精确测定天体的位置和运动，建立和维持基本参考坐标系，确定地面点的坐标以及提供精确的标准时间服务。
天体力学主要研究天体运动的动力学问题，包括天体的力学运动和形状。
天体物理是天文学中最年轻、也是最活跃的分支，主要任务是应用物理学的技术、方法和理论，研究天体的表面物理状态、内部结构、化学组相互关系和演化规律。
翻译）四方上下谓之宇，往古来今谓之宙----名曰宇宙地球是太阳系中唯一适宜生命繁衍的星球。
天文学望远镜之父伽利略北斗七星位于大熊星座；北斗星位于小熊星座太阳系共有八大行星，166个卫星，还有一些矮行星和其他小天体，处于主宰地位的当然是太阳，太阳的质量占整个太阳系总质量的99.86%。
天文学概论_6_银河系和河外星系
NASA预言40亿年后银河系将与仙女座星系相撞
星系相撞的结果
• 两星系相撞的结果往往是质量较大的星系将
质量较小的星系“吃掉”，合并成一个更大一 些的星系。 • 合并过程漫长，长达几十亿年。有时，两个 椭圆星系相撞会变成两个旋涡星系，有时两个 旋涡星系相撞以后也会合并为一个椭圆星系。 相撞导致的结果由多种因素决定。 • 计算机数值模拟星系的碰撞。
蝌蚪星系：距离地球4.2亿光年，拖着一条由恒星组 成的“尾巴”酷似一尾游动着的蝌蚪。
老鼠星系：是一对旋涡星系（NGC4676a和 NGC4676b），两个星系互相作用，分别拖着由恒星和 气体组成的长尾
子 弹 星 系 团 的 多 波 段 合 成 图
星系团也会碰撞
旋涡星系NGC1232 旋涡星系M101
草帽星系（旋涡） 基本是侧面对着我们，看不清楚旋涡结构
3，棒旋星系
• 中心有棒状结构。
• 旋臂源于棒的两端。 • 属于旋涡星系。
NGC 1365
4，透镜状星系
介于椭圆星系和旋涡星系之间的、无旋臂的盘星系。 • 主要由年老恒星组成，气体很少。
5，不规则星系
• 没有一定形状
的亮斑，没有核 球，没有旋臂。 • 大、小麦哲伦 云：离银河系最近。观测到许多与银河系中相同 的天体，有像太阳一样的恒星，巨星、超巨星、 变星、中子星、造父变星；星团、星云等。
6、不平静的特殊星系
与正常星系不同，表现各异，很复杂，有 如下几种： （1）射电星系：射电波段特别强； （2）赛弗特星系：光度强，兰光连续谱； （3）星暴星系：恒星大量产生； （4）致密星系：直径小，密度大，像恒星： （5）爆发星系：大量抛射气体； （6）马卡良星系：紫外连续谱强；
NGC1232