简明天文学教程 第8章
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第八章:星系与宇宙的大尺度结构银河系•可见物质:恒星(96%)+气体+(3%)尘埃(1%)•暗物质疏散星团(开团,open star clusters)•疏散团与球状星团•疏散星团:由巨大的尘埃和气体团中形成大量的恒星而形成,位于银河系盘面•由数百颗至上千颗由弱引力联系的恒星组成,恒星密度比球状星团低很多,直径<数十光年•位于恒星活跃形成区,年轻,只有数百万年的历史•可能仍然含有分子云的残迹,星团产生的光:HII区•其中恒星的年龄和化学成分相近•例子:金牛星座中的毕(宿)星团(Hyades),昴星团(Pleiades);英仙座中的双重星团蜂巢星团(Beehive):昴星团:年龄<~115Myrs年龄<~750Myrs球状星团(Globular clusters)•引力紧紧束缚,外形呈球形,恒星高度向中心集中•恒星比较年老,由20,000-1百万个恒星组成,直径~200光年•一般位于星系晕中•银河系约有150个,另外可能还有10-20个未被发现•在星系形成的时候产生?•例子:英仙座中的M13;半人马ω球状星团星际介质(ISM)和发射星云•ISM:气体和尘埃组成•大多数ISM不可见•发射星云:气体发光,猎户大星云(Great Nebula of Orion),恒星形成,HII区,波长之一:6563Å•暗星云:气体遮蔽了星系的光,煤袋星云(Coal Sack)•两种星云同时存在:鹰状星云(巨蛇座,Serpens);马头星云(猎户座)银河系的大小、形状和结构Shapley测量 了银河系100 个球状星团 结论:球形 分布;太阳 距离银心的 距离;银河 系的尺度太阳距离银心 的距离: ~8.3Kpc 太阳绕银心的 速度: 220 km/s 环绕周期: 230 百万年 转动曲线:~刚 体银河系的结构 •中性氢发射21cm射电辐射 •中性氢云团的速度:多普勒效应 •漩涡结构氢线的观测21cm氢线的产生机制跃迁几率:2.9x10-15/s 第一次观测:哈佛大学的Edward Purcell教 授与他的研究生Harold Ewen,1951,角型天 线银河系中心在可见光波段被气体和尘埃严重吸收Extinction by 30 magnitudes Only 1 out of 1012 optical photons makes its way from the GC towards Earth!Galactic centerWide-angle optical view of the GC region银心的射电观测Many supernova remnants; shells and filamentsArcSgr A Sgr ASgr A*: 银心银河系中心存在一个大约4百万太阳质量的黑洞银河系中心的黑洞恒星动力学测量黑洞的质量银心的X 射线观测Chandra X-ray image of Sgr A*银心的超大质量黑洞在X 射线波段很暗银心区域包含很多的黑洞和中子星双星系统Genzel etal 2003, Nature世界上第一个 3.5毫米 VLBI 图像UN beam 1.11 mas x 0.32 mas @ 9o Super-resolution 0.02 masunresolved (no extended structure) → single componentzero closure phases → symmetrical structure• (~E-W) elongated emission → consistent with λ≥ 7mm dataShen et al. 2005 Nature~5Rs~5Rs黑洞“阴影” 其它星系•原先被称之为“白星云”•世纪之争:银河系之外还是银河系之内?•Cepheid变星定距离:银河系之外!•Edwin Hubble分类•星系群(最多~100星系);星系团(100-1000星系)椭圆星系银河系的相对大小椭圆星系•在大的星系团的中心,总是观测到一个或者更多的巨椭圆星系:~1013太阳质量,~300 000光年(比银河系大九倍),很多星系并合的结果;数量不多•一般的椭圆星系:~106太阳质量,~1000光年•年轻恒星很少,恒星形成基本停止,气体已经用完•椭圆星系占了宇宙中总星系数目的1/3漩涡星系1840s漩涡星系漩涡星系根据它们盘和核球的相对比重分类:Sa, Sb, ScMore bulgeMore disk有棒的星系: SBa,SBb, SBc盘越多意味着更多的恒星形成•核区:恒星年老,颜色:黄、橘红、红•旋臂:恒星年轻,颜色:蓝色(这类恒星的相对数目少)漩涡星系中的暗物质•1970s,Vera Rubin通过观测漩涡星系中的HII区红色的Hα谱线的移动,来测量星系的转动曲线:偏离开普勒运动!•暗物质?修正的引力理论(MOND)?漩涡星系的转动曲线:暗物质存在的证据星系的质量:一个例子•速度为负:朝向太阳系运动•速度:~-180km/s•太阳速度:~220km/s•M33朝向银河系的运动速度:~24km/s•谱线宽度:M33边界相对中心的运动速度:~100km/s•假设星系是圆形的:观测为~71x45角分,星系的倾角:acrsin(45/71)=~39度•速度改正:100/sin(39)=158km/s•M33的半径:~71角分,71/(60x57.3)=0.020弧度~45x109太阳质量•根据质光关系定M33中发光物质的质量•太阳的绝对光度:4.8;M33绝对光度:-19.5•光度差:2.51224.3=~5.2x109•M33中发光物质的质量: =~5.2x109太阳质量,只有动力学质量的1/10!•进一步的改正:不发光的气体和尘埃,恒星质光关系的改正,银河系的质光关系:1.5•M33中的重子物质:~ 8x109太阳质量,仍然只有动力学质量的1/6!!。
第一章绪论1.简述天文学的研究对象,研究方法和特点?答:天文学的研究对象是天体,其研究的基本方法是对天体的观测,包括目视观测和仪器观测。
它的研究特点是:(1)大部分情况下人类不能主动去实验,只能被动观测。
(2)强调对天体进行全局、整体图景的综合研究。
表现观测上是全波段、全天候。
在理论上依赖模型和假设。
(3)需用计算机把观测所获得的大量原始资料进行整理。
使天文学研究发生重大变化的另一个技术进步是快速互联网技术,这使得异地天文数据的交换和处理成为可能,使得观测数据具有巨大的科学产出的潜在意义。
目前,虚拟天文台的提出和建设对天文研究意义深远。
(4)具有大科学的特征,需要大量投资。
(5)以哲学为指导。
2.研究天文学的意义有哪些?答:天文学与人类关系密切,天文学对于人类生存和社会进步具有积极重要的意义,突出表现在以下几个方面:(1)时间服务:准确的时间不单是人类日常生活不可缺少的,而且对许多生产和科研部门更为重要。
最早的天文学就是农业和牧业民族为了确定较准确的季节而诞生和发展起来的。
现代的一些生产和科研工作更离不开精确的时间。
例如,某些生产、科学研究、国防建设和宇航部门,对时间精度要求精确到千分之一秒,甚至百万分之一秒,否则就会失之毫厘,差之千里。
而准确的时间是靠对天体的观测获得并验证的。
(2)导航服务:对地球形状大小的认识是靠天文学知识取得的。
确定地球上的位置离不开地理坐标,测定地理经度和纬度,无论是经典方法还是现代技术,都属于天文学的工作内容。
(3)人造天体的成功发射及应用:目前,人类已向宇宙发射了数以千计的人造天体,其中包括人造地球卫星、人造行星、星际探测器和太空实验站等。
它们已经广泛应用于国民经济、文化教育、科学研究和国防军事。
仅就人造地球卫星而言,有通讯卫星、气象卫星、测地卫星、资源卫星、导航卫星等,根据不同需要又有地球同步卫星、太阳同步卫星等。
所有人造天体都需要精确地设计和确定它们的轨道、轨道对赤道面的倾角、偏心率等。
目录版权信息闲话天文出版说明关于原著者关于译者译者序第一编 天体的运行第一章 我们的星辰系统第二章 天界现象第三章 时间与经度的关系第四章 怎样确定一个天体的位置第五章 地球的周年运动及其结果第二编 望远镜第一章 折射望远镜第二章 反射望远镜第三章 折反射望远镜第四章 望远镜摄影术第五章 大型光学望远镜第六章 射电望远镜第七章 太空望远镜第三编 太阳,地球,月亮第一章 太阳系的最初一瞥第二章 太阳第三章 地球第四章 月亮第五章 月食第六章 日食第四编 行星及其卫星第一章 行星的轨道及其各种情形第二章 水星第三章 金星第四章 火星第五章 小行星群第六章 木星及其卫星第七章 土星及其系统第八章 天王星及其卫星第九章 海王星及其卫星第十章 曾经的大行星冥王星第十一章 太阳系的比例尺第十二章 引力与行星的称量第五编 彗星与流星第一章 彗星第二章 流星第六编 恒星第一章 星座第二章 恒星的本性第三章 恒星的距离第四章 恒星系统第五章 星云第七编 星系与宇宙第一章 银河系第二章 河外星系第三章 膨胀的宇宙第四章 大爆炸宇宙学第五章 微波背景辐射第六章 宇宙的组成第七章 宇宙的结构第八章 宇宙的演化第八编 探索地外生命第一章 UFO第二章 地球生命之源第三章 寻觅太阳系第四章 寻觅银河系通俗天文学作 者:【美】纽康译 者:金克木选题策划:王 聪责任编辑:喻 静装帧设计:伍 霄宇宙原是个有限的无穷。
人类恰好是现实的虚空。
只有那无端的数学法则,才统治了自己又统治了一切。
——金克木近年来翻印古书和翻译古书忽然流行,早已超过了《四库全书》时代,可是讲怎么读古书的还很少。
是不是大部头古书只为包装摆起来好看?谁有那么多时间读古书?赏鉴古董?“博览群书”只怕是属于有电视电脑以前的时代,不属于现代或者“后现代”了。
不过有书就会有人读。
现在人读古书和100年以前古人读古书不会一样。
现在人有些想法是古时人不会有的。
我想起一个例。
什么是活动星系?
活动星系与活动星系核
l●相比于正常星系,部分星系(核)表现出强烈的活动性,称为活动星系。
l●在观测上分为:
射电星系
赛弗特星系
耀变体
类星体
正常星系与活动星系
(1) ⾼高光度
X射线光度光学光度射电光度银河系111
射电星系100-5,00022,000-2×106赛弗特星系300-7×104220-2×106类星体(3C 273) 2.5×1062506×106
河外射电源
光学(HST)X 射线(Chandra)
类星体PKS 1127-145 正常星系
(2) 非热辐射谱
l●正常星系
–星系内恒星的累积辐射
–⿊黑体辐射,峰值能量位于光学波
段
l●活动星系
–热(红外)辐射+ 非热辐射(幂
律谱),峰值能量位于远红外波
段
(3) 强发射线与偏振辐射。
简明天文学教程天文学是研究天体及其运动、性质和演化等方面的科学。
以下是一个简明的天文学教程:1. 天体:天文学研究的对象主要包括星球、恒星、行星、卫星、彗星、流星等。
2. 星系:星系是由众多星体组成的庞大星际系统。
最著名的星系是我们所在的银河系。
3. 宇宙:宇宙是无限的空间,含有无数的星系和其他天体。
宇宙的起源和演化是天文学的重要研究领域之一。
4. 天文观测:通过望远镜等设备对天体进行观测和测量,以获取有关它们运动、组成和性质等方面的信息。
5. 天体力学:天文学利用牛顿力学等物理学原理研究天体的运动规律。
这包括行星绕太阳的运动、卫星绕行星的运动等。
6. 星系演化:研究星系的形成、演化和相互作用等问题,以了解宇宙的结构和进化。
7. 宇宙大爆炸理论:宇宙大爆炸理论认为宇宙在一起始点爆炸形成,并随着时间的推移不断膨胀。
这个理论被广泛接受,并成为解释宇宙起源和演化的主要框架。
8. 星等和距离:星等是表示天体亮度的指标,星等较小表示亮度较大。
距离是指观测者和天体之间的空间距离,确定天体距离是天文学中重要的任务。
9. 可见光和其他波长的天文学研究:除了可见光,天文学家还使用射电波、红外线、紫外线、X射线等波长的辐射来研究天体,这些不同波长的观测可以提供更多的信息。
10. 天文学发展历史:从古代的天文观测到现代的太空探测器,天文学在人类历史上发挥了重要作用。
了解天文学的发展历史有助于理解现代天文学的基础和进展。
以上是一个简明的天文学教程,介绍了天文学的基本概念和研究内容。
对于想要了解天文学的人来说,这些基本知识是一个良好的起点。
《观天认星》一、选择题1.关于天体系统的叙述正确的是()。
A.天体的相互吸引和相互绕转,就形成天体系统B.天上的恒星紧靠一起,组成星座,就形成天体系统C.太阳和地球组成最低层次的天体系统D.银河系是最大的天体系统2.下列有关天体的叙述正确的是()。
A.银河系是以太阳为中心的天体系统B.星系是指类似太阳系的天体系统C.光年是指光在一年中所走过的距离D.宇宙中有2000多亿颗像太阳那样的恒星3.所谓地球是太阳系一颗特殊的行星,其特殊性体现在()。
A.是太阳系中体积、质量最大的行星B.是八大行星中质量最小的行星C.既有自转运动,又有绕日公转运动D.是太阳系中唯一存在生命的行星4.太阳的大气不是安静的,它常会发生变化,甚至发生剧烈变化,我们把这种活动称为太阳活动,这种活动强弱的标志是()。
A.黑子B.耀斑C.太阳风D.日珥5.下列现象可能由于太阳活动的影响所形成的是()。
A.有线电话突然中断B.指南针剧烈颤动,不能正确指示方向C.气温异常升高D.山体发生滑坡6.宇航员踏上月球时,下列感觉正确是的()。
A.踩到月球上的脚印很清晰,但一会儿就消失B.看到月球上的天空是黑暗的,一个天体也看不到C.尽管穿着厚厚的宇航服、背着沉重的探测器,走路依然很轻松D.月球上昼夜温差大,宇航员难以忍受“和平号”空间站坠落南太平洋,与此现象相似的天文现象是()。
7.2001年3月23日下午,A.日落现象B.月落现象C.彗星现象D.流星现象8.夜晚,在满天的繁星中绝大多数都是恒星,但我们肉眼也能看到几颗行星()。
A.4B.5C.8D.99.在同一个地方的晚上,连续数小时观察天空,会发现()。
A.星空是静止不动的B.巨大的星空绕着一根轴自西向东旋转C.星星不断地从东方的地平线没入D.星星不断地从西边的地平线没入10.关于恒星的叙述,正确的是()。
A.是发光发热的天体B.恒星是体积很大的天体C.宇宙中的恒星都绕银河系中心运转D.以上说法都不正确二、填空题1.某气象专家认为:极端气候与太阳黑子活动有关。
2019年精选科学七年级上册第8章星空世界华师大版课后练习第四十篇4第1题【单选题】如图是用专用仪器拍摄的太阳照片。
照片中①区域呈现的太阳活动主要是()A、日珥B、日冕C、光球D、太阳黑子【答案】:A【解析】:【分析】在日全食时,太阳的周围镶若一个红色的环圈,上面尚E动着鲜红的火舌,这种火舌状物体就叫做日珥,曰珥是在太阳的色球层上产生的一种非常强烈的太阳活动,是太阳活动的标志之一•【解答】A :日珥,日珥是通常发生在色球层的,它像是太阳面的“耳环•一样,A符合题意;B :日冕,日冕是太阳大气的最外层(其内部分别为色球层和光球层),厚度达到几百万公里以上次不符合题意;C:光球,光球是太阳大气最里的一层,即一殷用白光所观测到的太阳表面,我们接收到的太阳能量基本上是光球发出的,C不符合叠;D:太阳黑子,太阳黑子发生在光球层,是由于温度比周围低,显得暗一些,D不符合题意;略案为:A4第2题【单选题】下列关于太阳活动的叙述,不正确的是()A、太阳黑子产生在太阳光球层上B、前一次太阳活动极大年到再次活动极大年的平均周期约为11年C、太阳活动发出的强烈射电扰乱地球大气臭氧层,影响地面无线电短波通讯D、太阳日冕层的高温使高能带电粒子向外高速运动,形成了“太阳风〃【答案】:C【解析】:【分忻】在光球层的主要太阳活动是太阳黑子,在色球层的主要太阳活动是耀斑和日珥;太阳活动的周期是11年;太阳活动扰乱电蔼层,影响无线电短波通讯・【解答】解:太阳黑子发生在光球层,故A正确;太阳活动的周期是11年,故B正确;强烈射电会干扰电离层,不是臭氧层,故C错误;太阳日冕层的带电粒子运动,形成了 "太阳风"故D正确・本题要求关于太阳活动俶述错误的答案・建:C.4第3题【单选题】火星是类地行星,直径约为地球的一半,自转轴倾角、自转周期均与地球相近,公转一周约为地球公转时间的两倍。
火星基本上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布,二氧化碳为主的大气十分稀薄,密度仅为地球大气密度的1%,火星两极皆有干冰组成的板冠,会周期性的消长。
第8章双星和三合星在夜空的星群中,既有发出蓝色光芒的星,也有发出黄色和红色光芒的星。
要是用望远镜仔细地观察、分辨,可以看到两个或者三个恒星相互绕转,构成了一个世界。
这种恒星就称为双星或是三合星。
例如,大犬座的天狼星(大犬座a星)就是著名的双星。
其中一个大的直径是太阳的1.8倍,小的直径只有太阳的五十分之一,简直宛如大象和老鼠在一起跳舞。
在这种情况下,大者称为主星,小者叫做伴星。
1985年底,苏联哈尔科夫一所大学的天文学家用他们研制的特殊的装置,处理了宇宙空间的天体照片,获得了御夫座五车二双星的像。
双星在宇宙中分布广泛,在很遥远的古代,阿拉伯人注意到大熊星座一颗明亮的天体同距它不远的一颗暗淡的小星星的关系,从而首先发现了双星。
在我们头顶的夜空中,能够用肉眼或一般望远镜分辨开的双星并不多,大多数双星由于角距太小,我们把它们看成了一个整体。
五车二被确认是双星的事实是科学家根据其光谱才知道的,所以能直接看到这两颗黄色巨星的外貌,对天文学家来说是一件十分重要的事。
夜空中最亮的天狼星也有一个伴星,这个伴星的存在是由德国天文学家贝塞尔于1836年推算出来的。
他发现天狼星的运动是不规则的,他推断有一个环绕天狼星转动的天体用引力干扰着它的运行。
许多年来一直流传着有关天狼星的传说,1985年由于一份六世纪的手稿被发现,使这颗亮星变得更加神秘了。
这份法国梅罗示加王朝(公元四世纪至七世纪)的手稿保存在联邦德国的一个图书馆里。
在这份手稿里把天狼星描绘成是红色的,这说明天狼星是在不到一千四百年前,或者说是在比这更近的时候变成今天这种熠熠夺目的蓝白色的。
非洲的马里有一个多贡部族,该部族有一种世代口头相传的教义,这种教义说天狼星有一个小伴星,小得难以看到,密度极大,这两颗星每五十年相互绕转一周。
本世纪三十年代这个教义曾透露给一批法国人类学家。
在多贡部族的教义中甚至谈到了木星有四个内卫星,土星有光环,包括地球在内的行星都在椭圆形轨道上绕着太阳运行。
新版华师大版科学七年级上册第八章星空世界第 1 节、观天认星1.变化的星空一天中,星空自东向西旋转(以北极星为中心逆时针旋转原由:地球的自转。
一年中,跟着季节的更替而变化,形成了四时星空。
原由:地球的公转北极星的地点不发生变化,一直指向正北方向。
原由:北极星位于地轴的正上方。
2.恒星和行星恒星是自己能够发光发热的星体 .行星是自己不可以发光靠反射恒星的光而发亮的星体 .恒星在夜空中的相对地点变化不显然 .行星在夜空中的相对地点变化显然 .用肉眼能够看见 5 颗行星 :金星、木星、水星、火星、土星3.星图和星座 .星图上的方向是 :上北下南 ,左东右西 .现代天文学家把天空分红88 个地区 ,即 88 个星座 .4.需要知道的星座及恒星:大熊座 (北斗七星 )、小熊座(北极星)、天琴座(织女星)、天鹰座(牛郎星)、牧夫座、仙后座、天鹅座5.依据北斗七星辰柄的指向判断季节:斗柄指向东、南、西、北,对应的季节为春、夏、秋、冬。
6.找寻北极星 :先找到北斗七星 ,而后将斗前二星连线 ,并朝斗口方向延伸约 5 倍距离 ,即能够找到北极星 .7.在夜空中 ,人们用肉眼能够看到 6000 多颗星星 ,为了看到更多的星星 , 需要借助于天文望远镜 .我国最大的天文望远镜安装在北京天文台 .紫金山天文台有好多古代的天文仪器.8.有些恒星一年四时都能够看到,有些恒星永久也看不到 ,在_赤道 _处能够看到全天的星空 .9.有名的星座:(仙后座;夏天大三角:牛郎星、织女星、天津四)北极星——小熊座;北斗七星——大熊座;天狼星——大犬座牛郎星——天鹰座;织女星——天琴座;天津四——天鹅座第 2 节、太阳发光发热的太阳1. 太阳是离地球近来的恒星,与地球的均匀距离是1.5 亿千米。
植物的向光性、光合作用和叶镶嵌等都与太阳光有亲密的关系。
2.太阳是一颗气体光球层、色球层和日冕层。
我们往常看到的是光球层,在日全食时可察看到日冕层。
第一章地理坐标与天球坐标第一节地理坐标一、经线和纬线1、地球上的经线和纬线大地是球体,称为地球。
地球的自转轴叫地轴。
地轴与地面相交的两点,是地球的两极,分别叫北极和南极。
为了地理定位的需要,人们设置地理坐标。
垂直于地轴的平面,同地面相交而成的圆,就是纬线。
其中最大的圆叫赤道。
通过地轴的平面,同地面相交的圆,就是经线。
经线等长,通过英国伦敦格林尼治天文台旧址的经线为本初子午线。
赤道为地理坐标的横轴,本初子午线为地理坐标的竖轴。
(地球仪)2、地球上的方向和距离地球上的方向,通常为地平方向。
经线为南北方向(子、午方向),为有限方向。
纬线为东西方向(卯、酉方向),无限方向。
地球上两点之间的最短距离,是通过他们的大圆弧线。
海里:地球上经线1分的长度。
1海里=40000/360×60=1.852Km。
公里:原来法国人把地球全周分为400度,每度分为100分,每分弧长就是1公里。
没有流传下来。
作为长度单位的公里,流传下来。
不过全周分为360度,每度60分,经线1度=40000/360=111.1公里。
二、经度和纬度1、经度和纬度纬度是一种线面角,直线(当地法线)同平面(赤道平面)的交角。
赤道以北为北纬(N),赤道以南为南纬(S),0度—90度量度。
经度是一个两面角,是本地子午线平面与本初子午线平面的交角。
自赤道与本初子午线的交点(地理坐标原点)起量,沿着赤道向东向西量度。
向东为东经(0度—180度),向西为西经(0度—180度)。
2、地理坐标一地的纬度,表示该地相对于赤道的南北位置。
一地的经度,表示该地子午面相对于本初子午面的东西位置。
二者之和表示该地的地理坐标。
例如北京的地理坐标是40°N,116o°E先说纬度,后说经度。
第一章地理坐标与天球坐标第二节天球坐标一、天球和天穹1、天球:以观测者为中心,无限远为半径(半径任意),包含一切天体的假想球面。
(天球)2、天穹:地平之上的半个天球。