2022年浅谈天文学之射电天文学.docx

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1、2022年浅谈天文学之射电天文学 篇一：天文学专业介绍 天文学专业介绍有关该学科及相关高校 六、对各高校天文学科的说明 说明一下以上的排名和重点学科列表，事实上也就是浅谈择校。不得不说，天文学在中国是稀有专业，真正比较有探讨氛围的高校天文学专业在国内很难找出十个来，学术界一般都只提及中国有四个本科天文学专业南大，科大，北大，北师大。其中，南大的天文系是新中国第一个天文系（现在改名叫天文与空间科学学院），也是国内最大最全面、唯一一个拥有天文学国家一级重点学科的天文院系；而科大和北大的天文系都隶属物理学院，并且基本都是探讨天体物理学（在天体物理方面，两校不弱于南大），当然天体物理原来就是当今日文学

2、最主要的组成部分、最主流的探讨方向；这三个天文学院系当是国内最好的天文专业。另外，北师大天文系也是很有传统的，清华高校也有天体物理中心，在厦门高校、山东高校威海分校、广西高校等高校也分布着天文学术力气。 上面两个列表中都只有各个高校的天文学科，而国内的天文探讨还分布在中科院的各个天文台、探讨所：国家天文台，紫金山天文台，上海天文台，云南天文台，新疆天文台，以及高能物理所。几个天文台的天文探讨力气都比较强，国家天文台拥有LAMOST这样的国内顶级望远镜，上海天文台近年发展也很快（通过引进人才等方式）。不过几个天文台都只招收探讨生。 回复 ? ? ? 2楼 2022-01-03 12:09 举报

3、| ? 黄卫兵 ? ? 4 可怕的黎曼 土星光环 2、上面谈了衡量一个理工院系学术实力的两个重要方面，而最影响这两个方面的更基本因素就是（1）该校该学科的学术底蕴，（2）该校该学科的探讨经费。 2.1 学科底蕴。关于各高校的学术底蕴，中学生往往所知甚少，我们可以简洁地说一说。各高校的学术底蕴很大程度上取决于1952年的院系大调整，那一次通过合并、拆分，国家基 本上将全部的一般综合型的高校“整理”为了两大类文理型和工科型，当然另外还有医科、矿业、农业、财经等专业型的院校。这里面，北京高校、南京高校、复旦高校、武汉高校、四川高校等是文理型高校，也就是说文史哲数理化等学科是这类高校的老本行，事实上今

4、日北大的数理化生整体实力照旧在国内数一数二，复旦的数学、南大的物理天文化学等也是顶尖的；清华高校、上海交通高校、西安交通高校、浙江高校、哈尔滨工业高校、同济高校等是工科高校，也就是说建筑、土木、水利、车辆、电气、电子等工科是这类高校的老本行（诸如产生过四大国学导师的清华国学院乃至整个清华文史学科等，在1952年时已全部拆分并多数并入北大，故今日的清华是以建国以后的工科清华而不是以梁启超、王国维那个清华为基础的），而时至今日，清华已经成为工科全方位顶尖的超级工科强校，上海交大的计算机、浙大的光电信息、同济的土木建筑等也是著名海内。另外还有中国科技高校比较特别，该校1958年才建校，是理工合一而且

5、抛弃传统工科的高校，也就是说这所学校的老本行同时跨越理科和工科数学、物理、化学、力学（力学属工科）、无线电电子学等，而且没有土木、车辆这类工科，这种学科格局在当时是唯一的，今日科大的物理学、地球科学、力学等依旧是顶尖的。由此可见，各高校学科底蕴的基本格局已经在五六十年前确立了。只不过在改革开放以来，各高校在一片兼并、重建的喧嚣声中，部分地变更了学科格局，比如清华就重建了理科而且在近年其理科已经有了长足发展，清华经管经过二十多年的发展也成为了国内一流的经管学院，虽然它的这些学科的学术地位、学术底蕴还是比不上土木建筑、电子工程等工程学科，但我们已经很难再说清华是一所单纯的工科高校。一所高校的学科底

6、蕴干脆构成了这所高校的基本风格（比如说文理学术追求思想自由、工程财经追求实际价值等），特别值得大家留意。 而说到天文学科的底蕴。无疑，最早建立的南大天文系是最有底蕴的，北大、科大的天文学科也创立很早、较有传统，这些高校的天文院系干脆构成今日高校天文院系最骨干的力气。有底蕴就有学术口碑、教学口碑（比如大家本科毕业要申请去国外高校读探讨生时，人家都是带有色眼镜看中国高校的，该学科最顶尖的同时也是综合实力最强的几所高校的学生自然更受青睐）以及肯定的人才向心力。然而，这只是一个因素，我们还得谈谈更接近于当前的因素，也就是下一个因素。 2.2 院系经费。这个问题非常关键，因为它干脆影响高层次人才的引进（

7、千人安排等引进人才会比一般教授多许多探讨经费和生活补贴），而这恰好是全部科研单位学术实力最最关键的环节，另外也会影响硬件设施条件（比如用于科学计算的大型计算机）等。可以说，当今各顶级高校对国内各学科传统格局的洗牌很大程度上就是通过引进海外高层次人才的方式。关于经费，这个问题别说中学生无法搞清晰，许多高校生也不大清晰，作者自己也知之甚少。但可以告知大家的是，清华、上海交大、浙大这几所传统工科强校目前是高校中的大富豪，这些高校原来就很有实力，再加上各有各的硬资本（譬如清华收到国家的高度重视，上海交大背靠上海市等），于是就得到了比较充裕的经费。当然，这些高校虽然总体很富有，但它们的天文学科比较少，清

8、华有天体物理中心但不收本科生。而在南大、科大、北大这几个学校中，北大必定是总体经费最充裕的，不过它的院系学科也最广泛，至少比科大多了许多许多院系。另外，中科院各天文台一般经费较为足够，我们提到上海天文台引进人才多、发展 快就是因为经费足够。关于经费的问题，作者自己知道得并不多，即使知道一些也不敢妄谈太多，留给读者自己去了解，总之这个因素很重要。 回复 ? ? ? 4楼 2022-01-03 12:10 举报 | ? 黄卫兵 ? ? 4 可怕的黎曼 土星光环 七、学科分析 1、一个纯学术专业 首先我要说的是，天文学是一个纯学术专业。它不像电子工程、航空工程这些工科专业那样要制造出对社会有立竿见影

9、的好用价值的详细产品，虽然我们常常将科学和技术并称为“科学技术”，但科学尤其是天文、理论物理、纯粹数学这类基础科学与我们时常接触的工业技术之间还是有巨大差别的。总的来说，基础科学并不追求其成果要有显性的或者立竿见影的社会好用价值，也就是说科学进行的是“自由”探究、无功利探究，这事实上是古希腊以降西方科学精神最重要的内涵之一，这也是科学的特点也是它存在的重要缘由之一。对于基础科学来说，不追求好用价值的探讨往往才能得到具有深远影响力和无穷社会价值的科学成果，科学史也强有力地证明白这一点。试问海森堡、薛定谔探讨量子力学时是为了开创后来的电子信息时代？试问爱因斯坦创立相对论是为了搞出核能？明显都不是。

10、他们仅仅是因为纯粹物理（理论或试验）的冲突而去探讨那些东西，而在他们创立了那些宏大的科学理论后许多年，人们才发觉利用这些理论可以制造出宏大的产品创建出巨大的价值。所以说立志于天文学等基础科学的同学们，不要“奢望”你能目睹你所探讨的东西发挥其好用价值，只需追求真理、英勇探究，跟着自己的热忱去探讨科学。 2、天文学做什么 简洁地说，天文学是探讨一切天体、天体系统乃至整个宇宙的学科。同时，天文学是一门观测科学，这也是天文学不同于物理、化学等试验科学的一个重大特点，天文学没方法针对想要探讨的问题而进行科学试验，天文探讨只能靠“被动的试验”仰视星空。或许你觉得这会带来很大的局限性，但事实上你大可不必担忧

11、，无穷宇宙随处都在发生地球上（包括试验室里）根本不行能出现的事情，到处都能找到地球上根本不行能产生的物理状态，天文学 家通过天文望远镜从宇宙中得到的“试验信息”、“试验数据”远比地球上任何试验室更为丰富、更为奇妙，也因此天文被认为是极端条件下的物理明显，条件越是极端，越是简单发觉新的物理现象，从而促进全新的重大的基础科学理论的发展，君不见牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的广义相对论等等都跟天文有扯不清的关系么？ 既然说天文学是一门观测科学，那么对天体的观测方法自然就成为该学科的特别重要特别基础的一个方面。现代的天文观测手段已经远远超出了传统的光学望远镜观测。首先，现代天文实现了电磁波的全波段观测：

12、从射线到X射线到紫外线、可见光、红外线、无线电波，每一个波段都形成了一个较为独立的天文学分支（比如射电天文学），这不仅是因为观测技术存在巨大的差别，还因为这些电磁波的波长差异干脆意味着从发出到接收这些电磁波的物理过程有所不同（往往是千差万别），而我们也经常针对同一个探讨问题采纳多种观测手段以了解它的各个方面、把握其物理实质；另外，现代天文中还有中微子探测、宇宙线探测、引力波探测等各种手段，当然，引力波探测还处于摸索之中（比如加州理工、麻省理工正在试验的LIGO）。这些观测手段各有各的优点，都在发挥着不行替代的重大作用，而科学家又总是在不断探究新的观测途径，新的观测领域的出现必定会带来多数的宏大

13、观测发觉和宏大理论发展（参见射电天文自开创以来对天文学的巨大贡献）。 有了种种观测手段，天文学还得进行理论探讨。天文的理论探讨以物理学为骨架，整个天文探讨可以说是全方位的物理理论应用，大多数的物理基础理论经典力学、流体力学、电动力学、统计物理、量子力学、狭义与广义相对论、等离子体物理、原子物理、原子核物理、粒子物理等等都能在天文探讨中找到用武之地。天文学与物理学密不行分：天文学家应用物理理论来说明宇宙中的种种现象，20世纪最重要的天体物理成就恒星演化理论的发展就是一个很好的例证，甚至有一些不以天体物理为主要探讨方向的物理学家也对此作出了重要贡献，比如宏大的理论物理学家、凝合态物理的开创者朗道，

14、朗道最早提出了中子星的概念；同时由于宇宙中存在的极端条件，天文探讨可以帮助物理学验证那些以地面试验室条件难以验证的理论，（比如爱丁顿领导观测队观测遥远星光经过太阳时的偏折，从而有力地支持了广义相对论），而天文观测又经常会发觉一些全新的难以说明的观测现象（比如暗物质、暗能量），天文探讨也在不断地向物理理论提出难题，并始终推动着物理学的发展。假如说天文观测和地面试验室的试验还有着明显区分的话，那么天文的理论探讨和其他物理学的理论探讨是大体类似的要么应用现有物理理论去说明现象，要么试图突破、推翻现有物理理论。 回复 ? ? ? 5楼 2022-01-03 12:11 举报 | ? 黄卫兵 ? ? 4

15、 可怕的黎曼 土星光环 3、天文学学什么 知道了天文学做什么以后，我们便能由此推知天文学专业的学生要学什么。 3.1 天文学家要应用大量的物理理论，而物理的理论推演自然离不开许很多多的数学工具，故而天文专业的学生要学习许多数学和物理，基本接近物理类专业（事实上，科大和北大的天文专业就属于物理学院）。 3.1.1 基本的数学课程： 数学分析（高等数学）、线性代数与解析几何、概率论与数理统计、复分析、数学物理方程、数值计算方法 这些数学课中，尤以数学分析、线性代数、复变函数、数理方程等课程最为重要，它们干脆确定了我们的数学基本功，建议大家读较难较细致较深化的论著（如菲赫金哥尔茨微积分学教程，卓里奇

16、数学分析，柯朗、希尔伯特数学物理方法），勤加练习，打下坚实的基础。 3.1.2 基本的物理课程： 一般物理（包含力学、热学、电磁学、光学、原子物理学五门独立课程）、理论物理（包括分析力学、电动力学、量子力学、热力学与统计物理四门独立课程，又称四大力学）、固体物理、计算物理 其中一般物理较为丰富也较为松散，而四大力学是特别核心的课程，都是最基本的物理课程，须特别重视。建议阅读广泛的材料，尤其是国外的经典教材（费恩曼物理学讲义，朗道理论物理学教程，杰克逊经典电动力学等），适当练题、深化思索，在打下坚实基础的同时培育自己的物理思想和洞察力。 坚实的数理基础对于一个物理学家、天文学家来说明显是特别重要

17、的，这些数学物理课程将干脆确定你的理论功底。建议想从事物理、天文的同学，肯定打好数理基础，多学多练多思索，这无论对于理论探讨者还是观测探讨者都特别有好处，事实上犹如许多天文专业教授所说的，能把观测做好的天文学家必定拥有深厚的理论功底，只有这样他才能提出更好的观测方法（比如利用哪种波段，针对哪个物理过程去观测等），并且在面对信息丰富的观测结果时才能深刻地洞察到重要的问题、得出有意义的结论。 3.2 除此以外，天文院系的学生当然还得学习许多天文专业课程，这些课程各个高校就有些许区分了，大体来说有以下的一系列课程： 天文学导论、天体物理学、天文观测实践、实测天体物理、天体力学、恒星物理、星系天文学、

18、宇宙学、天文数据处理，另外还可能有各种天文前沿讲座课程。 天文学导论是对天文学的基础介绍，概述天文学全貌，简介关于天文观测及望远镜、太阳系 篇二：天文学 1. 行星系统包括行星（在椭圆轨道上环绕恒星运行的近似球状的天体被称为行星）、围绕 行星绕转的卫星和大量的小天体，如小行星彗星（在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量较小的天体，呈云雾状的独特风貌。当他远离太阳时呈现为朦胧的星状小暗斑，其较亮的的中心部分叫彗核。慧发是在太阳的辐射作用下由彗核中蒸发出来的气体和微小杂粒组成的。彗核与慧发合成为慧头。当彗星走到离太阳相当近的时候，慧发变大，太阳和太阳的辐射压力把气体和微尘推开生成彗尾。）流星体（行星际空

19、间叫做流星体的尘粒和固体块闯入地球大气圈，同大气摩擦后燃烧产生的光迹。流星体的体积一般都不大但速度快。据估计每年落到地球上亮度大于10等的流星约2000吨）。太阳系是目前能够干脆观测的唯一的行星系。 2. 恒星系统。恒星是由炙热气体组成的能自己发光的球状或类似球状天体。 3. 星系系统 星系（地月系、太阳系、银河系、河外星系）有进一步组成了更大的天体系 统-星系团（由星系、气体和大量的暗物质在引力的作用下聚集而形成的浩大的天体系统）。 4. 宇宙即比超星系团还高一级的总星系，半径超过了100亿光年。宇宙起源目前最具代表 性的是1948年美国科学家伽莫夫等人提出的大爆炸理论。 二 1. 天体又名

20、星体。 2. 太阳系：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。前四个为类地行星， 木星土星为巨行星，天王星海王星为远日行星。在火星与木星之间还存在着一条小行星带。此外，太阳系还有超过1000颗的彗星以及不计其数的尘埃、冰团、碎块等小天体。 3. 天球就是以观测者为球心，以无限长为半径所描绘出的假想球面，我们看到的太阳、星 星、月亮等天体是其在这个巨大的圆球的球面上的投影位置。 4. 天体周日视运动：由于地球的自转，所以地面上的观测者看到的天体在一天中在天球上 自东向西沿着与地轴垂直的平面内的小圆转过一周。 5. 过观测者的天顶及南北天极的大圆叫做中天。 6. 黄道简洁的说就是太阳在

21、天球中的运行轨迹。由于运动的相对性，也就是地球围绕太阳 公转轨道与天球的投影。 7. 过天球南北两极大圆的称为赤经圈或时圈。 8. 黄道与天赤道有两个交点，其中的升交点（即春分点）被定为赤经零度。赤纬的定义方 法与地球纬度的定位相同，天赤道以北为正以南为负。 9. 古希腊天文学家尹巴谷将行星按其亮度分为六等，后来，定义“目视星等”：每升一级 亮度为前一级的2.512倍，比一等行亮2.512倍的为零等星以此类推。太阳为-26.7 10. 天体的视亮度不仅与天体自身的发光强度有关还与天体与地球的距离有关。为了能够反 映天体的真实发光强度，我们把天体假象置于距离地球10秒差距处所得到的目视星等就是该

22、天体的肯定星等。 11. 外层空间简约指的是地球稠密大气层之外的空间区域，并没有明确的界限区分，一般定 义为距离地球表面100千米之外的空间，又称为宇宙空间。 三 1. 公元二世纪，古希腊天文学家托勒密提出地心说，16世纪哥白尼提出日心说，17世纪 伽利略创制了天文望远镜看到了太阳、月球等行星的表面，同时牛顿创立了力学体系。 十九世纪独创了天体摄影和分光技术。二十世纪五十年头射电望远镜起先运用，六十年头取得了称为“现代天文学四大发觉”的成就：宇宙背景微波辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子，而与此同时人类也将太空望远镜送到了太空。 2.天文学的分支可分为理论天文学和视察天文学两种。天文学根据探讨

23、方法可分为：天体测量学、天体力学、天体物理学。根据观测手段可分为：光电天文学、射电天文学、红外天文学、空间天文学。 四 1. 天体测量学是天文学中最古老也是最基本的一个分支。主要是探讨和测定天体的位置和 移动，建立基本参考坐标系（在天球上确立来确定天体的位置）和确定地面点的坐标 2. 一个天文单位：指太阳与地球的平均距离约1.5亿公里。一光年=94605亿公里。秒差距 是由于一年中地球在轨道上的运动而产生的天体在天球上视位置的微小改变叫做周年视差，假如天体的周年视差为一角秒（一度=60角分=3600角秒，不为时间单位），那么定义它的距离就是一个秒差距。一秒差距=3.2616光年=206265光

24、年 3. 天体力学：天体力学是建立在万有引力定律基础之上的，主要探讨天体在引力作用下的 运动状态问题。（1）地球的岁差（反映在天球上就是天极点的运动，1.3万年后，北天极将指向织女星）：由于地球的自转，可以把地球想象成一个旋转的陀螺。解决陀螺旋转的问题力学上有特地的理论。地球的旋转满意刚体绕定点转动中的拉格朗日状况。（2）地球的章动：地球既绕一中心轴进动，又在进动轨迹平均位置旁边做微小摇摆称章动。其中的进动叫做地球的岁差，其周期大约是25800年，章动周期是18.6年。 4. 天体物理学：是天文学和物理学的分支，几乎包括了现代天文学的全部方面，对他的介 绍被归入天体演化学部分。 5. 光学天文

25、学：望远镜：伽利略式，友凸透镜物镜和凹透镜目镜组成。开普勒式：目镜和 物镜都由凸透镜组成。牛顿式：物镜是一个凹面镜，口径较大。施密特式：由于在物镜前面加了个改正镜，可以做到无球差，视场大，而且也可以制造的很大。 6. 射电天文学：是通过射电天文望远镜接收到的宇宙天体放射的无限电波信号来探讨天体 的物理化学性质的一门学科。雷伯被尊为“射电天文学之父”。 7. 空间天文学：空间天文学是在高层大气和大气外层空间区域进行天文观测和探讨的一门 学科。因为只有光学窗口和射电窗口波长范围内的电磁辐射能够干脆到达地面，所以为了得到其他波段辐射的信息，就不得不在地球大气层以外进行接受。 8. 天体演化学：天体演

26、化学可以说是近代天体物理的中心。下面将按由小到大，由低到高 的层次依次逐一简介。 （1） 太阳：其中光球层、色球层、日冕层统称为太阳大气，光球层之下的核反应区、辐 射区、对流层成为太阳内部。从太阳中心至约四分之一太阳半径处，集中了太阳质量的一半，此区域为太阳核反应区。这个区域温度高达1500万度，压强相当于2500亿个大气压，使氢核聚变为氦核成为可能，太阳所放射能量的99就是从这产生的。从核反应区至五分之四太阳半径处存在着一个辐射区，这个区包括太阳总物质的10。再往外就是对流区。由热核反应所释放的能量以辐射方式通过辐射区向外传输，而在对流区，能量向外传输的主要方式是对流。 光球是太阳最外面的一

27、层，厚约500公里。由于光子在该层很少被再汲取或散射，因而能通过他上面的色球、日冕传播到四周空间。我们肉眼所干脆看到的太阳表面处就是光球层。光球层还有 许多新的结构和现象，比如说黑子、光斑等。 色球是介于光球层和日冕层之间厚约2000公里。一般只有在日全食时才能看到，色球层的许多现象都是现在无法说明的如日珥、耀斑、谱斑以及最难以置信的从色球层到色球-日冕过渡区的反常升温。 日冕层是太阳大气的最外层，由高温、低密度的等离子体组成。日冕层的气体温度接着反常上升，高达几百万开。使引力不足以束缚热电离气体离子，从而导致其不断向外流出，形成被称为太阳风的粒子流。 （2） 太阳系：太阳系处于银河系中，其星

28、体位置是在离银河系中心10千秒差距，偏银面 向北约8秒差距处。 在太阳系中只有太阳自己在发光，其他的星体都是反射的太阳光才被我们发觉的。关于太阳的起源主要有三种学说。A：灾变说：认为行星物质是因某一次偶然的巨变事务从太阳中分出来的。比如由于另一颗恒星走进或遇到太阳，或者由于太阳爆发，从太阳分出来的物质后来形成恒星。B：俘获说：认为太阳从恒星际俘获物质，形成原始星云，后来演化成行星。C：共同形成说：认为整个太阳系全部形体都是由同一原始星云形成的，星云中心部分的物质形成太阳，外围部分的物质形成行星等天体。 （3） 恒星和星际物质：我们夜晚观星看到的都是恒星，晴朗无月的夜晚，大约可以看到 6000多

29、颗。 双星：两星之间因为引力的作用，围着质量中心相互做旋转运动，这样的两颗星叫做双星。双星系统在银河系中很普遍，约占三分之一。目视双星是人眼通过望远镜可以干脆辨别出来的双星，这种双星系统的两星之间的视角一般较大，从而能从光学上干脆辨别出来.少至三个多至10多个恒星依靠引力彼此聚集在一起，这样的恒星集团称为聚星。 星团是由至少十多个多至百万颗的恒星组成的集团，它们聚集在一个不大的区域里，有许多共同的物理性质。星团一般分为疏散星团（形态不规则，结构较松散）和球状星团（是由很老的几万颗恒星所组成的具有紧凑的球对称外形的恒星集团）。变星是一种亮度随时间改变的恒星。变星按亮度改变的缘由可分为食变星和物理

30、变星。食变星就是食双星。物理变星又可分为脉动变星（脉冲星是种旋转的中子星）和激变变星。脉动变星的光度成周期改变，其缘由是由于自身的周期性的膨胀和收缩。激变变星包括新星和超新星。亮度突然增大的星为新星。亮度增大到比新星大百倍至数千倍的星称作超新星，超新星爆发是恒星死亡的象征，其爆发后剩余的物质由于强大的自身引力而急剧收缩，最终将原子核外的电子压入核内与质子结合成中子。依据泡利不相容原理，各简并态中子之间的简并压力顶住了引力的压缩，从而形成了中子星（中子星是除黑洞以外密度最大的星体）。 星云即是由一些星际分子、离子和尘埃组成的非恒星状的气体尘埃云。一般认为星云是恒星爆发瓦解后抛出的气体云，但也有人

31、认为恒星是由于星云的引力坍缩而形成的。恒星的演化/略 依据爆发后恒星质量的不同，它最终将演化成白矮星、中子星或者是黑洞。 （4） 太阳系就是存在于银河系这个典型的漩涡状星系中的一条旋臂上。 （5） 在银河系之外还存在很多发光天体被称为河外星系。按包含星系的多少和空间尺度 的大小，从小到大依次分为星系群、星系团、超星系团。 五 1. 宇是指空间的总体，宙是指时间的总体，一切物质都在不停地运动着，而且恒久离不开 2. 1. 2. 3. 4. 它们的存在和运动空间及运动和发展持续长短的时间。所以宇宙是一切物质运动的空间和时间，是一切物质不行分别的存在形式，他处于不断地运动和发展中，在空间上无穷无尽，

32、在时间上无始无终。 银河系。太阳系所处的星系是一个漩涡行星称为银河系。银河系由2000亿颗以上恒星所组成。恒星以外，还有各种银河星云和星际气体和尘埃。银河系在宇宙空间是一个扁率较大的扁球形旋转体，其中心在人马座方向，太阳位于离银河中心三点三万光年的扁球体对称面旁边。太阳系里的一切天体都在跟着太阳以每秒250公里速度环绕银河系中心转动，环绕一周约2亿年。银河系扁球形旋转体的对称面称为银道面，而银道面扩大到天球上的大圆叫做银道。 六 银河俗称天河，在晴朗的夜晚，有一条气概磅礴的光带自南向北横贯天空，这就是银河。因为太阳系是在银河系的银道面旁边，且偏离银河系中心的地方，所以从地球上观看天空时，沿着银

33、道面的各个方向所看到的恒星要比其他方向的恒星密集的多，形成一条亮带称为银河。 恒星：在多数明星中，除了少数行星外都是自己会发热发光、且相互之间的位置好像不动的天体，称为恒星。夜晚能见到的星大多属于恒星，恒星并非不动，而是以相当大的速度在不断地运动着，只因它们离地球特别遥远，所以在天球上的视位移特别缓慢，其位移间距以“秒”为单位。恒星中主要是氢气其次是氦。在七百万以上摄氏度的高温下，四个氢原子聚变成一个氦原子核，同时释放出巨大的能量，这就是热核反应（氢弹的原理）。恒星的温度从中心渐渐向表面降低。但最低的也有2000多度，太阳最外层为6000度。恒星的表面温度确定了恒星的颜色，当恒星温度上升时，它

34、的颜色由红变黄变白甚至变蓝。恒星是宇宙中最基本的成员。在恒星漫长生命旅程中，恒星最稳定、持续时间最长的是壮年期，在这一时期恒星被称为主序星。恒星的晚年，成为红巨星。恒星在该阶段它内部的热核反应基本停止，这时恒星的中心部分在引力作用下强力坍缩，使温度上升并且使外壳急剧膨胀，整个恒星就变成一个亮度大温度低的红色星红巨星。向太阳这样的恒星，在红巨星阶段大约能停留10亿年。一颗垂死的红巨星爆炸后就彻底解体了，部分物质化为碎片和云烟，飘散到太空中，剩下的物质快速坍缩为很小的中子星或黑洞。 太阳：太阳是一个炙热的气体球，表面温度6000度左右越向内部约高，中心温度约1500万度，太阳的主要成分是H和HE，

35、H约占71HE约占27。太阳如此巨大的辐射能量是以消耗自身质量换来的，太阳的消耗程度为400万吨/秒。太阳具有强大的引力，是限制太阳系中天体运动的主要力气源泉。太阳也在自转，其周期在日面赤道约25天，越近两极越长。 由于行星同地球一起绕太阳运转，使得它们在星空上的视位置改变较快。 水星是八大 行星中距离太阳最近的一颗行星，水星没有大气层，昼夜温差大，公转周期88天，据计算，水星上的一昼夜为176天，白天和黑夜各88天，那么水星上的一天就相当于水星上的两年，从地球上看水星，它略带红色。由于水星离太阳最近，光明的阳光经常沉没水星的身影，所以肉眼很难看到。 金星的质量、体积都和地球相近，他也有大气层

36、（有一层又热又浓又厚硫酸云层，主要成分是二氧化碳占97）。金星大气层形成了全球性的大温室效应。金星的自转方向与公转方向相反，所以在金星上看到的太阳是西 升东落。人们称金星为晨星或昏星。金星是天空中除了太阳和月亮以外最亮的星。地球按离太阳的远近依次是第三，按大小依次第五，地球被一层厚厚的大气层所包围，它的主要成分是氮气和氧气。地球的自转产生了昼夜交替，公转产生了星空的改变，地球的自转轴与公转轨道不垂直，夹角6633，产生了地球上的四季改变和地球五带的划分。木星堪称太阳系八大行星老大，体积是地球的1300多倍，质量是地球的318倍，天文学上把这类巨大的行星成为巨行星，西方把他成为天神宙斯，我国称他

37、为岁星。木星绕太阳转一圈约12年时间，几乎每年地球都有一次机会位于木星和太阳之间。木星呈明显的扁球状。观测资料表明，木星是一个流体行星，它的表面是一个高温高压的液态氢海洋。木星大气主要由氢和氦组成。 土星是太阳系八大行星中仅次于木星的另一颗巨行星，体积是地球的745倍质量是地球的95倍，土星是太阳系中最扁的一颗行星。土星有一个漂亮的光环，有多数小石块和小冰块组成。土星也是一个没有大陆的流淌液态氢的汪洋世界，土星的大气层主要由氢和氦组成。土星的密度只有水的70。天王星是人类在太阳系中发觉的第一颗行星（恒星天文学之父赫歇尔用自制的望远镜发觉的）。天王星也是一个大行星，体积是地球的60多倍，质量是地

38、球的14.5倍。天王星奇妙之处在于它是躺着自转绕太阳公转的，赤道面与轨道面近于垂直，在夏季和冬季，夏季每天是白昼冬季每天是黑夜。不过越靠近两极有昼夜改变的年月就越短。海王星是经过天文学家们大胆的假设困难慎密的计算，在理论报告的位置上发觉的。因为距离太阳特殊遥远，所以接收到的光和热很少。海王星大气层主要是氢，颜色呈淡绿色。 5. 月亮是地球唯一的自然卫星，不发光的固态天体。月亮的引潮力是太阳引潮力的2.17 倍，因此地球上的潮汐现象主要随月亮的运动规律而改变，由于月亮的自转方向和周期与它的公转方向和周期相同，因此月亮总是以同一半球面对着地球，另一半恒久背着地球。月亮上没有大气水分和磁场。 6.

39、在1928年国际天文会议上，规定将全天星空统一划分为88个星座，并以子午圈和赤纬 圈构成划分出相互连接的星座的边界线。在88个星座中，北天星座有29个，南天星座有47个，黄道星座有12个。 7. 四季星空：晴朗夜间所看到的星罗棋布的天空成为星空。由于太阳周年视运动和天体周 日视运动的原因，在不同季节里相同时间内所见到的星空也不一样，人们把每季度内各月份夜间所看到的2100颗左右那一部分叫星空，即与太阳赤经相差180旁边的星空，称为该季度星空。 七 1、 地到球上测者见到太阳在天球上每年自西向东运行一周的现象。它是由于地球公转所引 起的相对运动现象。太阳在周年视运动中从一个星座移动到另一个星座致

40、使各季节夜间所见星空都不相同。 2、 开普勒定律：行星运动的规律： 第肯定律：行星轨道是椭圆，太阳在其一个交点上。 其次定律（面积定律）:行星和太阳的连线（向径）所扫过的面积相等。 第三定律（调和定律）：任何行星公转周期的平方和它的轨道长半径的立方成正比例。 3、 太阳除了有周日视运动外，还有一种自西向东以一年为周期的视运动，成为太阳周年视 运动。产生太阳周年视运动的缘由是地球的公转。地球是太阳的一颗行星，所以地球绕太阳运动同样遵循开普勒定律。地球绕太阳自西向东运动，太阳位于椭圆轨道上一个焦 篇三：射电天文学异军突起 天文观测的三次变革 人类的天文观测经验了三次革命性的变革。第一次变革是从肉眼

41、观星进入到利用光学天文望远镜观测天体，它以17世纪初意大利科学家伽利略独创天文望远镜为标记。其次次变革是从人类只能观测天体的可见光进入到接收天体的无线电波，它以20世纪30年头射电望远镜的诞生为标记。第三次变革是从人类局限于在地面上观测天体到进入太空开展天文观测，它始于20世纪中叶空间时代的到来，以各种空间天文台和空间望远镜为主要标记。 肉眼观天，只能看到来自天体的可见光。光学天文望远镜可以使我们看到更暗的天体，但它依旧只能接收可见光。可见光是一种电磁辐射。接收天体发来的电磁辐射，乃是人类获得天体信息的主要渠道。在天文学中，通常按波长由短至长（相应地，频率由高而低）将电磁辐射区分为射线、射线、

42、紫外线、可见光、红外线、以及射电波共6大波段。 地球大气会汲取、反射和散射来自天体的电磁辐射，致使大部分波段中的天体辐射无法到达地面。人们常把能够穿透大气层而抵达地面的波段范围形象地称为“大气窗口”。这种“窗口”主要有三个：光学窗口，即可见光和一小部分近紫外波段，波长范围约0.3微米0.7微米。红外窗口，事实上由0.7微米1毫米波长范围内相互隔开的很多“小窗口”构成。射电窗口。射电波段通常指1毫米30米的波长范围，其中波长短于1米的常称为“微波区”。地球大气在射电波段有少量汲取带，但对波长长于13.5毫米的射电辐射则渐趋透亮，在40毫米30米的宽敞波段中则几乎完全透亮。 空间天文观测摆脱了地球

43、大气层的桎梏，在上述3个“窗口”以外的各种波段取得了极丰富的资料。这样，在20世纪后期，天文学就跨入了在整个电磁波谱全部波段上观测探讨天体的新时代，即“全波段天文学”的时代。从今，人类对很多天文现象的了解摆脱了瞎子摸象似的片面性。21世纪的全波段天文学，真可谓是方兴未艾，前程似锦！ 本文介绍射电波段的天文观测和探讨，即射电天文学的崛起。英语中的radio一词，通常汉译为“无线电”，但在天文学中常称为“射电”。radioastronomy就是“射电天文学”。类似地，还有radio telescope为“射电望远镜”，radio sky map为“射电天图”，radio source为“射电源”，

44、cosmicradio radiation为“宇宙射电辐射”等。 从可见光到无线电波 可见光天文学简称“光学天文学”。射电天文学诞生以前的一切天文成就都应归功于光学天文学。古人探究行星运动，近代建立太阳系图景，考察银河系结构，现代打开星系世界的大门，乃至奠定视察宇宙学的基础，部是光学天文学的功绩，或着是光学天文学开拓了前进道路，再由其他波段后续支持取得的成果。 然而，光学波段终归只占整个电磁波谱的微小一部分。仅由光学观测来推断天体的性质和演化规律，必定会带有片面性。20世纪30年头射电天文学的诞生，使人类渐渐摆脱了上述窘境。而极具深意的是，射电天文学的开山鼻祖却是一位原本不懂天文，也并不酷爱天

45、文的年轻人美国无线电工程师卡尔央斯基。 1931年12月，央斯基研制了一台由天线阵和接收机组成的设备，天线阵长30.5米，高 3.66米，下面安装了4个轮子，能在圆形的水平轨道上每20分钟旋转一周故被昵称为“旋转木马”。他以14.6米的工作波进步行探测，起初发觉了两种天电干扰信号，一种由旁边的雷暴引起，另一种由远处的雷暴经电离层反射而来。1932年1月，他又发觉一种相当微弱而稳定的信号，一时来源不明。这个噪声源的方向随时都在改变，近乎24小时绕行一周天。1932年，央斯基在无线电工程师探讨会报上公布了这一发觉，认为这种天电噪声很可能来自太阳。此后他接着跟踪监测，发觉这个噪声源越来越远离太阳，但

46、是却对应于星空背景的某个固定区域，最终确定为银河系中心方向。1932年12月，贝尔试验室向新闻界通报这一发觉时，纽约时报在头版作了报道。 央斯基本人并未接着拓展这门学科，他更感爱好的是工程部分。在头几年内，天文学家门并未更深化地探究央斯基的发觉。只有美国天文学家弗雷德。劳伦斯惠普尔发表一篇文章探讨他的观测结果。还有一位天文爱好者格罗特雷伯单枪匹马地做了不少实际工作。 1950年，45岁的央斯基因心脏病卒于新泽西州的雷德班克。为了纪念他，后人把天体射电流量密度的单位称为“央”。不过，央斯基的“旋转木马”还有明显的缺点，还不能称为真正的射电天文望远镜。 第一架射电天文望远镜 雷伯1911年12月22日生于伊利诺斯州惠顿，15岁时已热衷于无线电收发报活动。他在高校时代曾尝试向月球放射无线电波，并试图接收从月球反射回来的回波。他失