[理学]天文学W02绪论.ppt

,天文学的研究对象和特点,Astronomy -Star + Law,是研究宇宙的科学,四方上下曰宇， 往古来今曰宙。 淮南子,宇宙包含了所有的空间、时间、物质和能量。,行星层次： 地球、其它七大行星，小行星、彗星、陨星 恒星层次： 太阳及其它恒星 星系层次： 银河系、河外星系、类星体、星系群、星系团 宇宙整体,1,地球是一颗行星，尽管在其核心和海洋里有一些液体，大气层有一些气体，但其主要成分是固体。,让我们再回来看看地球,2,太阳是一颗恒星，一个非常热的气体球。比地球大许多倍，太阳在其自引力作用下凝聚在一起。.,3,银河系,约有3000亿颗恒星，还有许多变星、致密天体、星云无数的星际物质和暗物质。银河系内所有成员都在围绕银河系的中心旋转，同时还在向麒麟座的方向飞去。它是一个普通星系。,4,哈勃超深空： 2003年到2004年期间总共观测了近16天； 1300万分之一的天空面积； 图中有10000个星系！,5,1处于柯伊伯带，这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。 2天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体 。,矮行星,6,走的最远的人造物体：旅行者1号和2号 (Voyager 1 and 2, 1977年发射),7,走到哪了？,2012年3月, Voyager 1 离太阳是179亿公里 (119.9 个天文单位) ，而 Voyager 2 距离太阳是 147 亿公里 (98.3个天文单位)。,能量足够支撑飞到2020年。然后，就没有然后了。,8,时间跨度：从过去到将来,向前：太阳的过去、大爆炸、时间的起点 向后：太阳的演化、宇宙的未来,9,时 间 宇 宙 年 龄 有 多 大 ？ 和 人 类 的 年 岁 相 比 又 相 差 多 少 ？,10,天文学： 远在天边而又近在眼前的学科,“Far Away, So Close” 宇宙大的无法想象，其他星球遥不可及，但是跟我们每个人的日常生活乃至人体本身都是密切相关的。 昼夜更替，四季变化 历法,“The Star in You!” 我们体内的绝大部分化学元素都是来自于几十亿年前的恒星演化。,11,太阳活动有周期性（11年），前两年曾经一度十分“懒惰”。 太阳的剧烈活动可能对人造卫星和地面通讯造成影响。,12,节目预告：木星上也有极光！,Aurora, Colorado,13,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 距离极远 时标极长 物理条件极端复杂（温度、密度、压强、磁场）,14,天文观测手段：充分利用整个电磁波谱,15,16,不同波段望远镜看到的太阳,光学,紫外,X射线,射电,17,不同波段望远镜看到的宇宙,射电,光学,X射线,伽玛射线,18,20世纪60年代四大发现： 类星体，脉冲星， 微波背景辐射，星际分子。 两大基本理论： 恒星结构和演化理论、宇宙大爆炸模型 全电磁波段天文学: 从可见光拓展到全电磁波段,类星体是20世纪60年代天文学的“四大发现”之一。这种天体在一般光学观测中只是一个光点，类似恒星。然而在分光观测中，它的谱线具有很大的红移，又不像恒星，因此称它为类星体(quasar)（quasi stellar object）。 1993年底，已确认7, 383个类星体。 2002年的星表列出23,760颗类星体。 现今观测到红移最大 的是 Z=7.1,脉冲星的发现曾轰动世界。1967年英国天文学家休伊什（A.Hewish）教授和他的研究生J.贝尔女士一起发现了脉冲星，找到了物理学家30多年前预言的中子星。1974年获诺贝尔物理学奖。 1974年，美国天文学家泰勒（H. Tayler）和他的研究生赫尔斯（Hulse）发现射电脉冲双星，尔后验证了引力辐射。爱因斯坦预言的引力辐射终于在半个多世纪以后得到了第一例验证。1993年获诺贝尔物理学奖。 脉冲星的研究获两次诺贝尔物理学奖。,宇宙微波背景辐射,1. 发现 Gamov, Alpher和Herman 预言5-50K的宇宙大爆炸的残余背景辐射；1964年Dicke, Peebles, Roll和Wilkinson计算得到背景辐射为温度10 K的黑体辐射。 1965年Penzias彭齐亚斯和Wilson威尔逊在7.35厘米波长（4080兆赫）发现宇宙背景中存在温度为3.5 K、各向同性的黑体辐射。 它被证实为宇宙微波背景辐射 (Cosmic Microwave Background) 目前值：2.725 K,星际分子：1963年，美国科学家发现星际羟(qiang)基分子（OH），此后，陆续发现大量星际有机分子。到90年代末，已发现了120多种，而且许多都是很复杂的有机分子， 少数分子是地球上很难 找到的或者根本找不到的。 星际分子的发现有助于 人类对星云特性的深入 了解，可以帮助揭开生命 起源的奥秘。 星际分子C2S是在金牛座 黑暗星云,伽马射线暴 (Gamma Ray Burst),24,宇宙中能量极大的爆发现象！ 能量高达1052 erg/s！,分子云 原恒星 恒星,热核聚变：氢燃烧,4 1H 4He,Raymond Davis： 2002年诺贝尔物理奖,Hans Bethe： 1967年诺贝尔物理奖,氦燃烧,原子核的稳定性,Fe56是最稳定的原子核,聚变反应,裂变反应,宇宙的最不可理解之处在于它是可以理解的。 -爱因斯坦 在我看来，不利用广义相对论，人们不可能从理论上得到任何宇宙学上的可信的结果。 -爱因斯坦 应当相信的是观测而不是理论，理论之可信也只是在被观测所证实的限度内。 -亚里士多德,现代宇宙学,在国家天文台制订的创新2020计划中，也提出了“两暗一黑三起源” （暗物质、暗能量、黑洞、宇宙起源、天体起源、生命起源）的