天体物理学史
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§1.2 天体物理学简史真正意义上的天体物理学开始于十九世纪。
由于分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究,对天体的结构、化学成分、物理状态的研究形成了完整的科学体系。
天体物理学发展史上的一些主要事件是:(注:科学家在天体物理学领域的重大进展已经获得了十几次诺贝尔物理奖)1859年德国物理学家克希霍夫发现,太阳光谱的吸收线是由于太阳光球发出的连续光谱被太阳大气吸收所致,这可以说是天体物理学的开创性工作;1864年英国天文爱好者哈根斯和意大利教士塞西分别用摄谱仪证认出一些恒星的元素谱线,哈根斯并根据多普勒效应测定了一些恒星的视向速度;1869年英国天文学家洛基尔在太阳光谱中首次发现氦线,之后到1895年才由英国化学家雷姆塞在地球上发现了氦;1885年哈佛大学天文台开始用物端棱镜方法,对恒星光谱的分类作大规模的研究,此后到1924年,共完成225,000多颗星的光谱分类,这是近代天文史上的巨作,为以后的研究提供了丰富的资料;1914年由依巴谷卫星测定了三角视差的4万多颗近距离恒星的赫罗图。
1915年纵坐标分别用绝对星等及光度表示,横坐标分别用色指数和温度表示1915年爱因斯坦发表广义相对论,并求出水星近日点进动的精确值;同年,美国天文学家亚当斯发现测定恒星距离的分光视差法,使得恒星距离测量的范围由几百光年(三角视差法的上限)达到几千光年;1917年爱因斯坦发表《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文,为现代宇宙学的奠基之作;1919年英国天文学家爱丁顿领导的日食观测队发现太阳引力使光线偏转的现象,成为爱因斯坦广义相对论的天文学验证之一;1920年代印度天文学家萨哈发表恒星大气电离理论,同时德国天文学家埃姆登和史瓦西、英国天文学家爱丁顿等建立了系统的恒星内部结构理论,爱丁顿并从理论上导出了恒星的质光关系;1929年美国天文学家哈勃发现星系的红移-距离关系,为现代大爆炸宇宙学奠定了观测基础;1930年1932年前苏联物理学家朗道预言存在完全由中子构成的恒星——中子星;1934年德国天文学家巴德与瑞士天文学家兹威基提出,中子星是超新星爆发的产物;1937~1939年德国物理学家魏茨泽克和美国物理学家贝特提出质子-质子反应和碳氮循环两种核反应,创立了恒星核能源理论;1939年美国物理学家奥本海默和沃尔科夫建立了中子星的理论模型,预言中子星的直径只有几千米,密度可达每立方厘米几亿吨;1944年荷兰天文学家范德胡斯特从理论上提出存在星际中性氢21厘1948年美国物理学家伽莫夫预言,宇宙创生于一次热大爆炸,并预言可以观测到温度大约为10K的大爆炸背景辐射遗迹;1951~1954年美国、荷兰和澳大利亚的天文学家先用光学的方法,继而用射电方法发现并描绘出银河系的旋涡结构;1959年美国用高空气球进行γ辐射观测,发现宇宙γ射线源,之后又发现太1963年美国用射电方法发现星际有机分子;1964年同年旅美荷兰天文学家施密特发现类星体;1965年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊发现3K宇宙微波背景辐射;1967年英国天文学家休伊士和贝尔发现脉冲星;1968年以上称为六十年代四大天文发现。
天体物理学的发展与历史摘要:在本学期学习《物理学史》课程以来,让我了解到很多物理学发展史,以及众多物理学家对物理做出的巨大贡献;了解到现代如此先进的技术都脱离不开物理学的高度发展,因此,物理学是科学技术的基础,是科技得以产生的基石。
他不仅推动着科学技术的发展,更成为人类社会发展的助燃剂。
在众多物理分支方面我比较感兴趣的就是天文学这一块,所以接下来我将介绍有关天体物理方面的发展。
关键词:天体物理学粒子物理学宇宙学(一)天体物理学的起源从公元前129年古希腊天文学家喜帕恰斯目测恒星光度起,中间经过1609年伽利略使用光学望远镜观测天体,绘制月面图,1655~1656年惠更斯发现土星光环和猎户座星云,后来还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,三种物理方法——分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究以后,对天体的结构、化学组成、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个独立的分支学科。
天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论,研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。
多年来,随着世界人口的不断增加,资源不断的消耗,人们的生存环境日益缩减,资源也愈加匮乏。
越来越多的国家将希望寄托于地球外部的空间,这进一步促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,都会大大推动理论天体物理学的前进。
二十世纪二十年代初量子理论的建立,使深入分析恒星的光谱成为可能,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,从而使恒星内部结构理论迅速发展;并且依据赫罗图的实测结果,确立了恒星演化的科学理论。
(二)天体物理学的分类: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。
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——对天体运动规律的研究 及 万有引力定律的建立
1、托勒密:“地心说”
2、哥白尼:反对“地心说”,建立“日心说”:行星和地球都绕太阳做匀速、圆
周运动!
3、伽利略:发明天文望远镜,进一步证明地球不是所有天体运动的中心。
4、第谷:天才的观测家。
观测记录了几千个行星位置的测量数据。
5、开普勒:数学天才。
整理第谷的观测数据,进一步验证“日心说”,但,发现行星绕太
阳的运动不是完美的匀速圆周运动,而是椭圆轨道上的非匀速圆周运动,并最终整理发表了“行星运动三大定律”。
6、布鲁诺:勇敢的支持和发展了“日心说”,并把它传遍欧洲,后被宗教迫害,烧死于罗
马的鲜花广场,为科学付出了生命的代价。
7、胡克:更深入的研究这个问题,认为:行星绕太阳运动时因为受到了太阳对它的引力,
甚至,他证明了如果行星的轨道是圆形的,它所受引力的大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。
8、牛顿:在前人的基础上,结合牛顿运动定律的知识,整理出太阳与行星之间的引力
2r Mm
G F =,并且,又向前走了一大步:月—地检验,证明天上的力与地上的力是同一
种性质的力,就把这个结论推广到了宇宙中的一切物体之间!——“万有引力定律”诞生!(还不能定量计算,为什么?)
9、卡文迪许:在实验室,通过几个铅球之间万有引力的测量,教准确的得出了引力常
量G 的数值。
2211-/1067.6kg m N G •⨯=。
天体物理学的奠基人姓名:徐明宇学号:1107820419 一.什么是天体物理学简单的说天体物理学是研究天体和其他宇宙物质的性质、结构和演化的天文学分支。
天体物理学包括太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、行星物理学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等分支学科。
另外,射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支。
在天体物理学的发展历史中,有无数位科学家为此做出了巨大的贡献,甚至为天体物理的研究贡献了一生。
而在这其中,贡献最突出的就是第谷、开普勒、牛顿和爱因斯坦。
二.天体物理学奠基人1.第谷、开普勒人类对行星各层次研究通常被分为三部分,这三部分的关键人物分别是第谷、开普勒和牛顿。
第谷,是一个出身于丹麦贵族之家的青年,曾在哥本哈根大学学习法律与哲学。
在一次偶然观测日蚀后,转向了天文学与数学研究的他,是最后一位也是最伟大的一位用肉眼进行观测的天文学家。
他的第一件成就是重新制作了行星表,他所制作的新行星表定位精度达到了30弧秒。
第谷做出的第二件成就,是在1572年观测到一次星球爆发,后人称之为第谷星,这是继1054年中国人观测到的那颗之后的第二颗新星。
第谷第三件成就是对慧星的研究。
那时人们认为有“天界”,而第谷对天空出现的一颗巨大彗星研究的结果,则打破了这一观点。
而且由于它运行也有特定的轨道,所以也与亚里土多德的天空观念冲突,而且与伽利略“替星不能与其它天体的永恒性和规律性相比,它仅仅是一种大气现象”的说法也不相符。
第谷一生对行星的观测,积累了有关行星的位置及运行的大量数据,为后世留下了许多宝贵财富。
开普勒,毕业于德国蒂宾诺大学。
曾担任第谷的助手,替他制作行星运行表。
第谷去世后,开普勒继承了一大批非常宝贵的资料。
他以这些观测结果为基础,计算出了一个能描述星体运行的体系。
开普勒最大的成就在于开普勒三定律。
他通过学习希腊数学家阿波洛尼乌斯的圆锥曲线发现第谷观测到的火星位置与椭圆轨道正好相符,而太阳也正好位于椭圆轨道的一个焦点上。
天体物理学天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论,研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。
从公元前129年古希腊天文学家喜帕恰斯目测恒星光度起,中间经过1609年伽利略使用光学望远镜观测天体,绘制月面图,1655~1656年惠更斯发现土星光环和猎户座星云,后来还有哈雷发现恒星自行,到十八世纪老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,三种物理方法——分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究以后,对天体的结构、化学组成、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个独立的分支学科。
天体物理学的发展,促使天文观测和研究不断出现新成果和新发现。
1859年,基尔霍夫对太阳光谱的吸收线(即夫琅和费谱线)作出科学解释。
他认为吸收线是光球所发出的连续光谱被太阳大气吸收而成的,这一发现推动了天文学家用分光镜研究恒星;1864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,以后根据多普勒效应又测定了一些恒星的视向速度;1885年,皮克林首先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。
1905年,赫茨普龙在观测基础上将部分恒星分为巨星和矮星;1913年,罗素按绝对星等与光谱型绘制恒星分布图,即赫罗图;1916年,亚当斯和科尔许特发现相同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,1920年,萨哈提出恒星大气电离理论,通过埃姆登、史瓦西、爱丁顿等人的研究,关于恒星内部结构的理论逐渐成熟;1938年,贝特提出了氢聚变为氨的热核反应理论,成功地解决了主序星的产能机制问题。
1929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;1931~1932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。
天体物理学是研究宇宙的性质、结构、运动以及发展的一门科学。
天体物理学的发展史可以追溯到古希腊时期。
古希腊时期:在古希腊时期,哥白尼、开普勒等科学家开始研究天体运动,提出了很多天体物理学的基本原理,如地球是圆的、地球围绕太阳运动等。
新纪元:在新纪元时期,科学家们开始使用望远镜观测天体,并发现了很多新的天体,如行星、星云等。
同时,科学家们还提出了许多新的天体物理学理论,如引力定律、光速定律等。
20世纪:在20世纪,科学家们开始使用卫星和太空探测器观测天体,并发现了很多新的天体物理学现象,如黑洞、时空扭曲等。
同时,科学家们还提出了许多新的天体物理学理论,如宇宙扩张理论、宇宙膨胀理论等。
21世纪:在21世纪,科学家们继续使用卫星和太空探测器观测天体,并发现了更多的新的天体物理学现象,如暗物质、黑洞合并等。
§1.2 天体物理学简史真正意义上的天体物理学开始于十九世纪。
由于分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究,对天体的结构、化学成分、物理状态的研究形成了完整的科学体系。
天体物理学发展史上的一些主要事件是:(注:科学家在天体物理学领域的重大进展已经获得了十几次诺贝尔物理奖)1859年德国物理学家克希霍夫发现,太阳光谱的吸收线是由于太阳光球发出的连续光谱被太阳大气吸收所致,这可以说是天体物理学的开创性工作;1864年英国天文爱好者哈根斯和意大利教士塞西分别用摄谱仪证认出一些恒星的元素谱线,哈根斯并根据多普勒效应测定了一些恒星的视向速度;1869年英国天文学家洛基尔在太阳光谱中首次发现氦线,之后到1895年才由英国化学家雷姆塞在地球上发现了氦;1885年哈佛大学天文台开始用物端棱镜方法,对恒星光谱的分类作大规模的研究,此后到1924年,共完成225,000多颗星的光谱分类,这是近代天文史上的巨作,为以后的研究提供了丰富的资料;1914年由依巴谷卫星测定了三角视差的4万多颗近距离恒星的赫罗图。
1915年纵坐标分别用绝对星等及光度表示,横坐标分别用色指数和温度表示1915年爱因斯坦发表广义相对论,并求出水星近日点进动的精确值;同年,美国天文学家亚当斯发现测定恒星距离的分光视差法,使得恒星距离测量的范围由几百光年(三角视差法的上限)达到几千光年;1917年爱因斯坦发表《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文,为现代宇宙学的奠基之作;1919年英国天文学家爱丁顿领导的日食观测队发现太阳引力使光线偏转的现象,成为爱因斯坦广义相对论的天文学验证之一;1920年代印度天文学家萨哈发表恒星大气电离理论,同时德国天文学家埃姆登和史瓦西、英国天文学家爱丁顿等建立了系统的恒星内部结构理论,爱丁顿并从理论上导出了恒星的质光关系;1929年美国天文学家哈勃发现星系的红移-距离关系,为现代大爆炸宇宙学奠定了观测基础;1930年1932年前苏联物理学家朗道预言存在完全由中子构成的恒星——中子星;1934年德国天文学家巴德与瑞士天文学家兹威基提出,中子星是超新星爆发的产物;1937~1939年德国物理学家魏茨泽克和美国物理学家贝特提出质子-质子反应和碳氮循环两种核反应,创立了恒星核能源理论;1939年美国物理学家奥本海默和沃尔科夫建立了中子星的理论模型,预言中子星的直径只有几千米,密度可达每立方厘米几亿吨;1944年荷兰天文学家范德胡斯特从理论上提出存在星际中性氢21厘1948年美国物理学家伽莫夫预言,宇宙创生于一次热大爆炸,并预言可以观测到温度大约为10K的大爆炸背景辐射遗迹;1951~1954年美国、荷兰和澳大利亚的天文学家先用光学的方法,继而用射电方法发现并描绘出银河系的旋涡结构;1959年美国用高空气球进行γ辐射观测,发现宇宙γ射线源,之后又发现太1963年美国用射电方法发现星际有机分子;1964年同年旅美荷兰天文学家施密特发现类星体;1965年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊发现3K宇宙微波背景辐射;1967年英国天文学家休伊士和贝尔发现脉冲星;1968年以上称为六十年代四大天文发现。