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1、业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,1,天文学基础,主讲教师：教科学院 孙云芳联系：7255028/662366 SXF,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,2,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,3,绪 论,一、天文学的研究对象,天体（宇宙中所有物质的总称，包括行星、卫星、彗星、流星、小行星、陨星、恒星、星团、星系、星际物质等）,二、天文学的研究内容,研究天体的位置和运动、研究其化学组成、物理状态和过程，研究其结构和演化规律，研究如何利用天体的知识来造福人类。,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,4,三、天文学的研究方法,基本的研究方法对天体的观察,目视望远镜、分光镜、光度镜大口径望远镜射电
2、望远镜人造卫星、飞行器、哈勃太空望远镜、CCD成像等。,还需对天体进行全局、整体图景的综合研究，需要多学科的科学成果（如计算机、数学、力学、物理学等），哲学观点的支持和全球合作等。,来自宇宙的信息电磁波、宇宙线、中微子、引力 波、陨石、宇航取样等。,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,5,四、天文学研究的意义,为人类生存和社会进步服务,具体：1、时间的准确确定2、大地测量3、人造天体发射及应用（通讯、气象、监 测等等）4、导航服务（包括GPS）5、探索宇宙奥秘，揭示自然规律6、对地学的发展7、探索地外生命和地外文明,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,6,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,7
3、,南极臭氧空洞,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,8,先驱者号探测器各带着一封内容相同的问候信。信写在长15.2厘米、宽22.9厘米、厚1.27厘米镀金铝板制成的信纸上。在右半边最醒目的位置上是两个站立着的裸体男女，表示探测器的发射者-地球上的人类。,旅行者1号、2号探测器带有我们人类的信息-录有地球之音的唱片。这种唱片是用喷金的铜制成的，直径30.5厘米。唱片的内容丰富多彩，大部分是世界名曲，其中还录有中国的京剧和一首古曲高山流水。有115张图片，近60种语言的问候语，一段联合国秘书长瓦尔德海姆的口述录音等。,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,9,五、学习内容,第一章 天体系统和天球第二
4、章 星座与四季星空（实验）第三章 恒星、星系简介第四章 太阳系第五章 地月系第六章 地球运动特点,作业：1、简要谈谈你 对天文学的 认识；2、简述天文学 的研究意义？,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,10,一、天体,宇宙间所有物质的总称,恒星由炽热气体组成能自行发光的球状天体。行星绕恒星运行不发可见光的天体。卫星绕行星运行质量较小的天体。彗星由冰物质组成绕恒星运行拖着尾巴的天体。流星体质量小绕恒星运行轨道多样，当进入地球 大气因摩擦生热燃烧发光，为流星现象。大流星 体未燃尽降落到地面为陨星。星云空间气体和微粒组成的星际云，体积、质量 大，密度小，形状不一亮度不等。星际物质恒星之间的物质，包
5、括星际气体、尘埃 磁场、宇宙线等。人造天体如人造卫星、宇航器（宇宙飞船）、空 间站等。,第一章 天体系统和天球,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,11,旋涡星系,仙女座大星云,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,12,太阳,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,13,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,14,二、天体系统,由互有引力联系的若干天体组成的集合体。,总星系（目前观测的宇宙部分）,银河系,河外星系,太阳系,恒星系统,地月系,行星-卫星系统,星系群星系团超星系团等,时间尺度：150亿年空间尺度：150亿光年,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,15,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,
6、16,河外星系,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,17,三、天球,1、天球概念 以观测者为中心，以任意长为半径的假想的球。 任何天体，不论多遥远，在天球上总有它的投影。,2、天球上的基本圈、点和坐标,地平圈,天顶,子午圈,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,18,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,19,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,20,作业：请画出极地、赤道地区天空星星的视运动情况。,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,21,赤道坐标系：（赤纬、时角）（赤纬、赤经） 24时黄道坐标系：（黄纬、黄经）地平坐标系：（高度、地平） 方位 P29-32,3、天球坐标,业精于勤,荒于嬉,行成
7、于思,毁于随,22,第二章 星座和四季星空,在晴朗的夜晚，仰首观看满天闪烁的繁星，探讨一下它们的来龙去脉，那是多么令人神往与着迷啊。“牛郎织女”、“七仙女下凡”等故事，是中国民间流传很广、很感人的关于星星的神话；而“王族星座”、“宝瓶与南鱼”和“室女”等，则是古希腊著名的星座神话故事,由于恒星的相互位置看起来是不变的，但随着地球的自转与公转，它们在不同的时候出现在天空的方位不同。当你晚上在野外迷失方向的时候，你可以找北极星。北极星在地球自转轴北极指的方向，它在正北天空。,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,23,北天极,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,24,一、星座（P68）,人们用想象的
8、线条将星星连接起来，构成各种图案，连同它们所在的天空区域，叫做星座。（1922年国际天文学会，规定全天有88个星座）,中国古代三垣（紫薇垣、太薇垣和天市垣）二十八宿（东方苍龙-青、北方玄武-黑、西方白虎-白、南方朱雀-红）,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,25,星图,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,26,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,27,黄道十二星座,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,28,星体 目视星等 绝对星等太阳 -26.7 4.8月球 -13 不适用（满月）金星 -4.6 不适用（最亮时）天狼星 -1.45 1.43（全天最亮恒星）织女星 0.03 0.5牛郎星 0.
9、77 2.19,二、星等,光度绝对星等亮度视星等,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,29,三、观察工具,活动星图,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,30,天球仪,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,31,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,32,注意：使用星图时，我们须要把星图高举，仰望。你可有留意，星图上的东西方向和普通地图相反。,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,33,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,34,四、四季星空,星空的变化,日变化不同时间，星座不同年变化四季星空不同,春季：参横斗转狮子怒吼银河回家双角东守,夏季：星斗满天银河纵贯天蝎南卧两斗想遥,秋季：星座搭接飞马腾空王族
10、耀眼仙马四角,冬季：热闹多姿猎户威武手牵两犬棒打金牛,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,35,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,36,实验：天球仪的使用和四季星空认识,实验目的：,熟悉天球仪的构造，了解天球的各种坐标和 天体的相对位置，学会在天球仪上求解一些 简单的天文学问题；2 . 利用天球仪，认识四季的星空。,按要求对天球仪进行方位、纬度、时间修整后，分别找出4月5日、7月5日、10月5日、1月5日晚上9点天空主要的星座分布大势，并找出著名的亮星。,实验二人一组，写出实验报告。要求写明实验名称、实验目的、仪器或工具、实验步骤和过程、实验体会和感受等，并二人签名。,业精于勤,荒于嬉,行成
11、于思,毁于随,37,第三章 恒星、星系,一、恒星概述,由于恒星离我们都相当遥远，所以对恒星的观测和研究比对太阳系内的天体研究要困难得多。但是，天文学家们经过一代一代人前仆后继的努力还是对恒星的结构、物理特性、化学成分、演化过程、运动规律和空间分布等，有了较为完整的认识。 在众多的恒星大家族中分别表现出高温、高压、超密态、强磁场和强辐射等许多极端的物理特性，在地球上都是不可想象的。,1、特点 远、动； 如比邻星人马座a星（4.2光年）（P-281）,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,38,十万年前,大熊星座（北斗七星）,现在,十万年后,恒星并不恒,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,39,2、
12、恒星的颜色和温度（了解-P-284）,夜晚的星空，粗看起来星星都是亮晶晶的，但仔细看来有的发红、有的发黄、有的发蓝、也有的发白。蓝色恒星表面温度在10000K以上，如参宿七、水委一和轩辕十四等。白色恒星表面温度在115007700 K，如天狼星、织女星、牛郎星、北落师门和天津四等。黄色恒星表面温度在60005000 K，如太阳、五车二和南门二等。红色恒星表面温度在36002600 K，如参宿四和心宿二等。,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,40,3、 恒星的形成和演化（P-301）,恒星的诞生(新生与婴儿期)主序带恒星的演化(青年与壮年期) 后主序带恒星的演化(老年期) 恒星的归宿(死亡),
13、业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,41,演化过程,分子云 2000K 原恒星（小质量） 棕矮星 X （大质量） 主序星 红巨星（大质量）超新星爆发（大质量）黑洞 （ 小质量） （小质量） 中子星 （大质量） 白矮星 红矮星 黑矮星,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,42,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,43,星际云,温度上升放出辐射,放出辐射,再压缩,压力下降,原恒星,星际云收缩为原恒星的示意图,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,44,主序星阶段（太阳在此阶段可维持100亿年）,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,45,紅巨星,热力与重力的抗争红巨星的终结会因质量的不同而有不同的结果
14、：质量为太阳三倍以下，会形成白矮星。 质量为太阳三倍以上，则形成超新星。,热力与重力的抗争,红巨星乃恒星的老年状态，恒星內部的核融合将氢结合成氦、氦合成碳、碳合成氧.直至产生铁后，便不能再进行核融合。核融合变少，恒星温度下降，使恒星收缩。收缩后，又因收缩产生热力，恒星再次膨胀。恒星就如此落入重力与热力的竞争中。后期因铁核增大，膨胀收缩的幅度上升，形成称为变星的光度脉动星体。,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,46,太阳,红超巨星,轨道,火星轨道,地球轨道,金星轨道,水星轨道,超巨星与类地行星轨道的相对大小,业精于勤,荒于嬉,行成于思,毁于随,47,白矮星,白矮星为小质量恒星的死亡方式。在红巨星阶段，气体层散发后，剩下的散发淡光的铁核，这就是白矮星。白矮温度很高，质量也大，一立方厘米约为十个人的质量量，大小如同地球。 白矮星最后会因能量散失(主要是光)而变为暗淡无光的黑矮星。,
