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1、现代天文学与诺贝尔物理学奖 讲授提纲 二，天球、星座和坐标系 1，星座和恒星命名 2，地球的自转、公转和天体的视运动 3，四季星空 4，天球坐标 （讨论：“ 星座文化”）,1，星座和恒 星命名,星座是什么？ 星座是人们为了观测研究方便 把星空的人为划分为若干区域 古人划分星空形成风格各异 的星座文化 公元前3000年左右 古巴比伦人把星空中亮星连起来 勾画成牛、羊、蝎子等形象,中国古代：分为四大区，二十八宿 我国古代神话中28个神仙 古希腊人：希腊神话中的人物 或动物来为星座命名，共40多个。,距离极其悬殊 月球：38.4万千米 金星：4100万千米 日地距离：15000万千米 冥王星：40倍
2、日地距离,星座不是有机整体 星座只是某一方向范围内 所有天体的集合 银河系中的恒星、星云 河外星系、类星体 在同一个星座内的天体的距离 极其悬殊.,最近的恒星是半人马座的比邻星 距离地球4.3光年 牛郎星：6光年， 织女星：25光年， 北极星：680光年 银河系中最远的恒星：8万光年,最近的星系（大、小麦哲伦星云） 16万和19万光年 仙女星系：2200万光年 远距离星系：几亿光年上百亿光年,星座和恒星名字 古希腊人：分成48个星座， 主要是北天的恒星 1928年，国际天文学联合会 把全天分为88个星座，其中沿用 了很多希腊人起的名字 各个星座大小不同，星数差别很大,神话人物类：仙女座，仙王座
3、， 武仙座，猎户座， 动物类： 大熊座，小熊座， 金牛座，杜鹃座； 仪器用具类：罗盘座， 时钟座，圆规座，六分仪座， 显微镜座，望远镜座 （为什么有现代仪器名的星座？）,千亿颗恒星如何取名 我国古代给一些亮星起的名字 天狼、北斗、大角、牛郎、织女、造父 国际命名方法： 不能重名又要便于记忆 姓：星座名 名：该星座中的星以亮度排队 以希腊字母, 例如：小熊座（北极星）,希腊字母24个， 故只能给2112颗星命名 在希腊字母用完后 接着再用阿拉伯 数字继续排 如小熊座6星， 大熊座56星等,其它命名 星云和梅西叶天体（M天体） 射电源、X射线源、射线源、 红外源、紫外源 超新星和超新星遗迹 脉冲星
4、和类星体 河外星系（星表） 最普通的命名法：名字位置 如脉冲星：PSR113316,2，地球的自转 和公转,地球从西往东自转 太阳东升西落 星空也东升西落 只有北极星例外 天上的群星都绕北极星 画出一个个大小不等圆圈,地球自转 天体的 周日视运动 整个星空绕 一条轴线旋转 （地球自转 轴） 天轴 北极星,北极星变迁的原因 地轴进动 地球是椭球体，并斜着身子绕太阳公转 太阳和月球的引力对地球赤道隆起的部 分产生一个力矩，导致地球自转轴绕黄极 作缓慢的圆锥运动（黄极是地球轨道平面 的法线方向） 约2.6万年绕黄极转一周,地 轴 的 进 动,26000年 绕一圈 5000多年 后仙王座 星 1200
5、0年 后织女星 变为北极 星,地球的公转 我们坐在快速行驶的火车上可以从 路旁景物迅速地后退判断火车在运动。 地球在轨道上运动，如果两旁有各 种景物，我们也可以判断地球在运动。 但地球的近处没有任何景物。只有远 处的星空可以作为参照物。,恒星离我们太远，长时间观测才 会发现它们位置的变化。 星空的四季变化是地球公转的最 重要证据。,3，四季星空,四季星空 在地球上只能看见背着太阳 方向的天空中的恒星。 地球绕太阳的公转导致星空 也随季节的变化而不同。,四季星空 春夜大熊追小熊， 夏夜牛郎会织女， 秋夜仙女拜仙后， 冬夜猎户斗金牛。,春季星空 小熊座 星是北极星 大熊座，大熊星座中有北斗七星，
6、顺着斗勺边缘上两颗星的联线 可找到北极星 狮子座 头部由六颗星组成 狮子座流星雨,寻找 北极星 小熊座 的星 （其7颗 星较暗）,狮子座流星雨 99年热点天象（流星雨暴） 并非来自狮子座，是辐射点 彗星喷发或分裂的流星群物质散布 在其轨道上，每当地球穿越彗星轨道 时，就发生流星雨。 每年11月17日左右，地球穿越狮子座 流星群（坦普尔塔特尔彗星轨道） 33年出现一次流星雨暴，原因是这个 彗星的周期是33年,夏季星空 银河横跨天空 天鹰座 牛郎星 在银河的东岸 天琴座 织女星 在银河的西岸 天鹅座 在银河中 形如大“ 十”字 天鹅座X-1（X射线源）,银河 天琴座 织女星 天鹰座 牛郎星,天琴座
7、,天鹰座,天鹅座X-1（X射线源） 在双星系统中找黑洞， 黑洞看不见 但可以感觉到它的存在 双星观测可以估计伴星质量 天鹅座X-1是密近双星 质量大于5.5太阳质量 是黑洞的最可能候选者,秋季星空 仙后座 有五颗相当明亮的恒星 排列成拉丁字母 W 的形状 W字开口的一面正对着北极星 仙女座 肉眼可见 仙女座大星云是人类认识 的第一个银河系以外的星系,仙女座大星云是人类认识 的第一个银河系以外的星系 1920年美国科学院“ 宇宙尺度”大辩论 银河系和旋涡星云的大小 仙女座大星云是否在银河系之外？ 1923年哈勃证实仙女座的距离 为90万光年，远在银河系之外 （银河系只有10万光年大小）,寻找 北
8、极星 仙后座 （右） 仙王座 （左）,冬季星空 猎户座 有三颗亮星，好比猎人的腰带 主星是红超巨星 大犬座 天狼星，全天最亮的恒星 双星系统，伴星是第一颗白矮星 金牛座 昴星团有七颗主要亮星 蟹状星云和脉冲星 1054年超新星爆发的遗迹,猎户座 蓝色星多 年轻的热星 一个旋臂上 恒星诞生的地方 保育院,看星图 星图种类類繁多 星图上的南北方向和 普通地图相反 使用地图時，平放在地上 使用星图時， 須要把星图 高舉過頭，抬头看星空,黄道十二宫和 “ 星座文化”,太阳在天球上的视运动 黄道 黄道面,黄道十二宫 太阳视运动经过12个星座 称十二宫，大约每个月经过一宫 （12个星座大小不同，12个宫则
9、 平均占30度） 春 夏 秋 冬 1, 双鱼宫 4, 双子宫 7, 室女功 10, 人马宫 2, 白羊宫 5, 巨蟹宫 8, 天秤宫 11, 摩羯宫 3, 金牛宫 6, 狮子宫 9, 天蝎宫 12, 宝瓶宫,星座能决定人的性格和命运吗？ 星座书幸运星座年 人出生的月份对应一个星座 每个人都有一个星座 （认识12个星座） “ 星象学家”： 不同星座能够决定人的不同性格、 一生机遇和机缘。,不同星座对人会产生不同 的影响吗？ 天体的辐射对地球的影响： 太阳最大， 其它恒星和星系的影响微乎其微！ （毫央斯基：1mJy=10-29瓦/米2赫兹）,英国Jodrell Bank 射电天文台 展览会：桌上放
10、一迭白纸 要求参观者拿一张 纸的背面写道： “ 你付出的能量比全世界 射电望远镜在其全部历史中 所接收的能量还多” 太阳系外的天体提供给地球的 能量微乎其微！,引力可能产生影响 引力影响：月球最大 都是和距离的平方成反比！ 恒星和星系，距离我们太遥远了， 对地球的影响接近于零 撞击地球 彗星、小行星、陨星等撞击地球,4，天球坐标系 （怎样确定天体的位置？）,借鉴地球的经纬度 基本点 ：北极、 南极 基本圈：赤道、 纬圈 经圈、本初经圈 纬度 、经度,地球 纬度 经度 本初子午线 格林尼治 天文台 赤道 南极 北极,纬度：从赤道面起算 到北极090o 到南极090o 经度：从本初经圈起算 （通过
11、格林尼治天文台） 向东方向，东经0180o 向西方向，西经0180o 北京东经116度22分 北纬39度58分,天球 1，用肉眼或望远镜看天体，分不清它 们的远近，好象是镶嵌在无穷远处的 球面上 一个虚拟的天球！ 2，天球是以地球为中心，但这仅仅 是一种方法，用起来方便,3，太阳和太阳系的行星在天球上的视 运动 4，恒星也在运动（自行），短时期不 会明显看出恒星在天球上的相对位置 发生变化 可以认为恒星固定在天球上,天体在天球面上的投影,天体位置：观测者和 天体的联线 与天球的交点 视运动：天体在天球 球面上的运动,天球坐标系 1，赤道坐标系 地球赤道，北极、南极 2，地平坐标系 地平面，天顶
12、、天底 3，黄道坐标系 地球绕太阳运动轨道平面，黄极 4，银道坐标系 银道面，银极,优越的赤道坐标系 英国著名学者李约瑟评价： 现代国际通用的是中国古代的赤道坐标系，而不是希腊古代的黄道坐标系。 坐标值不随时间变化，也不受观测点 地理位置的影响，可唯一确定恒星在天球上的位置。,赤道坐标系 天球 天赤道 南天极 北天极,赤道坐标系 基本圈： 赤道、纬圈、经圈 基本点： 北天极（南天极） 春分点 赤纬 赤经 春分点是什么？,春分点,春分点,春分点,秋分点,黄道面,赤道面,23.50,冬至点,夏至点,春分点 地球轨道 面（黄道 面）和赤 道面的交 点,赤道 坐标系 子午圈 春分点 时角 地平圈 赤道
13、 天极,春分点,子午线 通过观 测者天 顶和南 北极的 大圆,赤道坐标系 天体M的赤纬从天赤道起算 赤经从春分点起算， 逆时针 时角从子午圈起算， 顺时针,赤经参考点：春分点 赤道面和黄道面在天球上 相交的两点（春分点和 秋分点） 春分点在天球上的视位置 和恒星一样 也作周日运动， 所以与恒星的距离不变 坐标值不随时间变化 ，和观测 地位置无关,地平坐标系 地平圈 子午圈 天顶和天底 南点、北点 地平高度h 方向角A,z,地平坐标系 地平高度h（或天顶距z） 方向角A 从南点起算，向西0180o 向东0-180o 优点： 参照物是地平圈，容易测定 缺点： 坐标值不断变化,L：地理纬度,黄道坐标
14、系 基本圈：黄道、黄经圈、黄纬圈 基本点：北黄极、南黄极 坐标原点：春分点 黄经：从春分点到过天体的黄经圈 计算0360o（） 黄纬：从黄道到过天体的黄纬圈 (),银道坐标系 基本圈：银道、银经圈、银纬圈 基本点：北银极、南银极 银经：银河中心方向（人马座） 起算 l（0360o) (老的是从银道和天赤道在天球上相交 两点的升交点起算） 银纬：从银道到过天体的银纬圈 b (090,0-90),在地球上某处观测天体 有没有永远不落 的天体？ 有没有永远不升起 的天体？,在地球的北极： 地平圈与天赤道平行 所有天体的周日平行圈 与地平圈和天赤道平行 所有的北天的天体 都围绕着北极星转圆圈 不会落到
15、地平圈之下 所有的南天的天体都看不到,在地球北极 永不落的星 （拱极星） 天顶和北天极 一致 地平圈和赤道 圈一致,在地球赤道地区： 地平圈与天赤道垂直 所有天体的周日平行圈 都与地平圈垂直 没有永远不会落到 地平线以下的星 也没有永不升起的星星 南天和北天的天体都可以观测,在其它纬度地区： 既有拱极星 也有永不升起的星 还有有升有落的星 由赤纬与 当地地理纬度决定,中纬度地区,本章要求 1，星座的由来，记住4个星座的特征。 2，地球自转和公转的观测证据是什 么？ 3，天球是什么？ 4，天球赤道坐标系。 思考讨论 1，星座能决定人的性格和命运吗？,作业： 观看天文知识VCD（1）探索太 阳系（2）神秘火星的过去、现在和 未来，就某一问题进行归纳总结， 或发表感想或评论。（约200字）,
