《论天体物理学及其对未来发展的重要作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论天体物理学及其对未来发展的重要作用（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、论天体物理学及其对将来发展的重要作用 1级物理班 黄健根 101摘要:天体物理学是应用物理学的技术、措施和理论，研究天体的形态、构造、化学构成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。 它分为：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天 体演化学等分支学科。此外,射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支。近年来，随着世界人口的不断增长，资源不断的消耗,人们的生存环境日益缩减，资源也更加匮乏。越来越多的国家将但愿寄托于地球外部的空间，这进一步增进了天体物理学的发展，理论天体物理学的发展紧密地依赖于理论物理学的进步，几乎理论物理学每一项重要突破，都会大
2、大推动理论天体物理学的迈进。二十世纪二十年代初量子理论的建立，使进一步分析恒星的光谱成为也许，并由此建立了恒星大气的系统理论。三十年代原子核物理学的发展，使恒星能源的疑问获得满意的解决,从而使恒星内部构造理论迅速发展；并且根据赫罗图的实测成果,确立了恒星演化的科学理论。核心词： 天体 银河系 特殊行星 星系集团 同位素 引力 原子核 等离子体 星系空间 引言：本学期开展了物理学史着门课程,陈教师给我们讲述了有关内容,如下是我对天体物理学及其对将来发展的重要作用的论述。 (一)天体物理学的有关简介从公元前129年古希腊天文学家喜帕恰斯目测恒星光度起，中间通过16伽利略使用光学望远镜观测天体，绘制
3、月面图,6565年惠更斯发现土星光环和猎户座星云,后来尚有哈雷发现恒星自行,到十八世纪赫歇耳开创恒星天文学,这是天体物理学的孕育时期。十九世纪中叶，三种物理措施分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究后来,对天体的构造、化学构成、物理状态的研究形成了完整的科学体系,天体物理学开始成为天文学的一种独立的分支学科。天体物理学是应用物理学的技术、措施和理论，研究天体的形态、构造、化学构成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。天体物理学分为：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天 体演化学等分支学科。此外,射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的
4、分支。运用理论物理措施研究天体的物理性质和过程的一门学科。18年基尔霍夫根据热力学规律解释太阳光谱的夫琅和费线断言在太阳上存在著某些和地球上同样的化学元素这表白可以运用理论物理的普遍规律从天文实测成果中分析出天体的内在性质是为理论天体物理学的开端。理论天体物理学的发展紧密地依赖于理论物理学的进步几乎理论物理学每一项重要突破都会大大推动理论天体物理学的迈进。二十世纪二十年代初量子理论的建立使进一步分析恒星的光谱成为也许并由此建立了恒星大气的系统理论。三十年代原子核物理的发展使恒星能源的疑问获得满意的解决从而使恒星内部构造理论迅速发展并且根据赫罗图的实测成果确立了恒星演化的科学理论。1爱因斯坦用广
5、义相对论分析宇宙的构造创立了相对论宇宙学。1929年哈勃发现了河外星系的谱线红移与距离间的关系后来人们运用广义相对论的引力理论来分析有关河外天体的观测资料摸索大尺度上的物质构造和运动这就形成了现代宇宙学。 对行星的研究是天体物理学的一种重要方面。近二十年来，对彗星的研究以及对星星及物质的分布、密度、温度、磁场和化学构成等方面的研究，都获得了重要成果。随着空间探测的进展，太阳系的研究又成为最活跃的领域之一。银河系有一、二千亿颗恒星,其物理状态千差万别。球状体、红外星、天体微波激射源、赫比格一阿罗天体,也许都是从星际云到恒星之间的过渡天体。特殊行星更是多种多样:造父变星的光变周期为150天，光变幅
6、为.12个星等；长周期变星的光变周期为9000天，光变幅为2.个星等；天琴座R型变星的光变周期为0.051.5天，光变幅不超过12个星等;金牛座 T型变星光变不规则，没有固定的周期;新星爆发时抛出大量物质，光度急骤增长几万到几百万倍;有的红巨星的半径比太阳半径大100倍以上；白矮星的密度为每立方厘米一百公斤到十吨,中子星密度更高达每立方厘米一亿吨到一千亿吨。河外星系与银河系属于同一天体层次。星系按形态大体分为五类：旋涡星系、棒旋星系、透镜型星系、椭圆星系、不规则星系。按星系的质量大小，又可分为矮星系、巨星系、超巨星系,它们的质量依次约为太阳的一百万到十亿倍、几百亿倍和万亿倍以上。同银河系同样，
7、星系也由恒星和气体构成三、五个、十来个、几十个以至成百上千个星系构成星系集团,称星系群、星系团。通过多种观测手段,人们的视野扩展到15亿光年的宇宙“深处”。这就是“观测到的宇宙”，或称为“我们的宇宙”，也就是总星系。研究表白,宇宙物质由化学元素周期表中近百种化学元素和289种同位素构成。在不同宇宙物质中发现了地球上不存在的矿物和分子。用物理学的技术和措施分析来自天体的电磁辐射,可得到天体的多种物理参数。根据这些参数运用物理理论来阐明发生在天体上的物理过程，及其演变是实测天体物理学和理论天体物理学的任务。天体物理学从研究措施来说，可分为实测天体物理学和理论天体物理学。前者研究天体物理学中基本观测
8、技术、 多种仪器设备的原理和构造，以及观测资料的分析解决,从而为理论研究提供资料或者检查理论模型。光学天文学是实测天体物理学的重要构成部分。后者则是对观测资料进行理论分析，建立理论模型,以解释多种天象。同步,还可预言尚未观测到的天体和天象。 天体物理学按照研究对象，可分为:太阳物理学太阳系物理学 恒星物理学 恒星天文学 星系天文学 宇宙学天体演化学（二)天体物理学对将来的重要影响 天体物理学的发展，促使天文观测和研究不断的浮现新成果和新发现。天体物理学的发展,促使天文观测和研究不断浮现新成果和新发现。1859年,基尔霍夫对太阳光谱的吸取线(即夫琅和费谱线)作出科学解释。她觉得吸取线是光球所发出
9、的持续光谱被太阳大气吸取而成的，这一发现推动了天文学家用分光镜研究恒星；8年，哈根斯用高色散度的摄谱仪观测恒星，证认出某些元素的谱线,后来根据多普勒效应又测定了某些恒星的视向速度;185年,皮克林一方面使用物端棱镜拍摄光谱，进行光谱分类。通过对行星状星云和弥漫星云的研究,在仙女座星云中发现新星。这些发现使天体物理学不断向广度和深度发展。 ,赫茨普龙在观测基本上将部分恒星分为巨星和矮星；19,罗素按绝对星等与光谱型绘制恒星分布图,即赫罗图；19，亚当斯和科尔许特发现相似光谱型的巨星光谱和矮星光谱存在细微差别，并确立用光谱求距离的分光视差法。 在天体物理理论方面，19，萨哈提出恒星大气电离理论,通
10、过埃姆登、史瓦西、爱丁顿等人的研究,有关恒星内部构造的理论逐渐成熟;938年，贝特提出了氢聚变为氨的热核反映理论,成功地解决了主序星的产能机制问题。 192年,哈勃在研究河外星系光谱时,提出了哈勃定律，这极大地推动了星系天文学的发展；931132年，央斯基发现了来自银河系中心方向的宇宙无线电波；四十年代,英国军用雷达发现了太阳的无线电辐射,从此射电天文蓬勃发展起来;六十年代用射电天文手段又发现了类星体、脉冲星、星际分子、微波背景辐射。 194年美国开始用火箭在离地面010公里高度处拍摄紫外光谱。157年,苏联发射人造地球卫星，为大气外层空间观测发明了条件。后来，美国、西欧、日本也相继发射用于观
11、测天体的人造卫星。目前世界各国已发射数量可观的宇宙飞行器,其中装有多种类型的探测器,用以探测天体的紫外线、x射线、射线等波段的辐射。从此天文学进入全波段观测时代.这些发现使天体物理学不断向广度和深度发展。 理论物理学中的辐射、原子核、引力、等离子体、固体和基本粒子等理论，为研究类星体、宇宙线、黑洞脉冲星、星际尘埃、超新星爆发奠定了基本。天体物理学的发展也进一步增进了理论物理学的发展,天体物理学对人类社会发展的重要性日益增长。世界各国对天体的研究越来越注重,改革开放以来，特别是近些年来,国内先后发射多种人造卫星涉及神舟系列卫星,嫦娥系列卫星等，对太阳系天体进行实地采样和分析,以及尚在努力摸索中的
12、引力波观测，目前有关天体的信息都来自电磁辐射。通过对辐射谱线的分析,可以得到有关天体表面温度、质量以及内部构造、地理状况等许多信息，还可以测量天体与地球的距离。多种各样的恒星，为研究恒星的形成和演化规律提供了样品。此外,天体上特殊的物理条件，在地球上往往并不具有,运用天体现象摸索物理规律,是天体物理学的重要职能。可以在外空间对特殊材料进行加工、合成,也可以在外空间进行生物变异解决，产生多种多样的物种,来提高人们生活质量。通过天体物理学，对多种天体进行研究，不仅使人们愈来愈进一步地理解宇宙的构造和演化规律，同步也促使物理学在揭示微观世界的奥秘方面获得进展,对将来发展有着十分重要的作用，几乎波及到
13、人类生活的各个方面。一方面,天体物理学对我们来说，可以较好地运用到物理问题的解决中，例如天体运动中非常出名的双星系统问题。行星环绕恒星做圆周运动,或者卫星绕行星做圆周运动时,万有引力作用的距离，刚好是行星(或卫星)圆周运动的轨道半径,但是在双星系统中的引力作用的距离与双星运动的轨道半径是不同的,双星系统中两星做圆周运动时的角速度和周期是一定相似的。通过这些信息，我们可以将双星系统简化为圆周运动的模型,从而计算出与此系统有关的万有引力,向心力，周期等物理量并通过这些物理量之间的转化和运算解决某些简朴的问题,如由双星运动引起的类似日食的食双星现象，粗略计算万有引力常量等等。此外，在研究天体物理学的
14、过程中，观测是一种必不可少的过程,因此在观测中用到的仪器也就成为了可以影响我们生活和学习的一大应用方向。天文望远镜是收集天体辐射并能拟定辐射源方向的天文观测装置，一般指有聚光和成像功能的天文光学望远镜。天文望远镜的发展和使用原理结合了光学和热学的诸多内容，从最早的伽利略式天文望远镜到现代大型光学望远镜，通过对透镜焦距的不断调节和其她光学套件的复杂组合，让我们有机会观测到更多的天文现象，因此可以说，天文望远镜的浮现和发展就是现代天文学的基本。同步，天体物理学还可以应用到许多其她有趣的方面。近年来十分受人关注的末日理论其实也与天体物理学有着密不可分的关系。某些星象学家觉得，将也许会浮现“天体重叠”
15、,太阳在天空中的线路将会穿过银河系的最中央,将会让地球处在更为强大的未知宇宙力量的牵引之下,会加速地球的消灭。但事实上，天体物理学的知识告诉我们，绝对不会浮现这种可怕的天体重叠现象，或者说只会浮现某些正常的天体现象。例如每年冬至时,从地球上看太阳，太阳看起来就像是处在银河系的中央。某些星象学家或许会对保存这种现象很兴奋，但对于科学家来说,这种现象毫无特别之处。它不会导致地球引力、太阳辐射、行星轨道等事物的变化，也不会对地球上的生命导致任何影响。没有任何奇怪之处。只有觉得世界即将面临末日的人才会把这些一般的天文现象看作是一种威胁。此外,有关世界末日的某些其她预言,如行星撞击地球,太阳风暴袭击等等，我们也可以用并不复杂的天体物理学知识对其加以驳斥。另一方面，地球目前正面临着能源匮乏问题，通过对外空间摸索,我们或许能找到新能源来缓和地球能源问题。热核聚变概念是在研究恒星能源时提出的。尚有，人们对外空间摸索,也是但愿能找到类地球环境，盼望地球人能搬到外空间生存，来解决人口爆炸问题。地球上浮现过许多次的UO，USO事件，世界各国都但愿能摸索到外星文明，彼此可以做进一步的交流，以此来解决地球上的许多问题。最后,通过天体物理学对外星进行摸索可以增进各个学科的发展。六十年代天文学的四大发现类星体、脉冲星、星际分子
