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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。
天文学史讲义讲授提纲第一讲绪论一、天文学史的研究对象1.研究天文学的发展与人类社会发展的关系2.研究人类认识宇宙的历史过程3.天文学史的主要研究内容二.天文学史的分支学科1.按地域划分2.按时代划分3.按分支学科划分三、研究天文学史的意义1.有助于深刻地了解天文学2.研究天文学思想史3.研究中国天文学史4.探索天文学的发展规律，总结经验，提供借鉴5.挖掘和利用古代天象记录，用于研究某些课题6.丰富科学文化史的内容，有助于历史学的研究四、天文学发展分期概述1.古代天文学（史前一一16世纪中叶）2.近代天文学（16世纪中叶——19世纪中叶）3.现代天文学（19世纪中叶——现代）第二讲宇宙概观一、宇宙万物的尺度1.微观世界、宏观世界和宇观世界的尺度2.天文学中的单位二、宇宙的层次结构三、太阳系概况1.太阳2.地球3.月球4.大行星5.小行星6.彗星和流星体7.卫星和行星环四、银河系概况1.恒星8.恒星集团9.星云10星际物质五、星系、星系集团和宇宙1.星系2.星系集团3.超星系团4.宇宙第三讲古代天文学一、天文学的起源二、史前时期的天文遗址和遗物三、古埃及天文学1.历法2.天体位置测量和天文定位3.宇宙观念四、美索不达米亚天文学1.对天空的认识2.时间和历法3.宇宙观念五、古印度天文学1.历法2.月亮运动和二十八宿3.宇宙观念第四讲中国天文学史概述一、中国天文学的诞生（史前一西周）中国古代天文学的分期1.体系形成时期（从春秋一秦汉，BC770-AD220）2.繁荣发展时期（从三国一五代，220-960）3.由鼎盛到衰落的时期（从宋初一明末，960-1600）4.中西天文融介时期（从明末一鸦片战争，1600—1840）三、中国古代天文学的特点和成就1.中国占代天文学的特点2.历法编制3.天象的观测和记录4.观测仪器5.对天象的解释和天文学发现6.天文大地测量7.宇宙理论第五讲古希腊天文学一、古希腊的历史和文化背景二、古希腊天文学1.古希腊天文学的特点2.历法编制3.天象观测和记录4.天文测量5.测量仪器6.宇宙理论三、托勒玫体系四、公历的由来1.古罗马和古罗马的历法2.儒略历3.格里历第六讲阿拉伯天文学与欧洲中世纪天文学一、阿拉伯天文学二、蒙占统治时期的天文学三、欧洲天文学的停滞1.基督教教会的束缚2.占星学的发展四、欧洲天文学的复兴1.早期技术革命的推动3.地心体系濒临破产第七讲哥白尼日心体系的创立和发展一、哥白尼的生平和学说1.生平简介2.日心体系学说的形成3.《天体运行论》的出版二、关于《天体运行论》1.体例2.内容简介3.《天体运行论》出版的意义4.《天体运行论》的缺陷三、不屈的布鲁诺四、观测天文大师一一第谷•布拉赫五、天空的立法者一一开普勒1.探索宇宙奥秘2.行星运动三定律的发现3.其他成就第八讲早期的天文望远镜及其观测成就一、天文望远镜问世1.望远镜的发明2.伽利略和他的天文望远镜二、伽利略的发现I.观测月亮3.观测恒星4.观测行星5.观测太阳三、关于《两大世界体系的对话》四、17世纪的天文望远镜及其观测成就1.开普勒式望远镜2.早期望远镜的改进3.赫维留斯和里乔利的月面图4.惠更斯的发现5.卡西尼的发现6.罗默测定光速第九讲万有引力定律的发现和证实一、万有引力定律的发现1.牛顿生平简介2.发现万有引力定律的背景3.牛顿的研究4.牛顿成就原因简析二、万有引力定律的证实1.哈雷彗星回归的预言2.孤立大山的引力使铅垂线偏转3.万有引力常数的测定4.海王星的发现5.对恒星喑伴星的预言和发现第十讲康德和拉普拉斯的星云说一、早期的太阳系起源说和形而上学的自然观1.笛卡尔的太阳系起源的涡动说2.牛顿关于太阳系起源的考虑3.布封的太阳系形成学说4.17—18世纪形而上学自然观的特点二、康德的太阳系星云假说三、拉普拉斯的太阳系起源的星云说四、星云说的历史意义第十一讲奠基期的天体力学一、经典天体力学及其基础1.经典天体力学的对象和方法2.经典天体力学的力学和数学基础二、欧拉的工作1.月球运动理论2.创立摄动理论三、拉格朗日的工作1.太阳系稳定性问题的研究2.建立拉格朗日方程组，探讨三体问题的解四、拉普拉斯的工作1.关于行星轨道的周期变化2.《天体力学》的出版五、其他的重要工作1.达朗贝尔的工作2.克雷洛的工作3.高斯的工作4.亚当斯和勒威耶的工作第十二讲银河系概念的初步确立和恒星距离的测定一、关于恒星系统认识的演进1.从古希腊到伽利略2.恒星自行的发现和距离的估计3.关于银河系的假设二、赫歇尔家族的工作1.太阳系本动的发现2.银河系结构的研究3.威廉•赫歇尔成就的原因4.约翰•赫歇尔在南天的工作三、恒星距离的测定1.斯特鲁维的工作2.贝塞尔的工作3.亨德森的工作4.恒星距离测定的意义第十三讲天体物理学的诞生一、天体物理学诞生的背景1.天文观测技术的发展2.太阳光的分解二、光谱分析术的发明三、基尔霍夫定律的发现四、氢的发现五、恒星光谱的分光观测1.恒星光谱的观测和初步分类2.恒星光谱的谱线位移六、天体测光术的发明和发展1.恒星亮度的目视测量2.普森公式3.目视光度计的发明七、天体照相术的应用1.照相术的发明和发展2.照相术用于拍摄天体3.照相术用于天体位置测量4.照相术用于拍摄天体光谱八、反射望远镜的改进第十四讲河外星系的发现一、测定旋涡星云距离的探索二、造父变星法求天体距离1.造父变星的周光关系2.绝对星等与视星等的关系3.周光关系零点的测定4.沙普利和科蒂斯的辩论三、哈勃的工作四、河外星系发现史中的教训第十五讲赫罗图与恒星演化一、赫罗图的建立1.哈佛的恒星光谱分类2.赫茨普龙的工作3.罗素的工作二、早期的恒星演化理论三、爱丁顿的质光关系四、恒星的能源问题1.早期的理论2.核聚变反应理论五、恒星演化的研究1.V-R定理2.恒星演化的现代理论第十六讲广义相时论的诞生和现代宇宙学的发展一、狭义相对论引起的时空观革命1.19世纪末物理学的危机2.狭义相对论的创立二、广义相对论的诞生三、广义相对论的天文学验证1.水星近日点的反常进动2.光线在引力场中的偏转3.光线的引力红移4.电磁波传播的引力延迟四、现代宇宙学的发展1.爱因斯坦的静态宇宙学模型2.弗里德曼和勒梅特的膨胀宇宙模型3.宇宙膨胀的观测效应4.稳恒态宇宙模型5.大爆炸宇宙模型第十七讲近代天体测量和天体力学的发展一、时间工作1.平太阳时的精确定义2.本初子午线和时区的确定3.无线电时号的发播二、地球自转变化的发现1.地极移动的发现2.地球自转不均匀性的发现三、原子时和协调世界时1.原子钟的发明和原子时系统的建立2.协调世界时的建立四、十九世纪后期天体力学的发展1.太阳系小天体运动的研究2.月球和大行星运动的研究3.数学和力学迅速发展的推动五、二十世纪天体力学的发展1.历史背景2.卫星动力学的建立3.电子计算机与天体力学4.广义相对论和天体力学六、近代天体测量学和天体力学力学发展的特点第十八讲射电天文学的崛起和六十年代四大天文发现一、射电天文学的诞生1.央斯基的发现2.雷伯的经典式射电望远镜二、银河系结构的射电探测1.21厘米微波辐射的理论预言2.21厘米微波辐射的探测三、20世纪60年代的四大天文发现1.类星体的发现2.微波背景辐射的发现3.射电脉冲星的发现4.星际有机分子的发现四、射电天文学的新进展1.大口径射电望远镜2.甚长基线射电干涉测量3.综合孔径射电望远镜4.亳米波和亚亳米波天文学第十九讲空间天文学的进展一、空间探测时代的到来1.全波天文学2.空间探测手段的发展二、地球辐射带的发现三、对月球的探测1.苏联对月球的探测2.美国对月球的探测四.对水星和金星的探测1.对水星探测2.对金星探测五、对类木行星的探测1.对木星的探测2.对土星的探测3.对天王星和海王星的探测六、红外和紫外天文学的发展七、X射线和γ射线天文学的发展第一讲绪论一、天文学史的研究对象天文学史是天文学的一个分支学科，也是自然科学史的一个组成部分，研究人类认识宇宙的历史，探索天文学发生和发展的规律。
第一章1你为什么选修天文学?宇宙的奥秘、人类对于自我、对于生存环境的渴望了解，是天文学吸引人的原动力。
天文中那么多谜题、那么多不可思议、那么多与正统教育相悖的争论，怎么能不令人着迷呢？难道你不想知道我们的世界到底是怎么样，人类到底是什么，你自己是什么吗？选修天文学就是为了了解更多我不了解的世界。
2简述天文学的研究对象天文学(Astronomy)是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。
内容包括天体的构造、性质和运行规律等。
主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。
天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位。
随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。
现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。
按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。
3简述天文学和物理学的关系。
天文学是一门独立的基础学科，并不被物理学所包含，只是很多地方会用到物理，有“天体物理”等交叉学科。
天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。
内容包括天体的构造、性质和运行规律等。
主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。
天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位。
随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。
现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。
按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。
4天文学研究的主要特征和意义天文学(Astronomy)是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。
内容包括天体的构造、性质和运行规律等。
主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。
§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。
基础天⽂学概论知识要点.天⽂学概论复习【绪论】1.什么是天⽂学：是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。
内容包括天体的构造、性质和运⾏规律等。
2.天⽂学的三个分⽀学科：天体测量学、天体⼒学、天⽂物理学3.天⽂和⽓象的区别：⼤⽓层外vs⼤⽓层内4.天⽂学观测波段：光学波段；射电波段；Χ射线、γ射线波段；紫外线、红外线波段5.20世纪天体物理学成就：①两⼤基本理论：恒星演化和宇宙⼤爆炸模型②全波段天⽂学、中微⼦天⽂学③20世纪60年代的四⼤发现：脉冲星、类天体、微波背景辐射、星际分⼦【星空划分与运转】1.星座的概念：⼀种具有特征并容易记忆的恒星在天空投影的图案所在天区2.星座与星官的区别：星座有边界，恒星数⽬不确定；星官⽆边界，恒星数⽬确定3.中国古代的三垣四象⼆⼗⼋宿①三垣：紫薇垣、太微垣、天市垣②四象：北⽅⽞武、南⽅朱雀、西⽅⽩虎、东⽅苍龙③⼆⼗⼋宿：⽉亮每晚停留在⼀宿4.全天88个星座，北天29，黄道12，南天475.寻找北极星的两种⽅法①北⽃七星勺头两颗星延长五倍即为北极星②仙后座勺⼝开⼝⽅向延长开⼝宽度的两倍即为北极星6.北⽃七星的⽃柄⽅向与四季关系春夏秋冬→东南西北7.四季星空典型的代表星座：春夜⼤熊追⼩熊：狮⼦座、牧夫座、室⼥座夏夜⽜郎会织⼥：天鹅座（天津四）、天琴座（织⼥星）、天鹰座（⽜郎星）秋夜仙⼥拜仙后：飞马座、仙⼥座、英仙座冬夜猎户会⾦⽜：猎户座【天球与天球坐标系】1.天球的概念与特点：⑴概念：以任意点为球⼼，任意长为半径，为研究天体的位置和运动⽽引进的⼀个与⼈们直观感觉相符的假想圆球。
⑵特点：①天球中⼼任意选取；②天球半径任意选取；③天体在天球上的位置只反映天体视⽅向上的投影；④天球上任意两天体的距离⽤⾓距表⽰；⑤地⾯上不同点看同⼀天体视线⽅向是相互平⾏的2.北天极的⾼度等于当地的地理纬度3.天球上的基本点、圈：天极与天⾚道、天顶天底真地平、天⼦午圈、卯⾣圈、四⽅点、黄道和黄极、⼆分点⼆⾄点、天极在天球上的位置4.四个天球坐标系：基本点、圈，两个坐标，如何度量5.不同纬度处的天体周⽇视运动：都是等于或平⾏于天⾚道的⼩圆永不上升和永不下落天体：δ≧（90°-Φ）vsδ≤-（90°-φ）天体的中天：天极以南（北）过天⼦午圈6.天体上、下中天时天顶距或地平⾼度的计算：上中天：Z=|φ-δ|下中天：Z=（90°-φ）+（90°-δ）太阳中天时的⾼度：Z=φ-δ7.太阳的周年视运动：春分点：α=0hδ=0°夏⾄点：α=6hδ=23.5°秋分点：α=12hδ=0°冬⾄点：α=18hδ=-23.5°【时间和历法】1.什么是时间：是物质运动过程中的⼀种标记，它建⽴在物质运动和变化的基础上2.时间计量系统建⽴的基础和要求：⑴基础：观测物体的运动⑵要求：作为时间计量标准的物体运动要求要具有周期性、复观性和可测性4.真太阳时⽐恒星时每⽇约长4分钟5.真太阳时的缺陷：太阳在黄道上运动不均匀；黄⾚交⾓存在使得投影在⾚道上的太阳时⾓变化也不均匀。
大学天文学College Astronomy左兆宇西安交通大学理学院邮箱：zuozyu@办公室：主楼E-1107德国哲学家康德Inscription over Kant's tombTwo things fill the mind with ever-increasing awe -thestarry heavens above me and the moral law within me.2位于俄罗斯加里宁格勒的康德墓碑康德的墓志铭世上只有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一是我们头顶上璀璨的星空，另一是我们心中崇高的道德准则。
璀璨的星空是天文学研究的对象之一3Twinkle, twinkle, little stars,how I wonder what you are,Up above the world so high,like a diamond in the sky–Jane Taylor (1806)迷人的天文学1.何谓天文学？42.天文学研究的特点3.天文现象举例4. 该有哪些准备？Astrology? 占星术567发信人: vvvwong (vvvwong), 信区: D_Astronomy. 本篇人气:296 标题: 今天猛然发现香港的天文台是干嘛的了。
南京大学小百合站--文章阅读[讨论区: D_Astronomy]人家就是干这个气象预报滴。
1.何谓天文学（Astronomy）？观天象，测天时。
8观测→理论→观测1.何谓天文学（Astronomy ）？/wiki/Astronomy•研究的天体包括行星，恒星，彗星，星系，宇宙，等等。
••是研究宇宙的科学；是研究宇宙中一切天体及其相关现象的科学。
9研究地球大气层以外一切天体起源的现象（如极光，超高能宇宙射线，宇宙微波背景辐射，等等）•天文学关注天体的演化，天体的运动，及其物理、化学方面的特性以及宇宙的形成和演化的研究。
•astronomy 字面意识是“law of the stars” 来自于希腊语αστρονομία(astronomia)其中άστρον(astron,“stars”) νόμος(nomos, "law").课程内容•人类的宇宙观•太阳系与行星(系外行星的搜寻,潜在的威胁)•恒星(观测性质、恒星演化)10•望远镜的基本原理•黑洞(如何探寻)•星系与暗物质•宇宙的未来•……u 了解天文学和人类宇宙观发展简史一、绪论地心学说日心学说u 了解天文学的研究方法u 课程的学习目标及方法太阳系Gaspra Ida•太阳系内研究的对象彗星The solar system consists of the sun and all the objects that orbit it, including planets, dwarf planets, moons, and small bodies such as asteroids, comets, and the comet nuclei in the Kuiper belt and the Oort cloud.•How did the Solar System form?Immanuel Kant (1724–1804)Pierre SimonLaplace （1749-1827）Kant and Laplace independently proposed the hypothesis of the solar nebula to explain the formation of the Solar System. It is still considered the most plausible approach.•How did the Solar System form?Artist’s view of acollision between large planetesimals (小行星子)Artist’s view of a planetary system in formation.•How did the Moon form?The Moon probably formed as the result of a collision between the young Earth and an object the size of Mars.•What is our Sun’s future?What Happens when Hydrogenin the center runs out?红巨星Scientific American -2008-03l典型望远镜构造和特点l地面和空间望远镜构造和特点人眼的局限•反应速度为十分之一秒。
不能把光子长时间存积•对视角的分辨本领差，视角大于1分才可分辨。
19如何看得更远？如何看得更清？One of Galileo’s original telescopes Newton’s reflector20very large array地面观测受大气窗口的限制地球大气阻挡了来自空间的电磁辐射的大部分，仅在射电和光学部分波 段较为透明（也多亏如此,人类才得以在地球上生存）。
21外大气层热电离层中间层, 散逸层同温层 对流层22Keck TelescopeALMA Hubble Space TelescopeChandra X-ray ObservatorySpitzerSOFIA23从二十世纪五十年代之后发展起来的全波段 ，全方位天文学四、恒星的性质v恒星的特征v恒星的光度、距离、绝对星等 v恒星大小的测量方法 v恒星的质光关系v恒星的演化v中、小质量恒星的演化 v超新星爆发•恒星层次研究的对象低质量恒星 （0.1MŸ） 恒星收缩、冷却逐渐演化为黑矮星Sun like恒星 （1MŸ）红巨星行星状星云白矮星中子星大质量恒星 （8 MŸ）超巨星超新星爆发黑洞25IBM超级电脑模拟 Ia 超新星爆发极端过程1.超新星内部状况2.超新星爆发后瞬间3.超新星爆发4.内核燃烧5. 三维模拟图26 6. 内核泡沫状火焰五、星系和宇宙学Ø 星系与宇宙的大尺度结构 Ø银河系的结构及观测 Ø星系的哈勃分类 Ø活动星系核的标准模型 Ø宇宙的大尺度结构 Ø宇宙学-宇宙的起源和演化 Ø宇宙的标准模型 Ø微波背景辐射、元素核合 成、暗能量和暗物质银河系α Centauri Proxima （半人马座，比邻星） ρ= 0.76″ d=1.3 pc（4.3 ly）距我们250万光年仙女座星系• 星系层次研究的对象银河系河外星系活动星系29• 全宇宙研究方法天体测量天体力学天体物理太阳太阳系行星物理动力学、卫星导航、……星表、精密定轨天文学史31天文学恒星星系宇宙学观测手段地面望远镜空间望远镜中微子望远镜引力波探测器高能射线探测+化学和生物学生命的起源、外星文明天体化学迷人的天文学1. 何谓天文学？322. 天文学研究的特点3. 几个点滴4. 该有哪些准备？2.天文学研究的特点•天文学研究的基础—观测（观察和测量）天文观测是一种“被动”的试验观测→理论→观测“人类即不能移植太阳，也不能解剖星星”33•研究对象里我们距离极其遥远将我们在地球实验室得到的物理学的理论具体运用到对遥远天体的研究中去。
•研究对象的（演化）时标极长人类的自由文明相对于许多天体的演化过程仅仅是一瞬间，我们要从这“一瞬”来研究天体演化的“一生”。
我们获取的天文信息常常是扭曲的，失真的，以及残缺不全的。
距离、空间的角度34演化、时间的角度大爆炸、时间的起点(1940, Gamov)第一代恒星352.73 K 微波背景辐射暴涨Inflation (1980, Guth)过去将来宇宙演化的历史36始祖鸟恐龙穴居人早期人类如果将宇宙的历史压缩成一年，那么有记载的人类的文明史仅有21秒！•物理条件极端复杂（温度、密度、压强、磁场，……）温度：超新星爆发核心温度可达108 -1010K ，早期宇宙~ 1015K ，宇宙微波背景温度~ 2.73K密度：星际介质0.1个分子/cm 3 (空气1019个分子/cm 3) 2.天文学研究的特点37太阳中心密度：160g cm -3白矮星密度：106 -109g cm -3(1~103 ton cm -3)中子星密度：1014 -1015g cm -3(106~107 ton cm -3)磁场：地球实验室能达到的最高磁场为104T 中子星的磁场为：1012 -1013G 。
One basketball-full ofwhite dwarf materialweighs as much as an ocean liner提供了地球实验室下无法得到各种天然的极端实验场所。
1015G38•The Van Allen Belts (范艾伦辐射带) are made up of charged particles trapped by the Earth’s nonuniform magnetic field. The magnetic field lines are in blue and the particle paths in red.•Magnetars (磁星) are neutron stars, left over from the death of a giant star. Their density and rapid rotation (several times per second)enormously increases the power of their magnetism. If you placed a magnetar where the Moon is, 400,000 kilometres away, it could still wipe your credit cards and ripspoons out of your pockets.中国地区磁场平均强度约为0.3～0.6高斯•天文学与物理学相互促进，并肩发展哥白尼的日心说月球绕地球，行星绕太阳的运行开普勒的行星运动定律牛顿万有引力定律海王星的发现2.天文学研究的特点39爱因斯坦的广义相对论引力红移水星近日点进动光线弯曲引力波辐射脉冲双星轨道变化的测量当今观测宇宙学的重要结论，宇宙主要由暗物质和暗能量组成，这使21世纪理论物理学再次飘起了“两朵乌云”。
为物理学家再次提供了一个令人兴奋的挑战。
2.天文学研究的特点The Hubble Space Telescope found that 40there was dark energy in the young Universe. The tug-of-war （拔河）between the pull of dark matter and the push of dark energy started 9 billion years ago, before dark energy started winning and furthering the Universe’s expansion.二十世纪量子力学、相对论、原子核物理、高能物理等物理学各分支科学全面进入天体物理学的发展。
