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1、第一章第一章天体及其研究方法天体及其研究方法第一节第一节天体及天体系统天体及天体系统第二节第二节获取天体信息的方法获取天体信息的方法第三节第三节天文望远镜天文望远镜第四节第四节天球和天球坐标天球和天球坐标第五节第五节恒星、星座和星图恒星、星座和星图第一节第一节 天体及天体系统天体及天体系统一、天体概念及主要天体一、天体概念及主要天体二、天体系统二、天体系统一、天体概念及主要天体一、天体概念及主要天体宇宙中所有的物质，统称天体。宇宙中所有的物质，统称天体。天体的天文学研究的对象。天体的天文学研究的对象。主要天体：主要天体：恒星恒星行星行星卫星卫星彗星彗星流星体流星体星云和星系（星云和星系（深空天
2、体深空天体）星际物质星际物质人造天体人造天体暗物质暗物质 恒星并非不动；恒星并非不动；由炽热的气体组成的仅是由炽热的气体组成的仅是恒星的大气，恒星内部不一恒星的大气，恒星内部不一定都有气体组成；定都有气体组成； 自身发光只是恒星演化史自身发光只是恒星演化史上某一阶段的现象上某一阶段的现象 指天空上除太阳系天体指天空上除太阳系天体（如行星、彗星或小行星）（如行星、彗星或小行星）或恒星天体之外，用肉眼或恒星天体之外，用肉眼难以见到，但用探测器可难以见到，但用探测器可获悉的弱暗星系等天体获悉的弱暗星系等天体（如（如M31等）等）二、天体系统二、天体系统第二节第二节 获取天体信息的方法获取天体信息的方
3、法一、电磁波一、电磁波二、宇宙线二、宇宙线三、引力子三、引力子一、电磁波一、电磁波电磁波是在真空或物质中通过传播电磁场的振动电磁波是在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。而传输电磁能量的波。任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物质，目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性，它既是现代的电磁波特性，它既是现代遥感探测遥感探测的依据，也的依据，也是人类通过电磁波是人类通过电磁波获取宇宙天体信息获取宇宙天体信息的主要方法的主要方法。教材教材P4电磁波的单位：电磁波的单位：1m=10-4c
4、m1=10-8cm大气窗口：大气窗口：指大气对电磁辐射吸收和散射很小的波段。指大气对电磁辐射吸收和散射很小的波段。光学窗口光学窗口：能透过可见光：能透过可见光红外窗口红外窗口：红外辐射主要由水分子所吸收，：红外辐射主要由水分子所吸收，只有很少部分能在地面观测只有很少部分能在地面观测射电窗口射电窗口：在射电波段有一个较宽的窗口。：在射电波段有一个较宽的窗口。遥感基础知识遥感基础知识二、宇宙射线二、宇宙射线宇宙线主要指来自宇宙的各种高能粒子流，主要包宇宙线主要指来自宇宙的各种高能粒子流，主要包括质子、括质子、a a粒子、电子、不稳定的中子和粒子、电子、不稳定的中子和 子等。子等。中微子质量虽极其微
5、小，但穿透本领很强。通过对中微子质量虽极其微小，但穿透本领很强。通过对中微子观测，人类可以获悉恒星内部热核反应的信中微子观测，人类可以获悉恒星内部热核反应的信息，但不易观测。息，但不易观测。三、引力波三、引力波在引力场中，由引力在引力场中，由引力波传播的载体，称为波传播的载体，称为引力子。人类通过对引力子。人类通过对它们进行研究，可以它们进行研究，可以间接得到天体的信息。间接得到天体的信息。四、其它四、其它“天外来客（如陨石）天外来客（如陨石）”、宇、宇航取样等，也是人类了解宇航取样等，也是人类了解宇宙天体的渠道。宙天体的渠道。仙后座计划：从宇宙大爆炸到人类仙后座计划：从宇宙大爆炸到人类从大爆
6、炸到太阳系从大爆炸到太阳系旅行到宇宙边缘旅行到宇宙边缘第三节第三节天文望远镜天文望远镜一、光学望远镜的原理与结构一、光学望远镜的原理与结构二、天文望远镜的光学性能二、天文望远镜的光学性能三、射电望远镜三、射电望远镜附录附录A.1.2P215-220天文望远镜的功能天文望远镜的功能收集光线收集光线：口径越大，光学质量越好，口径越大，光学质量越好，单位时间内收集的光线就越多单位时间内收集的光线就越多就能看到越暗和越远的天体就能看到越暗和越远的天体放大视角放大视角：焦距越长，焦面像越大：焦距越长，焦面像越大二者的关系二者的关系：焦比：焦比= =焦距焦距/ /口径口径焦比越大，像越大，越暗；焦比越大，
7、像越大，越暗； 光力弱光力弱焦比越小，像越小，越亮；焦比越小，像越小，越亮； 光力强光力强口径不变的情况下，像不能无限制放大，口径不变的情况下，像不能无限制放大，放大到一定程序，像的亮度就太暗，无放大到一定程序，像的亮度就太暗，无法看清也无法成像。这时就必需增大口法看清也无法成像。这时就必需增大口径，以提高光线收集率。径，以提高光线收集率。一个认识误区：一个认识误区：这台望远镜能放大多少倍这台望远镜能放大多少倍 ？对天文望远镜来说，放大率不是评价望对天文望远镜来说，放大率不是评价望远镜性能的指标。因为对不同亮度的天远镜性能的指标。因为对不同亮度的天体，可用的放大率相差非常大，所以放体，可用的放
8、大率相差非常大，所以放大率没有什么意义。大率没有什么意义。望远镜的主要指标：望远镜的主要指标：口径、焦距、光能量集中度口径、焦距、光能量集中度望远镜能用来做哪些事？望远镜能用来做哪些事？ 科普望远镜的功能远比专业望远镜丰富科普望远镜的功能远比专业望远镜丰富科普望远镜是全能选手、全科医生，专业望远镜是专业科普望远镜是全能选手、全科医生，专业望远镜是专业选手、专科医生。选手、专科医生。科普望远镜的功能非常多科普望远镜的功能非常多关键看使用是否得当关键看使用是否得当是否充分发挥它的功能。是否充分发挥它的功能。 科普望远镜常用来观测：科普望远镜常用来观测：太阳太阳：太阳投影像，看太阳像、太阳黑子、太阳
9、的临边：太阳投影像，看太阳像、太阳黑子、太阳的临边昏暗现象，加装日珥镜后，还能看到日珥和美丽的红色昏暗现象，加装日珥镜后，还能看到日珥和美丽的红色太阳；太阳；月亮月亮：看月亮全貌、月面细节如月海、月陆、环形山、：看月亮全貌、月面细节如月海、月陆、环形山、辐射纹等辐射纹等大行星大行星：土星、土星环、土卫、木星（条纹）、木卫、：土星、土星环、土卫、木星（条纹）、木卫、金星（相位）、火星（相位、亮度和大小的变化）金星（相位）、火星（相位、亮度和大小的变化）彗星彗星：观看彗星的细节特征。：观看彗星的细节特征。小行星小行星：它在视场里只是一个点：它在视场里只是一个点人造卫星如空间站、哈勃望远镜、人造卫星
10、如空间站、哈勃望远镜、GPSGPS星等等星等等恒星恒星：亮的恒星（颜色、亮度）、双星、聚星、变星：亮的恒星（颜色、亮度）、双星、聚星、变星深空天体深空天体：星云、星团、星系，需良好的天气：星云、星团、星系，需良好的天气/ /暗的天暗的天空背景空背景/ /优良的空气质量，在目镜里可看到美丽的亮星优良的空气质量，在目镜里可看到美丽的亮星云、星团、星系。第一次看到它们的任何人，都会觉得云、星团、星系。第一次看到它们的任何人，都会觉得星空真是很神奇！星空真是很神奇！一、光学望远镜的原理与结构一、光学望远镜的原理与结构1 1、折射望远镜、折射望远镜伽利略望远镜伽利略望远镜开普勒望远镜开普勒望远镜 折射望
11、远镜的缺点折射望远镜的缺点有色差现象以及难以增大口径有色差现象以及难以增大口径。物物物物镜镜镜镜目目目目镜镜镜镜正正正正立立立立虚虚虚虚象象象象凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜凹透镜凹透镜凹透镜凹透镜物物物物镜镜镜镜目目目目镜镜镜镜倒倒倒倒立立立立虚虚虚虚象象象象正正正正立立立立实实实实象象象象或或或或凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜伽利略望远镜折折射射望望远远镜镜寻星镜寻星镜寻星镜寻星镜主镜主镜主镜主镜主镜目镜主镜目镜主镜目镜主镜目镜折射望远镜折射望远镜寻星镜寻星镜寻星镜寻星镜主镜主镜主镜主镜主镜目镜主镜目镜主镜目镜主镜目镜导星镜导星镜导星镜导星镜导星镜：导星镜：焦距长视场小焦距长视
12、场小寻星镜：寻星镜：焦距短放大率不高焦距短放大率不高用投影法观察太阳清晰安全用投影法观察太阳清晰安全 用投影法观察太阳时：在用投影法观察太阳时：在用投影法观察太阳时：在用投影法观察太阳时：在短焦距短焦距短焦距短焦距目镜目镜目镜目镜前加前加前加前加短短短短节圈，在节圈，在节圈，在节圈，在长焦距目镜长焦距目镜长焦距目镜长焦距目镜前加前加前加前加长长长长节圈。节圈。节圈。节圈。目镜节圈目镜节圈 2009 2009 2009 2009年是太阳黑子活动的异年是太阳黑子活动的异年是太阳黑子活动的异年是太阳黑子活动的异常少，日面几乎没有黑子，而常少，日面几乎没有黑子，而常少，日面几乎没有黑子，而常少，日面几
13、乎没有黑子，而2011201120112011年为峰年年为峰年年为峰年年为峰年 。20032003年年年年5 5月月月月2929日日日日20022002年年年年8 8月月月月2121日日日日2 2 2 2、反射望远镜、反射望远镜、反射望远镜、反射望远镜牛顿式牛顿式牛顿式牛顿式卡塞格林式卡塞格林式卡塞格林式卡塞格林式凹凹凹凹面面面面镜镜镜镜平面镜平面镜平面镜平面镜物物物物镜镜镜镜凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜目目目目镜镜镜镜物物物物镜镜镜镜凹面镜凹面镜凹面镜凹面镜凸凸凸凸面面面面镜镜镜镜目镜目镜目镜目镜凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜物镜的焦距比望远物镜的焦距比望远物镜的焦距比望远物镜的焦距比望远镜的长度大得
14、多！镜的长度大得多！镜的长度大得多！镜的长度大得多！牛顿式反射望远镜牛顿式反射望远镜寻星镜寻星镜寻星镜寻星镜主反射镜主反射镜主反射镜主反射镜主镜目镜主镜目镜主镜目镜主镜目镜反反射射望望远远镜镜极极极极 轴轴轴轴北极星北极星北极星北极星 平衡配重平衡配重平衡配重平衡配重跟踪马达跟踪马达跟踪马达跟踪马达北北京京天天文文台台反反射射望望远远镜镜主镜直径为主镜直径为主镜直径为主镜直径为 2.16 2.16 米米米米2020世纪世纪世纪世纪7070年代成年代成年代成年代成我国目前最大的反射望远镜我国目前最大的反射望远镜设在云南天文台，通光直径米设在云南天文台，通光直径米设在云南天文台，通光直径米设在云南
15、天文台，通光直径米 20072007年年年年5 5月月月月1212日，作日，作日，作日，作为我国七大为我国七大为我国七大为我国七大天文工程之天文工程之天文工程之天文工程之一的丽江高一的丽江高一的丽江高一的丽江高美古美古美古美古 2.42.4米米米米望远镜于云望远镜于云望远镜于云望远镜于云南落成。南落成。南落成。南落成。 3 3 3 3、折反射望远镜、折反射望远镜、折反射望远镜、折反射望远镜球面镜球面镜马克苏托夫望马克苏托夫望马克苏托夫望马克苏托夫望远镜光学系统远镜光学系统远镜光学系统远镜光学系统弯月透镜弯月透镜弯月透镜弯月透镜焦焦焦焦平平平平面面面面特点特点视场大、消球差视场大、消球差表面镀铝
16、膜的凹面镜的形状是球面的一部分，使恒表面镀铝膜的凹面镜的形状是球面的一部分，使恒星的像不会是一个清晰的光点，球面反射镜的这一星的像不会是一个清晰的光点，球面反射镜的这一缺陷称球差。缺陷称球差。马克苏托夫的改正镜是一个弯月形透镜。马克苏托夫的改正镜是一个弯月形透镜。导星镜导星镜导星镜导星镜1200mm1200mm口径折反射望远镜口径折反射望远镜ORION127-1500（卡马）（卡马）望远镜望远镜u口径口径127mm焦距焦距1500mmu赤道式跟踪。赤道式跟踪。u镜筒短，携带方便。镜筒短，携带方便。u但采用但采用卡塞格林卡塞格林式折反射式折反射原理，焦距长。原理，焦距长。u有有马克苏托夫马克苏托夫弯月透镜比弯月透镜比实际口径实际口径光通量大。光通量大。u光学设计合理，机械传动光学设计合理，机械传动精密可靠。精密可靠。u口径口径180mm焦距焦距2700mmu有有HEQ5pro赤道仪跟踪。赤道仪跟踪。u镜筒短，携带方便。镜筒短，携带方便。u但采用但采用卡塞格林卡塞格林式折反射原式折反射原理，焦距长。理，焦距长。u有有马克苏托夫马克苏托夫弯月透镜比弯月透镜比实实际口径际口径光通量大。光通量大
