天文学导论L02_motion资料
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天文学导论
?低轨道卫星leo中轨道卫星meo高轨道卫星地球同步轨道卫星地球静止轨道卫星geo太阳同步轨道卫星sso和极轨道卫星著名的人造天体国际空间站?internationalspacestation?高度约400km周期90分钟?16个国家参与研制中国因美国的反对未能参与?1994年开始准备1998年第一个组件发射2011年组装完成?最亮时可在地面用肉眼看到
位于小行星带的矮行星。
• 有液态水，能接受一些阳光，
有生命存在的可能
著名的彗星——哈雷彗星
• 人类首颗有记录的周期彗星 • 唯一能用肉眼直接从地球看
见的短周期彗星
• 公转周期：约76年 • 英国物理学家爱德蒙·哈雷首
先测定其轨道数据并成功预 言回归时间而得名
• 下次出现：2061年7月28日
人造天体
中子星合并
致密天体——白矮星
• 大小：约地球大小 • 密度：100-10000kg/cm3 • 实例：天狼星伴星 • 太阳的质量，地球的大小 • 天狼星是全天第一亮恒星
致密天体——中子星
• 大小：半径10-30km • 密度：1014-1015kg/cm3 • 实例：蟹状星云中的中子星
PSR 0531+21
• 以天文学家爱德温·哈勃命名 • 它在地球轨道上并且围绕地
球的太空空间望远镜，它于 1990年4月24日在成功发射。
其他类型的望远镜
• 射电望远镜 • X射线望远镜 • 红外望远镜
• 这些望远镜观测不同种类的
电磁波，获得多种多样的信 息，丰富了人类对宇宙的认 识。
世界最大射电望远镜——FAST
辨率和谱分辨率。
感谢你们的到来
语大义之方，论万物之理。受益终生
On the principle of all things. Benefit for life! To everyone who is doing it, I hope you can chase the result you want
位于小行星带的矮行星。
• 有液态水，能接受一些阳光，
有生命存在的可能
著名的彗星——哈雷彗星
• 人类首颗有记录的周期彗星 • 唯一能用肉眼直接从地球看
见的短周期彗星
• 公转周期：约76年 • 英国物理学家爱德蒙·哈雷首
先测定其轨道数据并成功预 言回归时间而得名
• 下次出现：2061年7月28日
人造天体
中子星合并
致密天体——白矮星
• 大小：约地球大小 • 密度：100-10000kg/cm3 • 实例：天狼星伴星 • 太阳的质量，地球的大小 • 天狼星是全天第一亮恒星
致密天体——中子星
• 大小：半径10-30km • 密度：1014-1015kg/cm3 • 实例：蟹状星云中的中子星
PSR 0531+21
• 以天文学家爱德温·哈勃命名 • 它在地球轨道上并且围绕地
球的太空空间望远镜，它于 1990年4月24日在成功发射。
其他类型的望远镜
• 射电望远镜 • X射线望远镜 • 红外望远镜
• 这些望远镜观测不同种类的
电磁波，获得多种多样的信 息，丰富了人类对宇宙的认 识。
世界最大射电望远镜——FAST
辨率和谱分辨率。
感谢你们的到来
语大义之方，论万物之理。受益终生
On the principle of all things. Benefit for life! To everyone who is doing it, I hope you can chase the result you want
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!
天文学导论二
G
K
6,000
4,000
黄
红橙
重元素一次电离线，中性金 属线
中性金属线，重元素一次电 离线
M 3,000 红 中性金属线，分子带 每一种光谱型可以继续分为0-9十个次型。太阳的光谱型 为G2 。
恒星的颜色
不同光谱型恒
星的辐射能量 比较
Digital Stellar Spectra
A9-O5 main
(1) 定义 古希腊天文学家Hipparcos在公元前150年左右首先 创立了表征恒星亮度的星等系统（1星等 ~ 6星等）。 星等值越大，视亮度越低。
天文学家在此基础上建立了星等系统，定义星等相 差5等的天体亮度相差100倍，即星等每相差1等，亮 度相差 (100)1/5=100.4≈2.512倍。 星等分别为m1和m2的恒星亮度之比为 F1/F2 = 10-0.4 (m1-m2) m1－m2=－2.5log (F1/F2) 或m =－2.5log (F/F0)，其中F0为定标常数。
Oh, Be A Fine Guy (Girl), Kiss Me!
光谱型 O B A F
表面温度(K) 30,000 20,000 10,000 7,000
颜色 蓝 蓝白 白 黄白
特征谱线 强电离 He 线，重元素多次 电离线 中性He线，重元素一次电 离线，H线 H线，重元素一次电离线 重元素一次电离线， H 线和 中性金属线
0.55
0.40 0.21
0.65
1.0 1.7
6,000
4,620 3,000
Betelgeuse(参宿四) B-V=1.85，星表温度 3100K
大火(Antares,蝎子座α) B-V=1.87，主星表面温度3400K 带一个B光谱型的矮伴星
天文学导论(上册)PPT模板
§5.6二体问题——开 普勒定律的普遍形式
第五章行星和卫星 的运动
§5.7活力公式和宇宙速度 §5.8摄动问题 §5.9卫星的轨道运动、潮汐和引 力范围
08 第六章行星和卫星的性质
第六章行星 和卫星的性
质
0 1
§6.1行星的一 般性质
0 4
§6.4火星及其 卫星
0 2
§6.2水星
0 5
§6.5木星及其 卫星
202X 天文学导论（上册）
演讲人 2 0 2 X - 11 - 11
01 目录
目录
02 绪论
绪论
§0.1天文学的研究对象和意义 §0.2宇宙概观 §0.3天文学的分支 §0.4天文学简史
03
第一章地球的运动和天球坐 标系
动第 和一 天章 球地 坐球 标的 系运
01
§1.1天球
0 3
§6.3金星
0 6
§6.6土星及其 卫星和环系
第六章行 星和卫星 的性质
§6.7天王星及其卫星和环带 §6.8海王星及其卫星 §6.9冥王星及其卫星
09 第七章太阳系的小天体
第七章太阳 系的小天体
0 1
§7.1小行星
0 2
§7.2彗星
0 4
§7.4几颗著名
的彗星
0 5
§7.5流星
0 3
§7.3彗星的结 构和性质
第四章地球和月球
§4.7月球的大小、质量和距离 §4.8月球的运动 §4.9月球表面 §4.10月球的物理状况 §4.11日食和月食
07 第五章行星和卫星的运动
第章行星和卫星的运动
§5.1太阳系
§5.3行星的视运动及其 解释
§5.5万有引力定律
第五章行星和卫星 的运动
§5.7活力公式和宇宙速度 §5.8摄动问题 §5.9卫星的轨道运动、潮汐和引 力范围
08 第六章行星和卫星的性质
第六章行星 和卫星的性
质
0 1
§6.1行星的一 般性质
0 4
§6.4火星及其 卫星
0 2
§6.2水星
0 5
§6.5木星及其 卫星
202X 天文学导论（上册）
演讲人 2 0 2 X - 11 - 11
01 目录
目录
02 绪论
绪论
§0.1天文学的研究对象和意义 §0.2宇宙概观 §0.3天文学的分支 §0.4天文学简史
03
第一章地球的运动和天球坐 标系
动第 和一 天章 球地 坐球 标的 系运
01
§1.1天球
0 3
§6.3金星
0 6
§6.6土星及其 卫星和环系
第六章行 星和卫星 的性质
§6.7天王星及其卫星和环带 §6.8海王星及其卫星 §6.9冥王星及其卫星
09 第七章太阳系的小天体
第七章太阳 系的小天体
0 1
§7.1小行星
0 2
§7.2彗星
0 4
§7.4几颗著名
的彗星
0 5
§7.5流星
0 3
§7.3彗星的结 构和性质
第四章地球和月球
§4.7月球的大小、质量和距离 §4.8月球的运动 §4.9月球表面 §4.10月球的物理状况 §4.11日食和月食
07 第五章行星和卫星的运动
第章行星和卫星的运动
§5.1太阳系
§5.3行星的视运动及其 解释
§5.5万有引力定律
天文学导论
天文学导论是一门介绍天文学基础知识的课程。
天文学是研究天体及宇宙现象的学科，它涉及的内容非常广泛，包括天体物理学、天体化学、天体生物学、天体力学等等。
天文学导论主要介绍天文学的基本概念、基础原理以及研究方法。
在天文学导论中，学生将学习到宇宙的基本构造和演化史，包括宇宙大爆炸、恒星形成和演化、星系的形成和演化等。
学生还将了解行星和卫星的形成和演化，以及它们与太阳系的关系。
此外，天文学导论还会介绍宇宙中的黑洞、暗物质、暗能量等神秘物质和现象。
在天文学导论中，学生将学习到天文学的测
量方法，包括望远镜观测、天文摄影、光度
测量、频谱分析等等。
学生还将学习到天文
计算的基本方法，包括天体力学、宇宙学、
恒星演化和星系演化等等。
通过这些学习，
学生将能够理解天文学研究的基本方法和技术，为将来的天文研究打下坚实的基础。
在天文学导论中，学生还将学习到天文学的
历史和文化背景。
天文学是人类的一项重要
文化遗产，自古以来就受到人们的关注和尊重。
学生将了解到不同文化中对天文学的理
解和解释，包括古希腊、古埃及、中国、印
度等等。
通过了解天文学的历史和文化背景，学生将更深入地了解天文学的意义和价值。
总之，天文学导论是一门非常重要的课程，它将为学生打开探索宇宙的大门，帮助他们理解宇宙和地球的关系，提高他们的科学素养和思维能力。
L02_天体视运动
• Total solar eclipses 日全食 • Partial solar eclipses 日偏食 • Annular solar eclipses 日环食
月球和太阳的视大小几乎 相同 日全食
• 金星凌日：2004年6月8日
日偏食，最常见
日全食奇景：钻石环
接 緣 會 光 能 示 近 丁 在 點 見 ﹐ 日 點 凹 。 到 這 全 的 位 在 太 個 食 凹 漏 日 陽 現 的 凸 了 全 的 象 時 不 出 食 極 稱 候 平 來 前 小 為 ， ， ， 的 部 鑽 由 部 形 一 分 石 於 分 成 刻 ﹐ 環 月 球 的 邊 太 陽 光 線 不 連 續 的 ﹐ 我 們 只 如 下 圖 所 （贝利珠）
Sunrise
*为什么需要时区？*
在任一相同时刻，地球上不同的地方有不同的 时间（相对于太阳） 在你东边的人早看到太阳到达子午线，而在你 西边的人则晚看到太阳到达子午线 经度每相差1度，太阳通过子午线（当地正午） 的时间相差4分钟 如果全世界用同一个时间，我们的时钟将不会 与太阳同步
天赤道—不变的参考点
到天极的弧距离总是90度 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
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
• 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分钟北京的太阳才上中天 （正午）
The Celestial Sphere
月球和太阳的视大小几乎 相同 日全食
• 金星凌日：2004年6月8日
日偏食，最常见
日全食奇景：钻石环
接 緣 會 光 能 示 近 丁 在 點 見 ﹐ 日 點 凹 。 到 這 全 的 位 在 太 個 食 凹 漏 日 陽 現 的 凸 了 全 的 象 時 不 出 食 極 稱 候 平 來 前 小 為 ， ， ， 的 部 鑽 由 部 形 一 分 石 於 分 成 刻 ﹐ 環 月 球 的 邊 太 陽 光 線 不 連 續 的 ﹐ 我 們 只 如 下 圖 所 （贝利珠）
Sunrise
*为什么需要时区？*
在任一相同时刻，地球上不同的地方有不同的 时间（相对于太阳） 在你东边的人早看到太阳到达子午线，而在你 西边的人则晚看到太阳到达子午线 经度每相差1度，太阳通过子午线（当地正午） 的时间相差4分钟 如果全世界用同一个时间，我们的时钟将不会 与太阳同步
天赤道—不变的参考点
到天极的弧距离总是90度 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
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
• 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分钟北京的太阳才上中天 （正午）
The Celestial Sphere
天文学导论课件,北师大版
2、天文学研究对象与方法
行星层次：八个行星，矮行星、 太阳系小天体 恒星层次：太阳及其它恒星 星系层次：银河系、河外星系、星系群、 星系团 宇宙整体: 可观测的宇宙
36
• 天文学是研究宇宙的科学。 • 宇宙：四方上下曰宇，往古来今曰宙。 —— 《淮南子》 • 宇宙包含了所有的空间、时间、物质和能量。
6
考核方式： • 作业、小论文、课堂讨论,等等，占学期总成 绩40% • 期末考试：书面闭卷笔试, 占学期总成绩60%
7
第一章 绪论
1、天文学的发展历史 2、天文学的研究对象与方法 3、天文学和物理学的关系
8
Inscription over Kant's tomb Two things fill the mind with ever-increasing awe - the starry heavens above me and the moral law within me.
45
• 北京时间2006年8月24日晚上9点20分，第26 届国际天文学联合会大会投票，部分通过新 的行星定义，冥王星被排除在行星行列之 外，太阳系行星数量将由九颗减为八颗。
46
决议5A： IAU决定我们太阳系内的行星和其他天体按照下列方式划 分为3个明确的类别： (1)一颗行星1是一个天体，它满足(a)围绕太阳运转，(b) 有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的(近 于圆球)形状，同时(c)扫清了所在轨道上的其他天体。 (2)一颗矮行星是一个天体，它满足(a)围绕太阳运转，(b) 有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的(近 于圆球)形状2 ，(c)没有扫清所在轨道上的其他天体，同时 (d)不是一颗卫星。 (3)其他围绕太阳运转的天体3 ，卫星除外，统称为“太阳 系小天体”。
天文学导论课件北师大
• 研究表明太阳在约50亿年前到达主 序，现仍处于主序阶段。
54
太阳中微子问题
• 中微子是一种不带电、质量极小的亚原子粒 子，它几乎不与任何物质发生相互作用；
• 太阳内部H核聚变释放能量的5%被中微子携带 向外传输，每秒大约有1015个中微子穿过我们 的身体 ；
• 目前接收到的太阳的辐射（光子）实际上产生 于~105-107年前的太阳内部，而中微子则是在
47
质子-质子链与碳氮氧循环核反应率的比较
T17 T4
48
恒星如何维持稳定的核燃烧？
• 恒星内部的核反应速率对 温度十分敏感， ε∝T4 (PP), T17 (CNO)
• 恒星是稳定的气体球，其 内部任意一点必须维持流 体静力学平衡。 （向内的）重力 ó（向 外的）压力差 T ↑→ε ↑→ P ↑→R↑ →T↓
15
太阳元素 的发现
• 1868年8月18日，法国天文学家詹逊观测 日全食时，发现日珥的一条橙黄色明线 （D3），不能和已知的地球上任何元素 的谱线相对应。命名为氦，曾称“ 太阳 元素”。
27年后，一位名叫雷姆塞的英国化学家终 于在地球上也找到了氦。
16
核心区 辐射区 对流区 光球 色球 过渡区 日冕
太阳常数： 单位时间垂直射入地球大气外单位面积上
的能量。 地面测量归算出大气外的值为: 1.95cal/(cm2·min)。
7
• 近40年来，卫星测定太阳总辐照及其变化，以 太阳(总)辐照取代太阳常数。 太阳总辐照：太阳垂直照射在离它1AU处每平方 米面积上的总辐射流。 平均值:1365～1369W/m2
第六章：离我们最近的恒星—太阳
1. 太阳的概况 2. 太阳的观测 3. 太阳的内部结构与能源 4. 太阳活动 5. 太阳和其他恒星的关系及日地关系 6. 太阳系起源与演化
54
太阳中微子问题
• 中微子是一种不带电、质量极小的亚原子粒 子，它几乎不与任何物质发生相互作用；
• 太阳内部H核聚变释放能量的5%被中微子携带 向外传输，每秒大约有1015个中微子穿过我们 的身体 ；
• 目前接收到的太阳的辐射（光子）实际上产生 于~105-107年前的太阳内部，而中微子则是在
47
质子-质子链与碳氮氧循环核反应率的比较
T17 T4
48
恒星如何维持稳定的核燃烧？
• 恒星内部的核反应速率对 温度十分敏感， ε∝T4 (PP), T17 (CNO)
• 恒星是稳定的气体球，其 内部任意一点必须维持流 体静力学平衡。 （向内的）重力 ó（向 外的）压力差 T ↑→ε ↑→ P ↑→R↑ →T↓
15
太阳元素 的发现
• 1868年8月18日，法国天文学家詹逊观测 日全食时，发现日珥的一条橙黄色明线 （D3），不能和已知的地球上任何元素 的谱线相对应。命名为氦，曾称“ 太阳 元素”。
27年后，一位名叫雷姆塞的英国化学家终 于在地球上也找到了氦。
16
核心区 辐射区 对流区 光球 色球 过渡区 日冕
太阳常数： 单位时间垂直射入地球大气外单位面积上
的能量。 地面测量归算出大气外的值为: 1.95cal/(cm2·min)。
7
• 近40年来，卫星测定太阳总辐照及其变化，以 太阳(总)辐照取代太阳常数。 太阳总辐照：太阳垂直照射在离它1AU处每平方 米面积上的总辐射流。 平均值:1365～1369W/m2
第六章：离我们最近的恒星—太阳
1. 太阳的概况 2. 太阳的观测 3. 太阳的内部结构与能源 4. 太阳活动 5. 太阳和其他恒星的关系及日地关系 6. 太阳系起源与演化