作业帮想知道天文方面的知识
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：语文作业 时间：2024/11/05 18:52:06
想知道天文方面的知识
天文学是观察和研究宇宙间天体的学科,它研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化,是自然科学中的一门基础学科.天文学与其他自然科学的一个显著不同之处在於,天文学的实验方法是观测,通过观测来收集天体的各种信息.因而对观测方法和观测手段的研究,是天文学家努力研究的一个方向.在古代,天文学还与历法的制定有不可分割的关系.现代天文学已经发展成为观测全电磁波段的科学. 天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代.远古时代,人们为了指示方向、确定时间和季节,而对太阳、月亮和星星进行观察,确定它们的位置、找出它们变化的规律,并据此编制历法.从这一点上来说,天文学是最古老的自然科学学科之一. 仰望天际是人类的基础行为. 古时候,人们通过用肉眼观察太阳、月亮、星星来确定时间和方向,制定历法,指导农业生产,这是天体测量学最早的开端.早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学.从 天文图片
十六世纪中期哥白尼提出日心体系学说开始,天文学的发展进入了全新的阶段.此前包括天文学在内的自然科学,受到宗教神学的严重束缚.哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚,并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学,向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展. 十八、十九世纪,经典天体力学达到了鼎盛时期.同时,由于分光学、光度学和照相术的广泛应用,天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展,诞生了天体物理学. 二十世纪现代物理学和技术高度发展,并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地,使天体物理学成为天文学中的主流学科,同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展,人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度. 天文学就本质上说是一门观测科学.天文学上的一切发现和研究成果,离不开天文观测工具——望远镜及其后端接收设备.在十七世纪之前,人们尽管已制作了不少天文观测仪器,如中国的浑仪、简仪,但观测工作只能靠肉眼.1608年,荷兰人李波尔赛发明了望远镜,1609年伽里略制成第一架天文望远镜,并作出许多重要发现,从此天文学跨入了用望远镜时代.在此后人们对望远镜的性能不断加以改进,以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率.1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波,开创了射电天文学.1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜.之后,随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高,射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献.二十世纪后50年中,随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入,天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段,形成了多波段天文学,并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段,天文学发展到了一个全新的阶段.而在望远镜后端的接收设备方面,十九世纪中叶,照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测,对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用,可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科. 人类很早以前就想到太空畅游一番了.1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园.花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车,然后车身剧烈摇晃,最后登上一个月亮模型. 同一年,莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒,同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章.他在文内演算,一枚导弹要克服地球引力就必须以1．8万英里的时速飞行.他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭. 50年代,有一个公认的基本思想是,哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站,它迟早就能控制整个地球.冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行.他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站.他说：“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行,那么人们就能认识到,这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位. 1961年,加加林成为进入太空的第一人.俄国人用他说明,在天上飞来飞去的并不是天使,也不是上帝.美国约翰·肯尼迪竞选的口号是“新边疆”.他解释说：“我们又一次生活在一个充满发现的时代.宇宙空间是我们无法估量的新边疆.”对肯尼迪来说,苏联人首先进入宇宙空间是“多年来美国经历的最惨痛的失败”.唯一的出路是以攻为守.1958年美国成立了国家航空航天局,并于同年发射了第一颗卫星“探险者”号.1962年约翰·格伦成为进入地球轨道的第一位美国人. 许多科学家本来就对危险的载人太空飞行表示怀疑,他们更愿意用飞行器来探测太阳系. 而美国人当时实现了突破：三名宇航员乘“阿波罗号”飞船绕月球飞行.在这种背景下,计划在1969年1月实现的两艘载人飞船的首次对接具有特殊的意义. 20世纪的80年代,苏联的第三代空间站“和平”号轨道站使其航天活动达到高峰,都让美国人感到眼热.“和平”号被誉为“人造天宫”,1986年2月20日发射上天,是迄今人类在近地空间能够长期运行的唯一载人空间轨道站.它与其相对接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体”舱、“光谱”舱、“自然”舱等舱室形成一个重达140吨、工作容积400立方米的庞大空间轨道联合体.在这一“太空小工厂”相继考察的俄罗斯和外国宇航员有106名,进行的科考项目多达2.2万个,重点项目600个. 在“和平”号进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间.延长人在空间的逗留时间是人类飞出自己的摇篮地球、迈向火星等天体最为关键的一步,要解决这一难题需克服失重、宇宙辐射及人在太空所产生的心理障碍等.俄宇航员在这方面取得重大进展,其中宇航员波利亚科夫在“和平”号上创造了单次连续飞行438天的纪录,这不能不被视为20世纪航天史上的一项重要成果.在轨道站上进行了诸如培养鹌鹑、蝾螈和种植小麦等大量的生命科学实验. 如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站,国际空间站则属于第四代空间站了.国际空间站工程耗资600多亿美元,是人类迄今为止规模最大的载人航天工程.它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物,又是当前美俄合作的结果,从侧面折射出历史的一段进程. 国际空间站计划的实施分3个阶段进行.第一阶段是从1994年开始的准备阶段,现已完成.这期间,美俄主要进行了一系列联合载人航天活动.美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行,训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力；第二阶段从1998年11月开始：俄罗斯使用“质子－K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道.它还担负着一些军事实验任务,因此该舱只允许美国宇航员使用.实验舱的发射和对接的完成,将标志着第二阶段的结束,那时空间站已初具规模,可供3名宇航员长期居住；第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空.当这些舱室与空间站对接后,则标志着国际空间站装配最终完成,这时站上的宇航员可增至7人. 美国、俄国等15国联手建造国际空间站,预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来.不过,几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求.“路漫漫其休远兮,吾将上下而求索”,人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心.1998年11月,人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程,这似乎在告诉人类：照此下去,征服太空不是梦.
编辑本段天文学概况
天文和气象不同,它的研究对象是地球大气层外各类天体的性质和天体上发生的各种现象——天象,而气象研究的对象是地球大气层内发生的各种现象——气象. 天文学所研究的对象涉及宇宙空间的各种物体,大到月球、太阳、行星、恒星、银河系、河外星系以至整个宇宙,小到小行星、流星体以至分布在广袤宇宙空间中的大大小小尘埃粒子.天文学家把所有这些物体统称为天体.地球也是一个天体,不过天文学只研究地球的总体性质而一般不讨论它的细节.另外,人造卫星、宇宙飞船、空间站等人造飞行器的运动性质也属于天文学的研 天文图片
究范围,可以称之为人造天体. 宇宙中的天体由近及远可分为几个层次：(1)太阳系天体：包括太阳、行星（包括地球）、行星的卫星（包括月球）、小行星、彗星、流星体及行星际介质等.(2)银河系中的各类恒星和恒星集团：包括变星、双星、聚星、星团、星云和星际介质.(3)河外星系,简称星系,指位于我们银河系之外、与我们银河系相似的庞大的恒星系统,以及由星系组成的更大的天体集团,如双星系、多重星系、星系团、超星系团等.此外还有分布在星系与星系之间的星系际介质. 天文学还从总体上探索目前我们所观测到的整个宇宙的起源、结构、演化和未来的结局,这是天文学的一门分支学科——宇宙学的研究内容.天文学按照研究的内容还可分为天体测量学、天体力学和天体物理学三门分支学科. 天文学始终是哲学的先导,它总是站在争论的最前列.作为一门基础研究学科,天文学在不少方面是同人类社会密切相关的.时间、昼夜交替、四季变化的严格规律都须由天文学的方法来确定.人类已进入空间时代,天文学为各类空间探测的成功进行发挥着不可替代的作用.天文学也为人类和地球的防灾、减灾作着自己的贡献.天文学家也将密切关注灾难性天文事件——如彗星与地球可能发生的相撞,及时作出预防,并作出相应的对策.
编辑本段天文坐标
“天文坐标”是天文学专有名词.来自中国天文学名词审定委员会审定发布的天文学专有名词中文译名,词条译名和中英文解释数据版权由天文学名词委所有.
编辑本段太阳系
（注：在2006年8月24日于布拉格举行的第26界国际天文联会中通过的第5号决议中,冥王星被划为矮行星,并命名为小行星134340号,从太阳系九大行星中被除名.所以现在太阳系只有八大行星.文中所有涉及“九大行星”的都已改为“八大行星”.） 太阳系（solar system）是由太阳、8颗大行星、66颗卫星以 太阳系
及无数的小行星、彗星及陨星组成的. 行星由太阳起往外的顺序是：水星（Mercury）、金星（Venus）、地球（Earth）、火星（Mars）、木星（Jupiter）、土星（Saturn）、天王星（Uranus）和海王星（Neptune）. 离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星（terrestrial planets）.宇宙飞船对它们都进行了探测,还曾在火星与金星上着陆,获得了重要成果.它们的共同特征是密度大（大于3.0克/立方厘米）、体积小、自转慢、卫星少、主要由石质和铁质构成、内部成分主要为硅酸盐（silicate）并且具有固体外壳. 离太阳较远的木星、土星、天王星及海王星称为类木行星（jovian planets）.宇宙飞船也都对它们进行了探测,但未曾着陆.它们都有很厚的大气圈、主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成、质量和半径均远大于地球,但密度却较低,其表面特征很难了解,一般推断,它们都具有与类地行星相似的固体内核. 在火星与木星之间有100000个以上的小行星（asteroid）（即由岩石组成的不规则的小星体）.推测它们可能是由位置界于火星与木星之间的某一颗行星碎裂而成的,或者是一些未能聚积成为统一行星的石质碎块.陨星存在于行星之间,成分是石质或者铁质星. 距离(AU),半径(地球),质量(地球),轨道倾角(度),轨道偏心率,倾斜度,密度(g/cm3) 太 阳,0 ,109 ,332,800 ,--- ,--- ,--- ,1.410 水 星 ,0.39 ,0.38 ,0.05 ,7 ,0.2056 ,0.1° ,5.43 金 星 ,0.72 ,0.95 ,0.89 ,3.394 ,0.0068 ,177.4° ,5.25 地 球 ,1.0 ,1.00 ,1.00, 0.000 ,0.0167 ,23.45° ,5.52 火 星 ,1.5, 0.53, 0.11 ,1.850 ,0.0934, 25.19° ,3.95 木 星 ,5.2 ,11.0 ,318 ,1.308 ,0.0483 ,3.12° ,1.33 土 星 ,9.5, 9.5 ,95 ,2.488 ,0.0560 ,26.73° ,0.69 天王星 ,19.2, 4.0 ,17 ,0.774 ,0.0461 ,97.86° ,1.29 海王星 ,30.1 ,3.9 ,17 ,1.774 ,0.0097 ,29.56° ,1.64 行星离太阳的距离具有规律性,即从离太阳由近到远计算,行星到太阳的距离（用a表示）a=0.4+0.3*2n-2（天文单位）其中n表示由近到远第n个行星（详见上表） 地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的自转周期为12小时到一天左右,但水星、金星自转周期很长,分别为58.65天和243天,多数行星的自转方向和公转方向相同,但金星则相反. 除了水星和金星,其它行星都有卫星绕转,构成卫星系. 在太阳系中,现已发现1600多颗彗星,大致一半彗星是朝同一方向绕太阳公转,另一半逆向公转的.彗星绕太阳运行中呈现奇特的形状变化. 太阳系中还有数量众多的大小流星体,有些流星体是成群的,这些流星群是彗星瓦解的产物.大流星体降落到地面成为陨石. 太阳系是银河系的极微小部分,太阳只是银河系中上千亿个恒星中的一个,它离银河系中心约8.5千秒差距,即不到3万光年.太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动.可见,太阳系不在宇宙中心,也不在银河系中心. 太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团小云塌缩而成的,它的寿命约为100亿年.
编辑本段宇宙航天
宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称. 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中. 千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的.直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的. 在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸. 大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的. 然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西? “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的. 大爆炸理论 （big-bang cosmology）现代宇宙系中最有影响的一种学说,又称大爆炸宇宙学.与其他宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实.它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史.在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化.这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发.根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上.物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡.宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质.但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降.当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的.温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）.宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核.当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙.大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实： （1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年.各种天体年龄的测量证明了这一点. （2）观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比.如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映. （3）在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%.用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦.而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实. （4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度.大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言,今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度.1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度约为3K. 此外还有稳恒态宇宙学,等级式宇宙学,反物质宇宙学,暴胀宇宙学.
编辑本段著名天文学家
波兰天文学家、日心说的创立者哥白尼(1473-1543). 1572超新星发现者、星图专家第谷(1546-1601). 制成第一架天文望远镜的意大利天文学家伽利略(1564-1642). 德国著名天文学家开普勒(1571-1630). 发明反射式望远镜的著名物理学家牛顿(1642-1727). 著名土卫的发现者乔治·卡西尼(1625-1712). 英国天文学家哈雷(1656-1742). 法国天文学家梅西耶(1730-1817). 天王星的发现者、英国天文学家威廉·赫歇耳(1738-1822). 美国天文学家埃德温·哈勃(1889-1953). 著名物理学家爱因斯坦(1879-1955). 射电天文学的奠基人、从事无线电工作的美国工程师央斯基. 天文学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(1910-1995).
编辑本段天文望远镜
折射式望远镜 1608年,荷兰眼镜商人李波尔赛偶然发现用两块镜片可以看清远处的景物,受此启发,他制造了人类历史第一架望远镜. 1609年,伽利略制作了一架口径4.2厘米,长约1.2米的望远镜.他是用平凸透镜作为物镜,凹透镜作为目镜,这种光学系统称为伽利略式望远镜.伽利略用这架望远镜指向天空,得到了一系列的重要发现,天文学从此进入了望远镜时代. 1611年,德国天文学家开普勒用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜,使放大倍数有了明显的提高,以后人们将这种光学系统称为开普勒式望远镜.现在人们用的折射式望远镜还是这两种形式,天文望远镜是采用开普勒式. 需要指出的是,由于当时的望远镜采用单个透镜作为物镜,存在严重的色差,为了获得好的观测效果,需要用曲率非常小的透镜,这势必会造成镜身的加长.所以在很长的一段时间内,天文学家一直在梦想制作更长的望远镜,许多尝试均以失败告终. 1757年,杜隆通过研究玻璃和水的折射和色散,建立了消色差透镜的理论基础,并用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色差透镜.从此,消色差折射望远镜完全取代了长镜身望远镜.但是,由于技术方面的限制,很难铸造较大的火石玻璃,在消色差望远镜的初期,最多只能磨制出10厘米的透镜. 十九世纪末,随着制造技术的提高,制造较大口径的折射望远镜成为可能,随之就出现了一个制造大口径折射望远镜的高潮.世界上现有的8架70厘米以上的折射望远镜有7架是在1885年到1897年期间建成的,其中最有代表性的是1897年建成的口径102厘米的叶凯士望远镜和1886年建成的口径91厘米的里克望远镜. 折射望远镜的优点是焦距长,底片比例尺大,对镜筒弯曲不敏感,最适合于做天体测量方面的工作.但是它总是有残余的色差,同时对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害.而巨大的光学玻璃浇制也十分困难,到1897年叶凯士望远镜建成,折射望远镜的发展达到了顶点,此后的这一百年中再也没有更大的折射望远镜出现.这主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜,并且,由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显,因而丧失明锐的焦点. 反射式望远镜 第一架反射式望远镜诞生于1668年.牛顿经过多次磨制非球面的透镜均告失败后,决定采用球面反射镜作为主镜.他用2.5厘米直径的金属,磨制成一块凹面反射镜,并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45o角的反射镜,使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90o角反射出镜筒后到达目镜.这种系统称为牛顿式反射望远镜.它的球面镜虽然会产生一定的象差,但用反射镜代替折射镜却是一个巨大的成功. 詹姆斯·格雷戈里在1663年提出一种方案：利用一面主镜,一面副镜,它们均为凹面镜,副镜置于主镜的焦点之外,并在主镜的中央留有小孔,使光线经主镜和副镜两次反射后从小孔中射出,到达目镜.这种设计的目的是要同时消除球差和色差,这就需要一个抛物面的主镜和一个椭球面的副镜,这在理论上是正确的,但当时的制造水平却无法达到这种要求,所以格雷戈里无法得到对他有用的镜子. 1672年,法国人卡塞格林提出了反射式望远镜的第三种设计方案,结构与格雷戈里望远镜相似,不同的是副镜提前到主镜焦点之前,并为凸面镜,这就是现在最常用的卡赛格林式反射望远镜.这样使经副镜镜反射的光稍有些发散,降低了放大率,但是它消除了球差,这样制作望远镜还可以使焦距很短. 卡塞格林式望远镜的主镜和副镜可以有多种不同的形式,光学性能也有所差异.由于卡塞格林式望远镜焦距长而镜身短,放大倍率也大,所得图象清晰；既有卡塞格林焦点,可用来研究小视场内的天体,又可配置牛顿焦点,用以拍摄大面积的天体.因此,卡塞格林式望远镜得到了非常广泛的应用. 赫歇尔是制作反射式望远镜的大师,他早年为音乐师,因为爱好天文,从1773年开始磨制望远镜,一生中制作的望远镜达数百架.赫歇尔制作的望远镜是把物镜斜放在镜筒中,它使平行光经反射后汇聚于镜筒的一侧. 在反射式望远镜发明后的近200年中,反射材料一直是其发展的障碍：铸镜用的青铜易于腐蚀,不得不定期抛光,需要耗费大量财力和时间,而耐腐蚀性好的金属,比青铜密度高且十分昂贵.1856年德国化学家尤斯图斯·冯·利比希研究出一种方法,能在玻璃上涂一薄层银,经轻轻的抛光后,可以高效率地反射光.这样,就使得制造更好、更大的反射式望远镜成为可能. 1918年末,口径为254厘米的胡克望远镜投入使用,这是由海尔主持建造的.天文学家用这架望远镜第一次揭示了银河系的真实大小和我们在其中所处的位置,更为重要的是,哈勃的宇宙膨胀理论就是用胡克望远镜观测的结果. 二十世纪二、三十年代,胡克望远镜的成功激发了天文学家建造更大反射式望远镜的热情.1948年,美国建造了口径为508厘米望远镜,为了纪念卓越的望远镜制造大师海尔,将它命名为海尔望远镜.从设计到制造完成海尔望远镜经历了二十多年,尽管它比胡克望远镜看得更远,分辨能力更强,但它并没有使人类对宇宙的有更新的认识.正如阿西摩夫所说："海尔望远镜（1948年）就象半个世纪以前的叶凯士望远镜（1897年）一样,似乎预兆着一种特定类型的望远镜已经快发展到它的尽头了".在1976 年前苏联建造了一架600厘米的望远镜,但它发挥的作用还不如海尔望远镜,这也印证了阿西摩夫所说的话.
十六世纪中期哥白尼提出日心体系学说开始,天文学的发展进入了全新的阶段.此前包括天文学在内的自然科学,受到宗教神学的严重束缚.哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚,并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学,向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展. 十八、十九世纪,经典天体力学达到了鼎盛时期.同时,由于分光学、光度学和照相术的广泛应用,天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展,诞生了天体物理学. 二十世纪现代物理学和技术高度发展,并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地,使天体物理学成为天文学中的主流学科,同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展,人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度. 天文学就本质上说是一门观测科学.天文学上的一切发现和研究成果,离不开天文观测工具——望远镜及其后端接收设备.在十七世纪之前,人们尽管已制作了不少天文观测仪器,如中国的浑仪、简仪,但观测工作只能靠肉眼.1608年,荷兰人李波尔赛发明了望远镜,1609年伽里略制成第一架天文望远镜,并作出许多重要发现,从此天文学跨入了用望远镜时代.在此后人们对望远镜的性能不断加以改进,以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率.1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波,开创了射电天文学.1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜.之后,随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高,射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献.二十世纪后50年中,随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入,天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段,形成了多波段天文学,并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段,天文学发展到了一个全新的阶段.而在望远镜后端的接收设备方面,十九世纪中叶,照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测,对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用,可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科. 人类很早以前就想到太空畅游一番了.1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园.花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车,然后车身剧烈摇晃,最后登上一个月亮模型. 同一年,莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒,同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章.他在文内演算,一枚导弹要克服地球引力就必须以1．8万英里的时速飞行.他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭. 50年代,有一个公认的基本思想是,哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站,它迟早就能控制整个地球.冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行.他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站.他说：“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行,那么人们就能认识到,这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位. 1961年,加加林成为进入太空的第一人.俄国人用他说明,在天上飞来飞去的并不是天使,也不是上帝.美国约翰·肯尼迪竞选的口号是“新边疆”.他解释说：“我们又一次生活在一个充满发现的时代.宇宙空间是我们无法估量的新边疆.”对肯尼迪来说,苏联人首先进入宇宙空间是“多年来美国经历的最惨痛的失败”.唯一的出路是以攻为守.1958年美国成立了国家航空航天局,并于同年发射了第一颗卫星“探险者”号.1962年约翰·格伦成为进入地球轨道的第一位美国人. 许多科学家本来就对危险的载人太空飞行表示怀疑,他们更愿意用飞行器来探测太阳系. 而美国人当时实现了突破：三名宇航员乘“阿波罗号”飞船绕月球飞行.在这种背景下,计划在1969年1月实现的两艘载人飞船的首次对接具有特殊的意义. 20世纪的80年代,苏联的第三代空间站“和平”号轨道站使其航天活动达到高峰,都让美国人感到眼热.“和平”号被誉为“人造天宫”,1986年2月20日发射上天,是迄今人类在近地空间能够长期运行的唯一载人空间轨道站.它与其相对接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体”舱、“光谱”舱、“自然”舱等舱室形成一个重达140吨、工作容积400立方米的庞大空间轨道联合体.在这一“太空小工厂”相继考察的俄罗斯和外国宇航员有106名,进行的科考项目多达2.2万个,重点项目600个. 在“和平”号进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间.延长人在空间的逗留时间是人类飞出自己的摇篮地球、迈向火星等天体最为关键的一步,要解决这一难题需克服失重、宇宙辐射及人在太空所产生的心理障碍等.俄宇航员在这方面取得重大进展,其中宇航员波利亚科夫在“和平”号上创造了单次连续飞行438天的纪录,这不能不被视为20世纪航天史上的一项重要成果.在轨道站上进行了诸如培养鹌鹑、蝾螈和种植小麦等大量的生命科学实验. 如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站,国际空间站则属于第四代空间站了.国际空间站工程耗资600多亿美元,是人类迄今为止规模最大的载人航天工程.它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物,又是当前美俄合作的结果,从侧面折射出历史的一段进程. 国际空间站计划的实施分3个阶段进行.第一阶段是从1994年开始的准备阶段,现已完成.这期间,美俄主要进行了一系列联合载人航天活动.美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行,训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力；第二阶段从1998年11月开始：俄罗斯使用“质子－K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道.它还担负着一些军事实验任务,因此该舱只允许美国宇航员使用.实验舱的发射和对接的完成,将标志着第二阶段的结束,那时空间站已初具规模,可供3名宇航员长期居住；第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空.当这些舱室与空间站对接后,则标志着国际空间站装配最终完成,这时站上的宇航员可增至7人. 美国、俄国等15国联手建造国际空间站,预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来.不过,几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求.“路漫漫其休远兮,吾将上下而求索”,人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心.1998年11月,人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程,这似乎在告诉人类：照此下去,征服太空不是梦.
编辑本段天文学概况
天文和气象不同,它的研究对象是地球大气层外各类天体的性质和天体上发生的各种现象——天象,而气象研究的对象是地球大气层内发生的各种现象——气象. 天文学所研究的对象涉及宇宙空间的各种物体,大到月球、太阳、行星、恒星、银河系、河外星系以至整个宇宙,小到小行星、流星体以至分布在广袤宇宙空间中的大大小小尘埃粒子.天文学家把所有这些物体统称为天体.地球也是一个天体,不过天文学只研究地球的总体性质而一般不讨论它的细节.另外,人造卫星、宇宙飞船、空间站等人造飞行器的运动性质也属于天文学的研 天文图片
究范围,可以称之为人造天体. 宇宙中的天体由近及远可分为几个层次：(1)太阳系天体：包括太阳、行星（包括地球）、行星的卫星（包括月球）、小行星、彗星、流星体及行星际介质等.(2)银河系中的各类恒星和恒星集团：包括变星、双星、聚星、星团、星云和星际介质.(3)河外星系,简称星系,指位于我们银河系之外、与我们银河系相似的庞大的恒星系统,以及由星系组成的更大的天体集团,如双星系、多重星系、星系团、超星系团等.此外还有分布在星系与星系之间的星系际介质. 天文学还从总体上探索目前我们所观测到的整个宇宙的起源、结构、演化和未来的结局,这是天文学的一门分支学科——宇宙学的研究内容.天文学按照研究的内容还可分为天体测量学、天体力学和天体物理学三门分支学科. 天文学始终是哲学的先导,它总是站在争论的最前列.作为一门基础研究学科,天文学在不少方面是同人类社会密切相关的.时间、昼夜交替、四季变化的严格规律都须由天文学的方法来确定.人类已进入空间时代,天文学为各类空间探测的成功进行发挥着不可替代的作用.天文学也为人类和地球的防灾、减灾作着自己的贡献.天文学家也将密切关注灾难性天文事件——如彗星与地球可能发生的相撞,及时作出预防,并作出相应的对策.
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“天文坐标”是天文学专有名词.来自中国天文学名词审定委员会审定发布的天文学专有名词中文译名,词条译名和中英文解释数据版权由天文学名词委所有.
编辑本段太阳系
（注：在2006年8月24日于布拉格举行的第26界国际天文联会中通过的第5号决议中,冥王星被划为矮行星,并命名为小行星134340号,从太阳系九大行星中被除名.所以现在太阳系只有八大行星.文中所有涉及“九大行星”的都已改为“八大行星”.） 太阳系（solar system）是由太阳、8颗大行星、66颗卫星以 太阳系
及无数的小行星、彗星及陨星组成的. 行星由太阳起往外的顺序是：水星（Mercury）、金星（Venus）、地球（Earth）、火星（Mars）、木星（Jupiter）、土星（Saturn）、天王星（Uranus）和海王星（Neptune）. 离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星（terrestrial planets）.宇宙飞船对它们都进行了探测,还曾在火星与金星上着陆,获得了重要成果.它们的共同特征是密度大（大于3.0克/立方厘米）、体积小、自转慢、卫星少、主要由石质和铁质构成、内部成分主要为硅酸盐（silicate）并且具有固体外壳. 离太阳较远的木星、土星、天王星及海王星称为类木行星（jovian planets）.宇宙飞船也都对它们进行了探测,但未曾着陆.它们都有很厚的大气圈、主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成、质量和半径均远大于地球,但密度却较低,其表面特征很难了解,一般推断,它们都具有与类地行星相似的固体内核. 在火星与木星之间有100000个以上的小行星（asteroid）（即由岩石组成的不规则的小星体）.推测它们可能是由位置界于火星与木星之间的某一颗行星碎裂而成的,或者是一些未能聚积成为统一行星的石质碎块.陨星存在于行星之间,成分是石质或者铁质星. 距离(AU),半径(地球),质量(地球),轨道倾角(度),轨道偏心率,倾斜度,密度(g/cm3) 太 阳,0 ,109 ,332,800 ,--- ,--- ,--- ,1.410 水 星 ,0.39 ,0.38 ,0.05 ,7 ,0.2056 ,0.1° ,5.43 金 星 ,0.72 ,0.95 ,0.89 ,3.394 ,0.0068 ,177.4° ,5.25 地 球 ,1.0 ,1.00 ,1.00, 0.000 ,0.0167 ,23.45° ,5.52 火 星 ,1.5, 0.53, 0.11 ,1.850 ,0.0934, 25.19° ,3.95 木 星 ,5.2 ,11.0 ,318 ,1.308 ,0.0483 ,3.12° ,1.33 土 星 ,9.5, 9.5 ,95 ,2.488 ,0.0560 ,26.73° ,0.69 天王星 ,19.2, 4.0 ,17 ,0.774 ,0.0461 ,97.86° ,1.29 海王星 ,30.1 ,3.9 ,17 ,1.774 ,0.0097 ,29.56° ,1.64 行星离太阳的距离具有规律性,即从离太阳由近到远计算,行星到太阳的距离（用a表示）a=0.4+0.3*2n-2（天文单位）其中n表示由近到远第n个行星（详见上表） 地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的自转周期为12小时到一天左右,但水星、金星自转周期很长,分别为58.65天和243天,多数行星的自转方向和公转方向相同,但金星则相反. 除了水星和金星,其它行星都有卫星绕转,构成卫星系. 在太阳系中,现已发现1600多颗彗星,大致一半彗星是朝同一方向绕太阳公转,另一半逆向公转的.彗星绕太阳运行中呈现奇特的形状变化. 太阳系中还有数量众多的大小流星体,有些流星体是成群的,这些流星群是彗星瓦解的产物.大流星体降落到地面成为陨石. 太阳系是银河系的极微小部分,太阳只是银河系中上千亿个恒星中的一个,它离银河系中心约8.5千秒差距,即不到3万光年.太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动.可见,太阳系不在宇宙中心,也不在银河系中心. 太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团小云塌缩而成的,它的寿命约为100亿年.
编辑本段宇宙航天
宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称. 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中. 千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的.直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的. 在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸. 大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的. 然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西? “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的. 大爆炸理论 （big-bang cosmology）现代宇宙系中最有影响的一种学说,又称大爆炸宇宙学.与其他宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实.它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史.在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化.这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发.根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上.物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡.宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质.但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降.当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的.温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）.宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核.当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙.大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实： （1）大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年.各种天体年龄的测量证明了这一点. （2）观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比.如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映. （3）在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%.用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦.而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实. （4）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度.大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言,今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度.1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度约为3K. 此外还有稳恒态宇宙学,等级式宇宙学,反物质宇宙学,暴胀宇宙学.
编辑本段著名天文学家
波兰天文学家、日心说的创立者哥白尼(1473-1543). 1572超新星发现者、星图专家第谷(1546-1601). 制成第一架天文望远镜的意大利天文学家伽利略(1564-1642). 德国著名天文学家开普勒(1571-1630). 发明反射式望远镜的著名物理学家牛顿(1642-1727). 著名土卫的发现者乔治·卡西尼(1625-1712). 英国天文学家哈雷(1656-1742). 法国天文学家梅西耶(1730-1817). 天王星的发现者、英国天文学家威廉·赫歇耳(1738-1822). 美国天文学家埃德温·哈勃(1889-1953). 著名物理学家爱因斯坦(1879-1955). 射电天文学的奠基人、从事无线电工作的美国工程师央斯基. 天文学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(1910-1995).
编辑本段天文望远镜
折射式望远镜 1608年,荷兰眼镜商人李波尔赛偶然发现用两块镜片可以看清远处的景物,受此启发,他制造了人类历史第一架望远镜. 1609年,伽利略制作了一架口径4.2厘米,长约1.2米的望远镜.他是用平凸透镜作为物镜,凹透镜作为目镜,这种光学系统称为伽利略式望远镜.伽利略用这架望远镜指向天空,得到了一系列的重要发现,天文学从此进入了望远镜时代. 1611年,德国天文学家开普勒用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜,使放大倍数有了明显的提高,以后人们将这种光学系统称为开普勒式望远镜.现在人们用的折射式望远镜还是这两种形式,天文望远镜是采用开普勒式. 需要指出的是,由于当时的望远镜采用单个透镜作为物镜,存在严重的色差,为了获得好的观测效果,需要用曲率非常小的透镜,这势必会造成镜身的加长.所以在很长的一段时间内,天文学家一直在梦想制作更长的望远镜,许多尝试均以失败告终. 1757年,杜隆通过研究玻璃和水的折射和色散,建立了消色差透镜的理论基础,并用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色差透镜.从此,消色差折射望远镜完全取代了长镜身望远镜.但是,由于技术方面的限制,很难铸造较大的火石玻璃,在消色差望远镜的初期,最多只能磨制出10厘米的透镜. 十九世纪末,随着制造技术的提高,制造较大口径的折射望远镜成为可能,随之就出现了一个制造大口径折射望远镜的高潮.世界上现有的8架70厘米以上的折射望远镜有7架是在1885年到1897年期间建成的,其中最有代表性的是1897年建成的口径102厘米的叶凯士望远镜和1886年建成的口径91厘米的里克望远镜. 折射望远镜的优点是焦距长,底片比例尺大,对镜筒弯曲不敏感,最适合于做天体测量方面的工作.但是它总是有残余的色差,同时对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害.而巨大的光学玻璃浇制也十分困难,到1897年叶凯士望远镜建成,折射望远镜的发展达到了顶点,此后的这一百年中再也没有更大的折射望远镜出现.这主要是因为从技术上无法铸造出大块完美无缺的玻璃做透镜,并且,由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显,因而丧失明锐的焦点. 反射式望远镜 第一架反射式望远镜诞生于1668年.牛顿经过多次磨制非球面的透镜均告失败后,决定采用球面反射镜作为主镜.他用2.5厘米直径的金属,磨制成一块凹面反射镜,并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45o角的反射镜,使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90o角反射出镜筒后到达目镜.这种系统称为牛顿式反射望远镜.它的球面镜虽然会产生一定的象差,但用反射镜代替折射镜却是一个巨大的成功. 詹姆斯·格雷戈里在1663年提出一种方案：利用一面主镜,一面副镜,它们均为凹面镜,副镜置于主镜的焦点之外,并在主镜的中央留有小孔,使光线经主镜和副镜两次反射后从小孔中射出,到达目镜.这种设计的目的是要同时消除球差和色差,这就需要一个抛物面的主镜和一个椭球面的副镜,这在理论上是正确的,但当时的制造水平却无法达到这种要求,所以格雷戈里无法得到对他有用的镜子. 1672年,法国人卡塞格林提出了反射式望远镜的第三种设计方案,结构与格雷戈里望远镜相似,不同的是副镜提前到主镜焦点之前,并为凸面镜,这就是现在最常用的卡赛格林式反射望远镜.这样使经副镜镜反射的光稍有些发散,降低了放大率,但是它消除了球差,这样制作望远镜还可以使焦距很短. 卡塞格林式望远镜的主镜和副镜可以有多种不同的形式,光学性能也有所差异.由于卡塞格林式望远镜焦距长而镜身短,放大倍率也大,所得图象清晰；既有卡塞格林焦点,可用来研究小视场内的天体,又可配置牛顿焦点,用以拍摄大面积的天体.因此,卡塞格林式望远镜得到了非常广泛的应用. 赫歇尔是制作反射式望远镜的大师,他早年为音乐师,因为爱好天文,从1773年开始磨制望远镜,一生中制作的望远镜达数百架.赫歇尔制作的望远镜是把物镜斜放在镜筒中,它使平行光经反射后汇聚于镜筒的一侧. 在反射式望远镜发明后的近200年中,反射材料一直是其发展的障碍：铸镜用的青铜易于腐蚀,不得不定期抛光,需要耗费大量财力和时间,而耐腐蚀性好的金属,比青铜密度高且十分昂贵.1856年德国化学家尤斯图斯·冯·利比希研究出一种方法,能在玻璃上涂一薄层银,经轻轻的抛光后,可以高效率地反射光.这样,就使得制造更好、更大的反射式望远镜成为可能. 1918年末,口径为254厘米的胡克望远镜投入使用,这是由海尔主持建造的.天文学家用这架望远镜第一次揭示了银河系的真实大小和我们在其中所处的位置,更为重要的是,哈勃的宇宙膨胀理论就是用胡克望远镜观测的结果. 二十世纪二、三十年代,胡克望远镜的成功激发了天文学家建造更大反射式望远镜的热情.1948年,美国建造了口径为508厘米望远镜,为了纪念卓越的望远镜制造大师海尔,将它命名为海尔望远镜.从设计到制造完成海尔望远镜经历了二十多年,尽管它比胡克望远镜看得更远,分辨能力更强,但它并没有使人类对宇宙的有更新的认识.正如阿西摩夫所说："海尔望远镜（1948年）就象半个世纪以前的叶凯士望远镜（1897年）一样,似乎预兆着一种特定类型的望远镜已经快发展到它的尽头了".在1976 年前苏联建造了一架600厘米的望远镜,但它发挥的作用还不如海尔望远镜,这也印证了阿西摩夫所说的话.