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天文学发展简史,杨晓云,目录,天文学简介 世界天文学史 研究对象和领域 天文学的研究方法与手段 古代埃及与天文学 古典天文学的高峰：希腊化时代天文学 结语,天文学简介,实用天文学,银河系英仙臂与太阳的距离约6360光年,天文学简介,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。 天文学家的任务就是解释我们在夜空中所看到的各种天体。 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。,天文学简介,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。,天文学简介,牛顿力学的出现，核能的发现等对人类文明起重要作用的事件都和天文研究有密切的联系。 当前，对高能天体物理、致密星和宇宙演化的研究，极大地推动了现代科学的发展。 对太阳和太阳系天体包括地球和人造卫星的研究在航天、测地、通讯导航等部门中有许多应用。”,天文学简介,天文起源于古代人类时令的获得和占卜活动。是以观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科。主要研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化。 在古代，天文学还与历法的制定有不可分割的关系。天文学与其他自然科学不同之处在于，天文学的实验方法是观测，通过观测来收集天体的各种信息。因而对观测方法和观测手段的研究，是天文学家努力研究的一个方向。 天文学的发展历程象征着人类文明的成果与辉煌!,天文学历史,苏颂新仪象法要,苏颂新仪象法要,苏颂在宋元祐间研制的浑天仪象是我国自秦以来一座结构最为精巧、观察最为精密的天文仪品，是中华民族在古代天文研究史上的一项伟大成果，他所撰写的新仪象法要是一部集天文学、机械制造学等方面有着杰出成就、具有世界重大影响的科技著作，曾为世界科技发展作出了不可估量的进步作用。,唐代天文学家一行组织了中国历史上第一次天文大地测量,唐代天文学家一行组织了中国历史上第一次天文大地测量,一千二百多年以前，在我国唐代玄宗开元年间（公园713-741），著名天文学家张遂（僧一行），主持进行了一次大规模的天文大地测量工作。这次测量，不仅对我国的时间历法工作的发展起了十分重要的作用，更有意思的是它用实测的材料，否定了历史上传统的“日影一寸，地差千里”的错误理论，提供了相当精确的地球子午线一度弧的长度，为人们正确认识地球做出了重要的贡献。,记录新星的甲骨片,两汉时期帛书彗星图,两汉时期帛书彗星图,中国对彗星的观测和研究已有四千多年历史，拥有世界上最早、最完整的彗星记录。我国古代称彗星为“星孛”，春秋上记录了鲁文公十四年（公元前613年）出现的彗星：“秋七月，有星孛入于北斗。”这是关于哈雷彗星的最早记录。 哈雷彗星是一颗周期彗星，每76年出现一次，从鲁文公十 四年开始到清代宣统二年（公元1910年）止，哈雷彗星出现过31次，每次出现，我国都有详细的记录。,登封观星台 在河南登封，建于元朝初年，是中国现存最早的天文台,登封观星台 在河南登封，建于元朝初年，是中国现存最早的天文台,河南登封观星台是中国古代的天文观测台，位于河南省登封县城东南15公里，始建于元朝初年（公元1279年前后），是中国现存最早的古天文台建筑，也是世界上重要的天文古迹之一。 观星台的用途相当于测量日影的圭表。它那高高耸立的城楼式建筑相当于一根直立于地面上的竿子，台下正北方的“长堤”则是一把用来度量日影长度的“量天尺”。,天体仪 公元1673年造，陈列于北京古观象台,天体仪，古称“浑象”，是我国古代一种用于演示天象的仪器。它可以用来直观、形象地了解日、月、星辰的相互位置和运动规律，可以说天体仪是现代天球仪的直接祖先。北京古观象台上安置的天体仪，是我国现存最早的天体仪，制于清康熙年间，重3850公斤。,赤道经纬仪,赤道经纬仪是清朝制造的八件大型铜铸天文仪器之一，也是我国重要的古天文观测仪器。1673年制成，重达2720千克，至今仍完好地保存在北京古观象台的观测平台上。,黄道经纬仪,黄道经纬仪是清朝制造的八件大型铜铸天文仪器之一，也是我国重要的古天文观测仪器。1673年制成，重达2752千克，至今仍完好地保存在北京古观象台的观测平台上。,纪限仪,纪限仪又称距度仪，是清朝制造的八件大型铜铸天文仪器之一，是中国古代用于测量60度角以内的任意两天体的角距离的天文仪器，于1673年（也即是康熙十二年）铸成，重达802千克。 现存于北京古观象台的观测平台上。在中国清朝前没有建造过这种仪器。纪限仪的使用丰富了中国古代天文观测的内容。,象限仪,现存于北京古观象台的象限仪制造于1673年，它又被叫做地平纬仪，是专门测量天体地平高度的观测仪器。 所谓“地平高度”，就是观测者到某颗星星的视线与地平面的夹角。在天文学上，这一角度叫做“天体地平高度”。,地平经仪 公元1673年造,地平经仪是我国古代的一种天文观测仪器。重量达到811千克，公元1673年（清康熙十二年）制成， 现存于北京古观象台。 地平经仪主要用于测量天体的地平方位角。,一用蒙文标注的星图, 图为星图拓片,北京天文馆,天文学历史,发明了望远镜以后，天文学家就能够更清楚的观察恒星和行星了。意大利科学家伽利略，就是最早使用望远镜研究太空的人之一。 绝大多数望远镜是安放在地球上的，但也有些望远镜被放置在太空中，沿着轨道运转，如哈勃太空望远镜。现在，天文学家还能够通过发射的航天探测器来了解某些太空信息。,天文学发展历史,古代的天文学家通过观测太阳、月球和其他一些天体及天象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体，记录天象算起，天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中，占有非常重要的地位。 埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。,天文学发展历史,2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。 直到16世纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论日心说。 到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，首次以望远镜看到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。,天文学发展历史,天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。,天文学发展历史,19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。 20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。,天文学 研究对象和领域,研究对象和领域,天文学的研究对象是各种天体。地球也是一个天体，因此作为一个整体的地球也是天文学的研究对象之一。最初，古人观察太阳、月球和天空中的星星来确定时间、方向和历法，并记录天象。,研究对象和领域,随着天文学的发展，人类的探测范围到达了距地球约100亿光年的距离，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以分为： 行星层次 : 包括行星系中的行星、围绕行星旋转的卫星和大量的小天体，如小行星、彗星、流星体以及行星际物质等。太阳系是目前能够直接观测的唯一的行星系。但是宇宙中存在着无数像太阳系这样的行星系统。 。,研究对象和领域,恒星层次 : 现在人们已经观测到了亿万个恒星，太阳只是无数恒星中很普通的一颗。 星系层次 : 人类所处的太阳系只是处于由无数恒星组成的银河系中的一隅。而银河系也只是一个普通的星系，除了银河系以外，还存在着许多的河外星系。星系又进一步组成了更大的天体系统，星系群、星系团和超星系团。,研究对象和领域,整个宇宙 : 一些天文学家提出了比超星系团还高一级的总星系。按照现在的理解，总星系就是目前人类所能观测到的宇宙的范围，半径超过了100亿光年。 在天文学研究中最热门、也是最难令人信服的课题之一就是关于宇宙起源与未来的研究。,天文学的研究方法与手段,天文学的研究方法与手段,天文学研究的对象有极大的尺度，极长的时间，极端的物理特性，因而地面试验室很难模拟。因此天文学的研究方法主要依靠观测。 由于地球大气对紫外辐射、X射线和射线不透明，因此许多太空探测方法和手段相继出现，例如气球、火箭、人造卫星和航天器等。,天文学的研究方法与手段,天文学的理论常常由于观测信息的不足，天文学家经常会提出许多假说来解释一些天文现象。然后再根据新的观测结果，对原来的理论进行修改或者用新的理论来代替。这也是天文学不同于其他许多自然科学的地方。,古代埃及与天文学,古代埃及与天文学,马克思说：“计算尼罗河水涨落期的需要，产生了埃及的天文学。”这就是说，天文学知识的产生来自于对自然界的观察。 古埃及人发现三角洲地区尼罗河涨水与太阳、天狼星在地平线上升时同时发生,他们把这样的现象两次发生之间的时间定为一年，共365天。把全年分成12个月，每月30天，余下的5天作为节日之用；,古代埃及与天文学,埃及人把昼和夜各分成12个部分，每个部分为日出到日落或日落到日出的时间的1/12。埃及人用石碗滴漏计算时间，石碗底部有个小口，水滴以固定的比率从碗中漏出。石碗标有各种记号用以标志各种不同季节的小时。 古埃及人关于星的研究与知识累积起源于远古时代农业生产的需要。在古埃及的文献中，既没有数理仪器的记述，也没有日食、月食或其他天体现象的任何观察的记录。,古代埃及与天文学,罗马的儒略历就是儒略恺撒（JCaesar）采用古埃及的太阳历加闰年而成的. 中世纪罗马教皇格列高利（Gregory） 对儒略历加以改革，成为今日公认的世界性公历。在这一方面，同样可以看到古埃及人的重大贡献。,古典天文学的高峰：希腊化时代天文学,希腊化时代天文学,在希腊化时代之初（前4世纪），发生了古代版的“地理大发现”。毕特阿斯绕过不列颠诸岛驶向北冰洋边缘；汉诺航行到了非洲西岸；亚历山大进军印度。 随着视野的扩大和知识的增进，地球是一个球体已成为科学界共识，埃克潘达斯(Ecphantus)观察到昼夜长短随纬度不同，进而提出地球在宇宙中央绕地轴自转。,希腊化时代天文学,四大天文学家中的第一个阿里斯塔克（前310年-前230年）就是这方面的先驱之一。在他的论太阳和月球的大小和距离一书中，他利用前人阿纳克萨哥拉对月相的解释，巧妙地用几何学原理来解决这个问题。当时尚未建立三角学，但他通过几何推理仍得出了完全正确的方法。,希腊化时代天文学,他得到一个重要结论：太阳的直径远大于地球（至少是7倍）。这对当时人的观念是很大的冲击。 据阿基米德的记载，阿里斯塔克因而明确提出了日心说：“恒星与太阳是不动的，地球沿着一个圆周的周边绕太阳运动，太阳则在轨道的中心”。,希腊化时代天文学,阿里斯塔克的日心说是走在时代前面太远了，以至于连阿基米德都反对，只有等哥白尼来重新提出。当时普遍流行的学说仍是越来越完善的地心说体系。而更精确地测定地球大小和日地距离的是埃拉托色尼(Eratoshtenes，前273年-前192年)。,希腊化时代天文学,埃拉托色尼不但是四大天文学家之一，还长期担任亚历山大里亚图书馆馆长，且多才多艺，同时也是“地理学之父”。晚年由于双目失明不能阅读，绝食自尽。 他认为地球是回转椭圆体，通过估算近似处于同一子午线上的两个地方的纬度和距离，测算地球的球面大圆周长（赤道长度）。他测算出的日地距离 - 1.495亿公里 - 也和现代数值惊人的接近。,希腊化时代天文学,最后两位，喜帕恰斯(Hipparchus)和托勒密。他们分别是（平面和球面）三角学的创立者和发展者。 喜帕恰斯发明了一种普遍方法，来解答一切将几何中的两类不同量度 - 长度和角度联系起来的问题，这就是三角学。他并且提出了弧度的概念，制作了第一张弧表，进而研究了球面三角（球面三角形的三角之和不等于），并指出了如何测量地球上各点的经纬度来确定其位置。 而托勒密改进了三角学，并强调要把工作建立在“算术和几何学的无可争论的方法”之上；他进一步坚持，在测绘地图时必须先正确测量经纬度。,希腊化时代天文学,喜帕恰斯在公元前160年至前127年之间，先后在罗德岛和亚历山大里亚工作，人称天文学之父。 他测得月地距离为地球直径的33又2/3倍，月球直径为地球的1/3。他还绘制了包含1080个恒星及其相对位置的星表，并在这个