天文学基础知识幻灯片.ppt

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1、天文学基础知识第1页，共23页，编辑于2022年，星期五 天文学是研究天体、宇宙的结构和发展的科学,内容包括天体的构造、性质和运行规律等。第2页，共23页，编辑于2022年，星期五1.星座中星星的命名规则 星座中星星的命名规则是这样的：按照每颗星星的亮度，从明到暗，每颗星各由一个希腊字母代表。当所有二十四个希腊字母用完后，接着再用阿拉伯数字表示。第3页，共23页，编辑于2022年，星期五第4页，共23页，编辑于2022年，星期五2.“星等”的概念 “星等星等”是天文学上对星星明暗程度的一种表示方法，记为是天文学上对星星明暗程度的一种表示方法，记为m m。天文学上规定，星的明暗一律用星等来表示，

2、星等数越小，天文学上规定，星的明暗一律用星等来表示，星等数越小，说明星越亮，星等数每相差说明星越亮，星等数每相差1 1，星的亮度大约相差，星的亮度大约相差2.52.5倍。我们肉倍。我们肉眼能够看到的最暗的星是眼能够看到的最暗的星是6 6等星（等星（6m6m星）。星）。天空中亮度在天空中亮度在6 6等以等以上（即星等数小于上（即星等数小于6 6），也就是我们可以看到的星有），也就是我们可以看到的星有60006000多颗。多颗。当然，每个晚上我们只能看到其中的一半，当然，每个晚上我们只能看到其中的一半，30003000多颗。满月时月多颗。满月时月亮的亮度相当于亮的亮度相当于-12.6-12.6等（

3、在天文学上写作等（在天文学上写作-12.6m-12.6m）；太阳是我）；太阳是我们看到的最亮的天体，它的亮度可达们看到的最亮的天体，它的亮度可达-26.7m-26.7m；而当今世界上最大；而当今世界上最大的天文望远镜能看到暗至的天文望远镜能看到暗至24m24m的天体。的天体。我们在这里说的我们在这里说的“星等星等”，事实上反映的是从地球上，事实上反映的是从地球上“看到的看到的”天天体的明暗程度，在天文学上称为体的明暗程度，在天文学上称为“视星等视星等”。太阳看上去比所有的。太阳看上去比所有的星星都亮，它的视星等比所有的星星都小得多，这只是沾了它离地球星星都亮，它的视星等比所有的星星都小得多，这

4、只是沾了它离地球近的光。更有甚者，象月亮，自己根本不发光，只不过反射些太阳光，近的光。更有甚者，象月亮，自己根本不发光，只不过反射些太阳光，就俨然成了人们眼中第二亮的天体。天文学上还有个就俨然成了人们眼中第二亮的天体。天文学上还有个“绝对星等绝对星等”的的概念，这个数值才真正反映了星星们的实际发光本领。概念，这个数值才真正反映了星星们的实际发光本领。第5页，共23页，编辑于2022年，星期五3.“天球”的概念 天文学上为了与人们的直观感觉相适应，把天空假想成一个巨大的球面，这便是天球。天球的中心自然就是我们地球，它的半径无穷大。天球只是人们的一种假设，是一种“理想模型”，引入天球这一概念，只是

5、为了确定天体位置等方面的需要。第6页，共23页，编辑于2022年，星期五4.“天赤道”和“天极”的概念 天文学上，确定天体位置的方法与地球表面非常相似，也是通过经纬坐标系来实现。最常用而且最重要的天球坐标系，就是赤道坐标系。地球赤道所在平面与天球的交线是一个大圆，这个大圆就称为“天赤道”，它就是赤道在天球上的投影；向南北两个方向无限延长地球自转轴所在的直线，与天球形成两个交点，分别叫作北天极和南天极。“天赤道”和“天极”是天球赤道坐标系的基准。第7页，共23页，编辑于2022年，星期五3.天顶 观察者所在位置垂直上方在天球上的点第8页，共23页，编辑于2022年，星期五6.“赤经”、“赤纬”的

6、概念 在天球的赤道坐标系中，天体的位置根据规定通常用经纬度来在天球的赤道坐标系中，天体的位置根据规定通常用经纬度来表示，称作赤经（表示，称作赤经（）、赤纬（）、赤纬（）。我们知道，赤道和地球）。我们知道，赤道和地球的公转轨道面也就是黄道是不重合的，二者间有的公转轨道面也就是黄道是不重合的，二者间有2323左右的夹左右的夹角（天文学中称之为角（天文学中称之为“黄赤交角黄赤交角”）。这样，天赤道和黄道就）。这样，天赤道和黄道就有了两个交点，而这两个交点在天球上是固定不变的。黄道自有了两个交点，而这两个交点在天球上是固定不变的。黄道自西向东从赤道以南穿到赤道以北的那个交点，在天文学中称之西向东从赤道

7、以南穿到赤道以北的那个交点，在天文学中称之为为“春分点春分点”，我们把通过这一点的经线定为天球赤道坐标系，我们把通过这一点的经线定为天球赤道坐标系经线的经线的00。与地球经度不同的是，赤经不分东经、西经，它与地球经度不同的是，赤经不分东经、西经，它是从是从00开始自西向东到开始自西向东到360360。而且，它的单位事实上也不是。而且，它的单位事实上也不是“度度”，而是时间的单位时、分、秒，范围是，而是时间的单位时、分、秒，范围是0-240-24时。天球赤道时。天球赤道坐标系的纬度规定与地球纬度类似，只是不称作坐标系的纬度规定与地球纬度类似，只是不称作“南纬南纬”和和“北纬北纬”，天球赤纬以北纬

8、为正，南纬为负。，天球赤纬以北纬为正，南纬为负。第9页，共23页，编辑于2022年，星期五第10页，共23页，编辑于2022年，星期五5.“黄道”与黄道星座 太阳在天球上的太阳在天球上的“视运动视运动”分为两种情形，即分为两种情形，即“周日视运动周日视运动”和和“周年视运动周年视运动”。“周日视运动周日视运动”即太阳每天的东升西落现象，即太阳每天的东升西落现象，这实质上是由于地球自转引起的一种视觉效果；这实质上是由于地球自转引起的一种视觉效果；“周年视运动周年视运动”指的是地球公转所引起的太阳在星座之间指的是地球公转所引起的太阳在星座之间“穿行穿行”的现象。的现象。天文学把太阳在天球上的周年视

9、运动轨迹，称为天文学把太阳在天球上的周年视运动轨迹，称为“黄道黄道”，也就，也就是地球公转轨道面在天球上的投影。太阳在天球上沿着黄道一年是地球公转轨道面在天球上的投影。太阳在天球上沿着黄道一年转一圈，为了确定位置的方便，人们把黄道划分成了十二等份转一圈，为了确定位置的方便，人们把黄道划分成了十二等份（每份相当于（每份相当于3030），每份用邻近的一个星座命名，这些星座就），每份用邻近的一个星座命名，这些星座就称为黄道星座或黄道十二宫。这样，相当于把一年划分成了十二称为黄道星座或黄道十二宫。这样，相当于把一年划分成了十二段，在每段时间里太阳进入一个星座。在西方，一个人出生时太段，在每段时间里太阳

10、进入一个星座。在西方，一个人出生时太阳正走到哪个星座，就说此人是这个星座的。阳正走到哪个星座，就说此人是这个星座的。由于我们只有白天才能看到太阳，而这时是看不到星星的。所以由于我们只有白天才能看到太阳，而这时是看不到星星的。所以太阳走到哪个星座，我们就恰好看不见这个星座。也就是说，在太阳走到哪个星座，我们就恰好看不见这个星座。也就是说，在我们过生日时，却恰恰看不到自己所属的星座。我们过生日时，却恰恰看不到自己所属的星座。第11页，共23页，编辑于2022年，星期五第12页，共23页，编辑于2022年，星期五7.“恒显圈”与“恒隐圈”地球上不同纬度的地区，所能看到的星座是不一样的。对于某一地点，

11、有地球上不同纬度的地区，所能看到的星座是不一样的。对于某一地点，有些星座是永远也看不到的；反过来呢，有些星座在那儿一年四季都看得见。些星座是永远也看不到的；反过来呢，有些星座在那儿一年四季都看得见。对于一个地方来说，到底哪些星座能看到，哪些星座看不到呢？对于一个地方来说，到底哪些星座能看到，哪些星座看不到呢？这里有一个小窍门，假设一个地点的纬度是这里有一个小窍门，假设一个地点的纬度是，那么赤纬小于，那么赤纬小于-(90-)-(90-)的天体在这里就永远看不到。反之，凡是赤纬大于的天体在这里就永远看不到。反之，凡是赤纬大于(90-)(90-)的天体，在这的天体，在这里就总能看到。里就总能看到。因

12、此，在天文学上，赤纬因此，在天文学上，赤纬(90-)(90-)称为这一地区的称为这一地区的“恒恒显圈显圈”，而赤纬，而赤纬-(90-)-(90-)叫做该地区的叫做该地区的“恒隐圈恒隐圈”。比如在北京，赤纬比如在北京，赤纬5050就是北京地区的就是北京地区的“恒显圈恒显圈”，位于赤纬，位于赤纬5050以上的以上的星星老是在天上，永远也不会落到地平线下面去。而赤纬星星老是在天上，永远也不会落到地平线下面去。而赤纬-50-50叫做北京地叫做北京地区的区的“恒隐圈恒隐圈”，位于赤纬，位于赤纬-50-50以南的星星在北京就永远也看不到。以南的星星在北京就永远也看不到。而在赤道上（纬度为而在赤道上（纬度为

13、00），即使赤纬是），即使赤纬是+90+90和和-90-90的天体也能看到。的天体也能看到。也也就是说，赤道上没有就是说，赤道上没有“恒隐圈恒隐圈”，在赤道上各个位置的天体都看得见。反，在赤道上各个位置的天体都看得见。反之，在地球的南北两极，则始终只能看到半个天空，另一半天空永远看不之，在地球的南北两极，则始终只能看到半个天空，另一半天空永远看不到，这两处拥有地球上最大的到，这两处拥有地球上最大的“恒隐圈恒隐圈”。第13页，共23页，编辑于2022年，星期五8.“岁差”的概念 地球就像是一个旋转的陀螺，而陀螺在旋转时，它的轴并不是垂直于地面完全不动的，而是在微微晃动，这种现象在物理学上称为“进

14、动”。地球也是这样，它的自转轴在天空中的方向是不断变化的，并不总是指向某一固定点，这在天文学上叫做岁差。第14页，共23页，编辑于2022年，星期五9.天体的“自行”人们肉眼可以看到的星有人们肉眼可以看到的星有60006000多颗。这些星可以分为两类：一种是多颗。这些星可以分为两类：一种是行星，也就是太阳系的九大行星。古人观测天空，只看到离我们最行星，也就是太阳系的九大行星。古人观测天空，只看到离我们最近的水星、金星、火星、木星、土星，古人发现这五颗星的位置总近的水星、金星、火星、木星、土星，古人发现这五颗星的位置总在变化，这说明它们在天上不停地走来走去（这种在变化，这说明它们在天上不停地走来

15、走去（这种“走动走动”，按现，按现在的说法就是行星的在的说法就是行星的“公转公转”），因此称它们为），因此称它们为“行行”星。而对于星。而对于另一类星，它们在天上的位置看上去总是固定不变（当然，这必须另一类星，它们在天上的位置看上去总是固定不变（当然，这必须排除地球自转、公转造成的星星们看上去的排除地球自转、公转造成的星星们看上去的“变动变动”），所以称它），所以称它们为们为“恒恒”星。星。随着科学的发展，人们逐渐认识到宇宙中的运动是绝对的，而随着科学的发展，人们逐渐认识到宇宙中的运动是绝对的，而“静静止止”永远是相对现象。大量观测表明，恒星并不是固定不变的，它永远是相对现象。大量观测表明，恒

16、星并不是固定不变的，它们也在运动。天文学上称之为恒星的们也在运动。天文学上称之为恒星的“自行自行”。其实，恒星的运动。其实，恒星的运动如果与视线平行，我们是看不出来的。所以，自行的真正定义应该如果与视线平行，我们是看不出来的。所以，自行的真正定义应该是恒星运动垂直于视线的分量。是恒星运动垂直于视线的分量。恒星自行的绝对速度并不慢，往往比行星的运动速度快得多，只不恒星自行的绝对速度并不慢，往往比行星的运动速度快得多，只不过除太阳外的恒星离我们都太遥远了，它们跑得再快，从地球上看过除太阳外的恒星离我们都太遥远了，它们跑得再快，从地球上看去也跟静止差不多。但经过上万年之后，恒星的位置变化就会较为去也

17、跟静止差不多。但经过上万年之后，恒星的位置变化就会较为明显。明显。第15页，共23页，编辑于2022年，星期五10.“双星”、“聚星”和“星团”不但看上去离得近，实际距离也很近的两颗星，通过万有引力互相吸引，彼此围绕着对方不停地旋转。只有这种关系，才能称作现代天文学意义上的双星。天文学上把双星中比较亮的一颗称为主星，比较暗的那颗称为伴星。三颗或三颗以上靠引力聚在一起的星，称作“聚星”。如果聚星的成员超过了10个，一般就称之为“星团”。第16页，共23页，编辑于2022年，星期五第17页，共23页，编辑于2022年，星期五11.“双重星系”、“星系群”和“星系团”群星璀璨的星系，也和单个的星星类

18、似，常常三五成群地聚在一起。与双星、聚星和星团类似，我们称他们为“双重星系”、“星系群”和“星系团”。对于双重星系，把较大的叫做主星系，较小的称为伴星系。第18页，共23页，编辑于2022年，星期五 12.“星云”与“河外星系”的概念 宇宙空间的很多区域并不是绝对的真空，在恒星际空间内充满着恒星际物宇宙空间的很多区域并不是绝对的真空，在恒星际空间内充满着恒星际物质。恒星际物质的分布是很不均匀的，其中宇宙尘埃物质密度较大的区域质。恒星际物质的分布是很不均匀的，其中宇宙尘埃物质密度较大的区域（此密度仍然远远小于地球上的实验室真空），所观测到的是雾状斑点，（此密度仍然远远小于地球上的实验室真空），所

19、观测到的是雾状斑点，称为星云。星座介绍部分涉及到的星云类型，主要是称为星云。星座介绍部分涉及到的星云类型，主要是“亮星云亮星云”和和“暗星暗星云云”两种。星云本身并不能发光，所以两种。星云本身并不能发光，所以“亮星云亮星云”其实是借助别人的力量才其实是借助别人的力量才“发发”光的。假如一片星云附近有一颗恒星，那这个星云就能反射恒星发光的。假如一片星云附近有一颗恒星，那这个星云就能反射恒星发出的光而现出光亮来，这就象月亮反射太阳光一样，这样的亮星云我们称出的光而现出光亮来，这就象月亮反射太阳光一样，这样的亮星云我们称之为反射星云；还有一类星云，在它们中间有一颗恒星，星云吸收恒星的之为反射星云；还

20、有一类星云，在它们中间有一颗恒星，星云吸收恒星的紫外辐射，再把它转变为可见光发射出来，这样我们也能看见这个星云，紫外辐射，再把它转变为可见光发射出来，这样我们也能看见这个星云，这样的亮星云叫做发射星云。如果在一个星云附近和中央都没有恒星，那这样的亮星云叫做发射星云。如果在一个星云附近和中央都没有恒星，那这个星云我们就不能看到，这样的星云我们就叫它暗星云。河外星系（例这个星云我们就不能看到，这样的星云我们就叫它暗星云。河外星系（例如室女座和后发座的河外星系），指的是银河系之外的其它星系，通常干如室女座和后发座的河外星系），指的是银河系之外的其它星系，通常干脆简称为脆简称为“星系星系”，它们都是与

21、银河系属于同一量级的庞大恒星系统。，它们都是与银河系属于同一量级的庞大恒星系统。河外星系一般用肉眼看不见，就是通过一般望远镜去观察，也还是一河外星系一般用肉眼看不见，就是通过一般望远镜去观察，也还是一片雾气，跟星云简直一样。所以以前人们一直把它们也当做星云，称片雾气，跟星云简直一样。所以以前人们一直把它们也当做星云，称为河外星云。后来经过深入的研究，天文学家才发现二者完全是两码为河外星云。后来经过深入的研究，天文学家才发现二者完全是两码事：河外星云实际上是和我们银河系类似的星系，而上面所说的真正事：河外星云实际上是和我们银河系类似的星系，而上面所说的真正的的“星云星云”，都是我们银河系的内部成

22、员，是由气体和尘埃组成的。因此，都是我们银河系的内部成员，是由气体和尘埃组成的。因此，现代天文学再也不用现代天文学再也不用“河外星云河外星云”这个词了，而一律改称这个词了，而一律改称“河外星系河外星系”。第19页，共23页，编辑于2022年，星期五13.“变星”的概念 凡是能够观测到亮度变化的恒星，都称为变星。变星主要分为造父变星和食凡是能够观测到亮度变化的恒星，都称为变星。变星主要分为造父变星和食变星两类。变星两类。食变星实际上是双星系统造成的，两颗星彼此绕着对方旋转，其轨道面恰好食变星实际上是双星系统造成的，两颗星彼此绕着对方旋转，其轨道面恰好和它们与地球的联机平行。这样，当比较暗的一颗星

23、转到比较亮的那颗星和和它们与地球的联机平行。这样，当比较暗的一颗星转到比较亮的那颗星和我们地球之间的时候，就把亮星的光遮住了一部分，于是总的亮度就减退了。我们地球之间的时候，就把亮星的光遮住了一部分，于是总的亮度就减退了。当这颗暗星转到亮星的一旁或后面，不再遮光的时候，系统又恢复了最大观当这颗暗星转到亮星的一旁或后面，不再遮光的时候，系统又恢复了最大观测亮度。这类变星的代表是英仙座的大陵五。测亮度。这类变星的代表是英仙座的大陵五。另一类变星的变光现象，确实是由它自己造成的，如仙王座的造父一。天文另一类变星的变光现象，确实是由它自己造成的，如仙王座的造父一。天文学家发现，造父一的直径是我们太阳的

24、学家发现，造父一的直径是我们太阳的3030倍，约倍，约40004000万公里。它就像人体的万公里。它就像人体的心脏一样，总在不停地搏动心脏一样，总在不停地搏动膨胀与收缩，直径前后相差达膨胀与收缩，直径前后相差达500500万公里。万公里。膨胀时它的亮度就减弱，收缩时亮度就增加，搏动的周期也就是它亮度变化膨胀时它的亮度就减弱，收缩时亮度就增加，搏动的周期也就是它亮度变化的周期。像造父一这样由于体积的变化导致的变光称为的周期。像造父一这样由于体积的变化导致的变光称为“脉动变星脉动变星”。有些。有些脉动变星的变光周期与它的亮度有严格的对应关系，利用这一点，天文学家脉动变星的变光周期与它的亮度有严格的对应关系，利用这一点，天文学家就可以确定它与地球之间的距离，因此这类变星又有就可以确定它与地球之间的距离，因此这类变星又有“量天尺量天尺”之称。之称。第20页，共23页，编辑于2022年，星期五14.恒星的颜色与其表面温度的关系 其它所有恒星也和太阳一样，是炽热的大火球。不过，它们的表面温度并不相同，天文学家发现，恒星的表面温度越高，它发出的光线的颜色越偏向紫色，温度越低，越偏向红色。因此，通过恒星的颜色，可以较为粗略地判断出该恒星表面温度的相对高低。第21页，共23页，编辑于2022年，星期五希腊字母 第22页，共23页，编辑于2022年，星期五第23页，共23页，编辑于2022年，星期五