球面天文学
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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。
幸进入学园之后,便全身心地沉潜在数学王国里。
他潜心求索,以继承柏拉图的学术为奋斗目标,除此之外,他哪儿也不去,什么也不干,熬夜翻阅和研究了柏拉图的所有著作和手稿,可以说,连柏拉图的亲传弟子也没有谁能像他那样熟悉柏拉图的学术思想、数学理论。
经过对柏拉图思想的深入探究,他得出结论:图形是神绘制的,所有一切现象的逻辑规律都体现在图形之中。
因此,对智慧训练,就应该从图形为主要研究对象的几何学开始。
他确实领悟到了柏拉图思想的要旨,并开始沿着柏拉图当年走过的道路,把几何学的研究作为自己的主要任务,并最终取得了世人敬仰的成就。
几何学贡献最早的几何学兴起于公元前7世纪的古埃及,后经古希腊等人传到古希腊的都城,又借毕达哥拉斯学派系统奠基。
在欧几里得以前,人们已经积累了许多几何学的知识,然而这些知识当中,存在一个很大的缺点和不足,就是缺乏系统性。
大多数是片断、零碎的知识,公理与公理之间、证明与证明之间并没有什么很强的联系性,更不要说对公式和定理进行严格的逻辑论证和说明。
因此,随着社会经济的繁荣和发展,特别是随着农林畜牧业的发展、土地开发和利用的增多,把这些几何学知识加以条理化和系统化,成为一整套可以自圆其说、前后贯通的知识体系,已经是刻不容缓,成为科学进步的大势所趋。
欧几里得通过早期对柏拉图数学思想,尤其是几何学理论系统而周详的研究,已敏锐地察觉到了几何学理论的发展趋势。
他下定决心,要在有生之年完成这一工作。
为了完成这一重任,欧几里得不辞辛苦,长途跋涉,从爱琴海边的雅典古城,来到尼罗河流域的埃及新埠—亚历山大城,为的就是在这座新兴的,但文化蕴藏丰富的异域城市实现自己的初衷。
在此地的无数个日日夜夜里,他一边收集以往的数学专著和手稿,向有关学者请教,一边试着著书立说,阐明自己对几何学的理解,哪怕是尚肤浅的理解。
经过欧几里得忘我的劳动,终于在公元前300年结出丰硕的果实,这就是几经易稿而最终定形的《几何原本》一书。
这是一部传世之作,几何学正是有了它,不仅第一次实现了系统化、条理化,而且又孕育出一个全新的研究领域——欧几里得几何学,简称欧氏几何。
天文与空间科学学院本科人才培养方案和指导性教学计划一、天文与空间科学学院概况南京大学天文与空间科学学院成立于2011年3月,其前身天文学系始建于1952年,是目前全国高校中历史最悠久、培养人才最多的天文学专业院系。
学院素以专业设置齐全、学历层次完备、师资力量雄厚、治学严谨而享有盛誉,在历届全国高校天文学科评比中均排名第一。
拥有为教学科研服务的中心实验室、太阳塔实验室、现代天文与天体物理教育部重点实验室和南京大学深空探测实验室等4个实验室。
目前拥有天文学国家一级重点学科(包括天体物理学、天体测量和天体力学2个国家二级重点学科),2个博士点和1个博士后流动站,今年新增空间科学与技术本科专业,培养具备扎实基础和实践技能,具有较强创新精神的空间科学与技术领域的高级专业人才,从事空间科学和深空探测等领域的工作。
??? 南京大学天文与空间科学学院拥有一支高水平的师资队伍。
现有教师约30名,包括4名中科院院士、2名长江学者、7名杰出青年科学基金获得者、1名国家百千万人才工程人选和5名教育部新(跨)世纪优秀人才支持计划入选者。
近年来,学院承担着多项国家自然科学基金项目和国家重点基础研究规划项目,科研成果显着,获多项国家级和省部级科研奖励。
学院与国内外多个科研和教学机构建立了密切的合作与人员交流联系和合作。
在南京大学“211”工程、“985”工程的重点支持下,学院正努力建设成为一个具有国际影响的天文学教学和科研中心。
2010年,南京大学与中科院紫金山天文台和中科院国家天文台南京天文光学技术研究所签订三方合作协议,共同在南京大学仙林校区建设“南京天文与空间科学技术园区”,即将开工建设的天文与空间科学学院办公大楼将坐落在该园区。
大楼总建筑面积达10000多平方米,将是一幢集科研、实验、教学、学术活动于一体的智能化建筑,将能够满足天文与空间科学学院未来20年在教学与科研方面的发展需要,并容纳多个研究中心,同时也是本学院教师与研究生科研、本科生实习的场所。
第三讲近代科学革命之天文学革命一、古希腊到中世纪的天文学古希腊:1、柏拉图主义要求用匀速圆周运动来描述天体运动,为数理天文学的发展开辟了道路。
2、欧多克斯在柏拉图的原则的指导下提出天体同心球理论(27个同心球)希腊人是从数学角度考虑天文学问题的,不涉及使真实天体运动及形成的机理,这些是数学上的球体。
在柏拉图主义者看来,这个系统是理想的实在,通过感官感知的星空则是一个不完美的复制品。
希腊化时期:不满足于与实测之间的误差。
3、阿波罗尼乌斯提出两个方案:①偏心圆地球不是行星做匀速圆周运动运动的圆心,而是偏向一边。
从地球上看起来,行星的速度就会有变化。
②本轮-均轮行星在一个较小的圆周“本轮”上做匀速运动,本轮的中心在另一个大轮“均轮”上匀速运转,地球位于均轮中心。
行星在本轮上运动如果相对本轮在均轮上的运动足够快的话行星将出现逆行。
4、西帕恰斯-发现岁差5、托勒密与《至大论》1)继承了偏心圆、本轮-均轮,引入“对点”。
假定地球位于离开一个给定圆周之圆心一定距离的点上,“对点”则为地球位置的镜像,位于圆心另一边,改点和圆心的距离与地球和圆心的距离相等。
圆周上的点不是以匀速运动而是以变速运动,速度变化的规律是让一个在“对点”上的观测者看来是匀速的。
“对点”的设置是对天体运动必是匀速圆周运动这一古希腊原则的冒犯。
但托勒密考虑更多的是精确的行星位置的预报和数学上的便利,而不是真实与否的问题。
2)《至大论》成书于145年,提供了宇宙的几何模型,并能对日月和五大行星这七个天体的运动给出相当精确的预报。
3)导言论述了不能把地球看做是运动的星体—一块石头垂直向上抛出,其落点应在投掷点西方;一二卷论述希腊测量学和三角学原理及球面天文学;往后太阳运动(偏心圆解释四季长短不一)、月球运动、日月食、星表。
中世纪:托马斯·阿奎那把亚里士多德思想和托勒密体系同基督教教义结合。
①地球处在宇宙中心,且它的位置不发生任何变化。
②所有天体都处在一个透明的天球上,进行圆周运动。
第四章古希腊—罗马时期的科学引言今日的自然科学,不是一般的自然知识,它是在16、17世纪以来形成的一种特定的意识形态,包含着对事物的特定的看法、处理问题特定的方法、知识制造的机制;他为人类规定了如何看待自然、研究自然、征服自然和改造自然的方式。
这个意识形态体系主要是在欧洲成长起来的,常被称为近代科学。
但其思想根源来自古希腊,希腊是近代科学思想的发源地。
希腊群星自然哲学:泰勒斯、阿那可西曼德、阿纳克西米尼、赫拉克里特、巴门尼德、芝诺、恩培多克勒、阿纳克萨哥拉、留基伯、德谟克里特;人文哲学家:普罗泰哥拉、高尔吉亚、苏格拉底体系哲学家:柏拉图、亚里士多德天文学家:默冬、欧多克斯、阿里斯塔克、希帕克斯、托勒密数学家:毕达格拉斯、欧几里得、阿波罗尼、刁番多物理学家:阿基米德(兼数学家)医学家:希波克拉底、盖伦地理学家:西希塔斯、埃拉托色尼、色诺芬尼(发现水陆变迁)生物学家:特奥弗拉斯特、阿尔克迈翁(解剖学家)工程技术:克特西布斯、希罗文学家:荷马、品达、萨福(诗人);伊索(寓言家);埃斯库罗斯、索福克勒斯、欧利庇得斯(悲剧大使);阿里斯托芬(喜剧大师)历史学家:希罗多德、修昔底德、色诺芬第一节古希腊科学的形成条件一、自然条件古希腊人的生活区域遍及爱琴海及其附近的巴尔干半岛、希腊半岛、克里特岛和毗邻地中海的西亚地区,南面则与埃及隔海相望。
该地区属于温带海洋性气候,地形多山,陆路交通不便,土地资源匮乏,土壤贫瘠,不适宜发展农业。
但海岸曲折,岛屿密布,又处于地中海和黑海的连接部位,具有得天独厚的航海贸易优势。
二、古希腊的历史变迁早在公元前4500年至公元前3000年间,克里特岛已有先民居住。
在公元前2000年左右克里特岛已经建立了欧洲最早的国家,并在米诺斯执政时期称雄爱琴海。
在公元前1450年前后,居住在伯罗奔尼撒岛的阿卡亚人前已从象形文字发展成线形文字。
1.克里特文明(公元前3000年-公元前1400年),象形文字和线形文字A,2.迈锡尼文化(阿卡亚人,公元前1600年-公元前1125年)线形文字B3.多利亚黑暗时期(荷马时期)4.独裁统治时期(公元前7-6世纪)5.爱奥尼亚时期(民主城邦时期)(公元前6-5世纪)6.希腊古典时期(-公元前404年)(1)爱奥尼亚阶段(2)南意大利阶段(3)雅典阶段7.希腊化时期罗马时期三、社会条件民主城邦奴隶制国家,民主、自由;毗邻先进文化,且商贸发达,便于集众家之长并发扬光大。
第7章古希腊与希腊化时期的科学-讲义第四章古希腊—罗马时期的科学引⾔今⽇的⾃然科学,不是⼀般的⾃然知识,它是在16、17世纪以来形成的⼀种特定的意识形态,包含着对事物的特定的看法、处理问题特定的⽅法、知识制造的机制;他为⼈类规定了如何看待⾃然、研究⾃然、征服⾃然和改造⾃然的⽅式。
这个意识形态体系主要是在欧洲成长起来的,常被称为近代科学。
但其思想根源来⾃古希腊,希腊是近代科学思想的发源地。
希腊群星⾃然哲学:泰勒斯、阿那可西曼德、阿纳克西⽶尼、赫拉克⾥特、巴门尼德、芝诺、恩培多克勒、阿纳克萨哥拉、留基伯、德谟克⾥特;⼈⽂哲学家:普罗泰哥拉、⾼尔吉亚、苏格拉底体系哲学家:柏拉图、亚⾥⼠多德天⽂学家:默冬、欧多克斯、阿⾥斯塔克、希帕克斯、托勒密数学家:毕达格拉斯、欧⼏⾥得、阿波罗尼、刁番多物理学家:阿基⽶德(兼数学家)医学家:希波克拉底、盖伦地理学家:西希塔斯、埃拉托⾊尼、⾊诺芬尼(发现⽔陆变迁)⽣物学家:特奥弗拉斯特、阿尔克迈翁(解剖学家)⼯程技术:克特西布斯、希罗⽂学家:荷马、品达、萨福(诗⼈);伊索(寓⾔家);埃斯库罗斯、索福克勒斯、欧利庇得斯(悲剧⼤使);阿⾥斯托芬(喜剧⼤师)历史学家:希罗多德、修昔底德、⾊诺芬第⼀节古希腊科学的形成条件⼀、⾃然条件古希腊⼈的⽣活区域遍及爱琴海及其附近的巴尔⼲半岛、希腊半岛、克⾥特岛和毗邻地中海的西亚地区,南⾯则与埃及隔海相望。
该地区属于温带海洋性⽓候,地形多⼭,陆路交通不便,⼟地资源匮乏,⼟壤贫瘠,不适宜发展农业。
但海岸曲折,岛屿密布,⼜处于地中海和⿊海的连接部位,具有得天独厚的航海贸易优势。
⼆、古希腊的历史变迁早在公元前4500年⾄公元前3000年间,克⾥特岛已有先民居住。
在公元前2000年左右克⾥特岛已经建⽴了欧洲最早的国家,并在⽶诺斯执政时期称雄爱琴海。
在公元前1450年前后,居住在伯罗奔尼撒岛的阿卡亚⼈前已从象形⽂字发展成线形⽂字。
1.克⾥特⽂明(公元前3000年-公元前1400年),象形⽂字和线形⽂字A,2.迈锡尼⽂化(阿卡亚⼈,公元前1600年-公元前1125年)线形⽂字B3.多利亚⿊暗时期(荷马时期)4.独裁统治时期(公元前7-6世纪)5.爱奥尼亚时期(民主城邦时期)(公元前6-5世纪)6.希腊古典时期(-公元前404年)(1)爱奥尼亚阶段(2)南意⼤利阶段(3)雅典阶段7.希腊化时期罗马时期三、社会条件民主城邦奴⾪制国家,民主、⾃由;毗邻先进⽂化,且商贸发达,便于集众家之长并发扬光⼤。