[手写]天文学基本知识.doc

德国著名哲学家伊曼努尔康德在1788年其名著实践理性批判有一段名言“世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空”。时光流逝200多年，至今都在启迪人类纯洁的灵魂。在漫长的人生旅途中，岁月沧桑，一切都在变化。惟有仰望星空，灿烂的日月星辰始终向我们展示它那和谐、恬静而又神秘的宇宙画面，令人心驰神往、净化心灵，感悟真正的永恒、忠诚。星移斗转、日月轮回，目视辨认恒星，认识整个星空，在航海、航空、航天等多领域有着重要实用价值。还可以增加日常生活中的无穷乐趣。目视认星的办法，一是先识别具有某种特殊形状且容易辨认的星座及其明亮的恒星，再从几个明亮恒星间的相互位置（几何图形）关系去寻找其它星座的星体；二是根据恒星的颜色、亮度来辨认。 1星座与星名为了认识恒星，把分布在天球上肉眼能看到的恒星，按照它们排列的形状，分为若干星群或区域，称为星座。每一个星座多按想象形态，取古代希腊神话中的人物，禽兽或物品等名称，如猎户、狮子、天琴座等而命名，称为星名。南天的一些星座是17世纪人类环球航海以后才取名的，所以出现了一些科学技术名词。如显微镜、六分仪、罗盘、望远镜等。恒星的命名有几种做法，最通用的是，星座中每一恒星按照亮度在星座名称后面按次序附以希腊字母或数字，最亮的是，其次是，再次是等等。如大熊座星、仙女座星。较亮的星还有专名，如天琴座星，专名叫织女一、牧夫座星，专名叫大角、大犬座星，专名天狼。希腊字母不够用则以阿拉伯数字编排，如天鹅座61星、天兔座27星。有极少数例外，因为有些是变星，有些则是当时星等测量有误。如双子座星（北河三）比双子座星（北河二）要亮，因为北河三星等为1.2,而北河二是双星,星等分别为2.0、2.8。此外，则用它所在星表的简称和星号来命名，如GC2504、BD+353930等。GC代表美国总星表，BD代表德国波恩天图星表。星表简称后面的数据是某星在该星表中的编号。+35表示该星北赤纬35。我国是世界上最早绘制星图的国家，我们的祖先根据太阳视运动的黄道带（zodiac），赤经每30划分为一宫，共分为黄道十二宫（zodiacal signs）。按宫序为白羊(Aries)、金牛(Taurus)、双子(Gemini)、巨蟹(Cancer)、狮子(Leo)、室女(Virgo)、天秤(Libra)、天蝎(Scorpio)、人马(Sagittarius)、摩羯(Capricornus)、宝瓶(Aquarius)和双鱼(Pisces)。在1928年国际天文会议上，规定将全天星空统一划分为88个星座，并以子午圈和赤纬圈构成划分出互相衔接的星座的边界线。凡在这个区域内的恒星皆属于该星座。如牧夫座、大熊座、天鹰座等等。在88个星座中，北天星座有29个，南天星座有47个，黄道星座有12个，在天津地区可以看到60多个星座。2全天最亮的21颗即21颗一等或一等以上的恒星，按亮度从大到小依次排列为 ：1.天狼（大犬座 ）星等-1.6；2.老人（船底座）-0.9；3.南门二（半人马座）三合星0.31.7；4.大角（牧夫座）0.1；5.织女（天琴座）0.1；6.参宿四（猎户座）变星0.11.2；7.五车二（御夫座）0.2；8.参宿七（猎户座）0.3；9.南河三（小犬座）0.5；10.水委一（波江座）0.6；11.马腹一（半人马座）0.9；12.河鼓二（天鹰座）0.9；13.毕宿五（金牛座）1.1；14.十字架二（南十字座）1.2；15.心宿二（天蝎座）1.2；16.角宿一（室女座）1.2；17.北河三（双子座）1.2；18.北落狮门（南鱼座）1.3；19.十字架三（南十字座）1.3；20.天津四（天鹅座）1.3；21.轩辕十四（狮子座）1.3。3四季星空晴朗夜间所看到的星罗棋布的天空，称为星空(starry sky)。由于太阳周年视运动和天体周日视运动的缘故，在不同季节里相同时间内所见到的星空也不一样，人们把每季度内各月份夜间所看到的2100颗左右那一部分星空，即与太阳赤经相差180附近的星空，称为该季度星空。 春 季 星 空 春分前后全夜所见到的是以大熊座狮子座室女座南十字座为中心的星空。见图4-4-1 “春季星空图”。辨认恒星时，举起星图，把图面朝下，使图上的北极星与天空的北极星一致。便可按星图认星。 （1）大熊座：在天北极附近，由七颗亮星组成象水杓状的星座，称为大熊星座，简称大熊座，俗称北斗。杓口由大熊座（天枢）星等2.0、（天璇）2.4、（天玑）2.5、（天权）3.4四星组成。斗柄由大熊（玉衡）1.7、（开阳）2.4和（摇光）1.9三星组成。北斗七星中，“玉衡”最亮，亮度几乎接近一等星（星等1.7）。“天权”最暗，是三等星，其余五颗都是二等星。在“开阳”附近有一颗很小的伴星，叫“辅”，它一向以美丽、清晰的外貌引起人们的注意。古代阿拉伯人征兵时，把它当做测验士兵视力的“试验星”。从“天璇”(Merak)通过“天枢”(Dubhe)向外延伸一条直线，大约延长5倍多些，就可见到一颗和北斗七星差不多的星星，这就是北极星（Polaris）。北极星是二等星，北极星的方向，就是地球的正北方。大熊星座是北天极区最亮、最重要的星座，在北纬41度以北地区，终年可见大熊星座围绕北极星旋转而不隐没。大熊星座是我国人民非常熟悉的星座，早在周朝的典籍中就载有“斗柄指东，天下皆春；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬”。这说明我国劳动人民很早就注意观察北斗七星斗柄的指向来判断季节的交替。 （2）小熊座：北极星是小熊座星(Polaris)，星等2.1。小熊座和大熊座形状相似，也由七星组成，俗称小北斗。小熊座比大熊座小些，北极星在斗柄的末端，略带黄色，小熊座其余各星较暗，均为三、四等星。杓柄的弯曲方向与北斗七星相反，杓口与大熊座的斗口相对。（3）狮子座：由大熊座、星连线向南延伸，大约在这两星距离的七倍处，便可找到一形状象卧伏的狮子，称为狮子座。大熊座、二星连线向南正好拦腰通过狮子座中部。其中，西边的六颗星组成反写的问号“？”，这就是狮子的头部和前爪。其中最南面、在问号的一点上，一颗最亮、呈蓝白色，是狮子座星，也是这个星座中唯一的一颗一等星，专名叫轩辕十四（Regulus），星等为1.3。由于轩辕十四位于黄道上被中外称为“春星之王”。靠东边的另外三颗星，构成一直角三角形，最东面的淡橙黄色二等星是狮子座星，专名五帝座一（Danebola），星等2.2，它是狮子的尾部。春季星空的中央线（秋分点赤经）就在这附近通过，将狮子座两颗亮星和连线向东延长便可找到牧夫座星（大角），向西延长则可找到冬季的小犬座星（南河三）。 （4）牧夫座顺大熊座的斗柄南延，或连接狮子座和星向东延长至该两星间的距离1.5倍处，有一颗橙白色的一等星，即牧夫座星，专名大角。大角星是北天一颗著名的亮星，呈橙黄色，星等0.1，属于一等星，它的亮度为全天第四。被称为春夜第一亮星。 （5）室女座沿着北斗星的斗柄弧形，经过大角继续延伸大约相同的距离，可见一颗蓝白色的亮星，是室女座星，专名角宿一，星等1.2，属一等星。连接角宿一，大角和五帝一座构成一个大等边三角形。室女座和狮子座都在黄道上，若把狮子座星（轩辕十四）和室女座星（角宿一）连接起来，便可看出黄道的大致走向。在室女座西南方附近有四颗三等星构成的船帆状的四边形，是乌鸦座，其帆桁指向室女座星（角宿一）。 （6）长蛇座连接狮子座星和星向西南方向延长至该两星间距离的两倍半处，可看到一颗二等星，它是长蛇座星，专名星宿一(Alphard)，星等2.2。 图4-4-1（7）南十字座在室女座星的正南偏西，距室女座星与大角星间的角距约1.5倍处，可见到有四颗较亮的星，连接其对角线，象一个十字，称南十字座。最南的一颗呈蓝色的一等亮星，叫南十字座星，专名十字架二，星等1.2。在它东面的一颗蓝色一等星为南十字架座星，专名十字架三，星等1.3。靠北的星为十字架一，是颗二等星，星等1.6。西面的星为十字架四，是三等星，星等3.1。南十字架座是南天极附近最著名、最小的星座，很容易辨认。它在南半球如同北斗星在北半球一样重要，为过往的舰船、飞机、行人指引方向。其中十字架二是最南的亮星，称为近南极星。澳大利亚、新西兰等南半球国家的国旗，都以南十字星座为基本标志，可见它的意义的重要。 （8）半人马座紧挨南十字座的东面，有两颗并列的一等星，便是半人马座。东面的一颗为半人马座星，专名南门二。南门二是一颗三合星。在恒星世界中，南门二离太阳最近。距离我们有40万亿公里即4.26光年。因此,天文学家称它“比邻星”。西面的一颗为半人马座星，专名马腹一，呈蓝白色，最亮时星等可达0.6。半人马座和南十字星座只有在北纬23度以南的地区，才有可能看到它。夏 季 星 空夏至前后，全夜所见到的是以天琴座天鹅座天鹰座天蝎座为中心的星空，见图4-4-2 “夏季星空图”。图4-4-2（1）天鹅座：从北极星向东南方向，可见一条白茫茫的轻纱般的银河由东北向西南奔泻而下，在银河的北段，有五颗星组成一个漂亮的大十字形星座，形如天鹅，称为天鹅座。它与初夏南天的南十字座遥遥相对，因而人们又称之为“北天十字架”，较短的横轴可以看作天鹅的两翼，横跨银河，较长的轴可以看作鹅身，天鹅座居银河上。其中北侧的一颗亮星（长轴顶端）是天鹅座星，专名天津四。我国古代把天鹅的身子看作一只渡船，因而有“天津”的名字。天津四呈白色，星等1.3。它距离我们大约1700光年，是全天最亮的恒星中距离我们最远的一颗。它的直径是太阳直径的100多倍，质量是太阳的22倍，发光本领比太阳强10万多倍，是恒星中名副其实的“超级巨人”。大约再经过8000年，天津四将成为北极星。(2)天琴座：天琴座是夏夜星空中一个美丽的小星座。它是“夏季大三角”的一个组成部分。在天鹅座附近，银河的西北边有一颗银白色的亮星，这就是人们所熟悉的织女星，即天琴座星，专名织女。它是夏夜星空中最著名的亮星之一。在西方称为“夏夜的女王”。在我国牛郎织女每年的七月初七跨过由喜鹊搭的桥相聚的神话故事家喻户晓。织女星旁边有四颗星组成的小平行四边形，人们传说这是织女用来织布的梭子，我们可以把它作为辨认织女星的标志。织女星的直径是太阳直径的3.2倍，体积为太阳的33倍，表面温度为8900摄氏度，呈青白色，星等0.1。它是北半球天空中三颗最亮的恒星之一，距离地球大约26光年。织女星有较高的北赤纬，在北方地区，夏季常可以看见它傍晚时在西边，而次日早晨它又已经从东方升起了。13000年后织女将成为北极星。 （3）天鹰座：与织女星遥遥相对，在织女星的东南方向，银河的东边的一颗呈黄色亮星，就是民间称为牛郎星的天鹰座星，专名河鼓二，俗称“牛郎星”，是夏季夜空中十分著名的亮星。牛郎星距离地球大约16光年，星等0.9。我国民间把牛郎星和它“一”字形排列的二颗小星叫扁担星，好似牛郎挑着他的两个小孩，这是识别牛郎星的极好标志。连接天琴座星（织女一），天鹰座星（河鼓二）和天鹅座星（天津四），构成一个巨大的直角三角形，这就是著名的“夏季大三角形”，织女星位于直角顶端处，牛郎星位于大三角形的南端。这三颗星的位置关系，恰如民间歌谣中称：“牛郎东，织女西，天鹅就在河中飞”。 （4）蛇夫座是连接天鹅座星和星向西南方向伸延，与河鼓二、织女组成近似的等腰三角形的一颗二等星，星等2.1，即为蛇夫座星，专名侯。 （5）天蝎座：顺看天鹅飞来的方向，在银河的南段，由一颗一等亮星天蝎星（心宿二）、5颗二等星和10颗三等星蜿蜒排列着一个形状象横写的“S”形的星座，这就是天蝎座。天蝎座是著名的夏季星座，在整个夏季天蝎座雄距在黄昏的南天夜空中，十分醒目。西边有三颗星构成蝎子头部，居中最亮的一颗星是天蝎座星，专名心宿二，呈火红色，星等1.2，是全天最红的恒星。在希腊语中称它为“火星之敌”。我国古代，把心宿二称为“火”或“大火”。专门设置人员观测确定季节。如尧典中说：“日永星火，以正仲夏”。意思是说，在白天长的时候，黄昏时，大火在南天空，就知道夏历五月到了。每年从夏到秋，心宿二在黄昏后的星空中逐渐西沉，于是“大火西流”便表示秋季的到来。东南方一串弯曲地排列的星，恰似蝎子带刺的尾巴，天蝎座是夏季南方天空整夜能见到的最显著的星座。连接天蝎座星（心宿二）和春季星空中的牧夫座星（大角）以及室女座星（角宿一）是一个特别巨大的直角三角形，直角顶端在室女座星（角宿一）处。 （6）人马座在天蝎座尾部东北面银河中最明亮处，闪烁着一群几乎与天蝎座尾部相连接的星，这是人马座。夏季星空的中央（赤经）线就在天蝎尾与人马座之间通过，人马座无明显的亮星，只有人马座星，专名斗宿四（Nunki）,星等2.1。还有人马座星，专名箕宿三,星等2.0。 （7）南三角座在天蝎座头部的正南方，也在半人马座并列两巨星南门二和马腹一的东南方，有三颗星组成小直角三角形，叫南三角座。其中靠东面较亮的星是南三角座星，专名三角形三，星等1.9。是夏季星空中最靠南的亮星，它也是整个星空中最靠近南天极的两颗二等星之一。另一颗是冬季星空船底座星（南船五）。 （8）北冕座连接牧夫座星（大角）和天琴座星（织女一）的直线上，有一个马蹄形小星座，很象一顶皇冠，叫北冕座。居中的一颗是北冕座星，专名贯索四，星等2.3，是一颗二等星。 秋 季 星 空 秋分前后，全夜所见到的是以仙后座飞马座南鱼座波江座为中心的星空。见图4-4-3“秋季星空图”。 （1）飞马座和仙女座在夏季星空天鹰座的东侧，可找到一个大正方形，是由飞马座、和仙女座四星组成，亦称“方座”，它是秋季星空的中心。仙女座（壁宿二）在东北角上。由方座西侧两星、连线向北延伸可指向北极星，由方座东侧两星即仙女座星和飞马座星向南延伸约一倍处，差不多就是春分点（）的位置，此二星靠近赤经等于0的时圈 （2）南鱼座由方座西侧两星、连线向南延伸约3.5倍处，有一颗红色一等亮星，星等1.3，这就是南鱼座星，专名北落师门在南鱼座星附近宽阔的天空中没有其它一等亮星了，因而这颗星极易辨认。航海者经常用它来定位，它与另外八颗常用亮星共称“航海九星”。其余八颗星是：天鹰座星（河鼓二）、天蝎座星（心宿二）、室女座星（角宿一）、狮子座星（轩辕十四）、小犬座星（南河三）、金牛座星（毕宿五）、白羊座星（娄宿三）、飞马座星（室宿一）。这九颗星的赤纬都不超过南北30，而且每两颗星之间的赤经间隔都约为3小时左右，在全球除两极附近外，各个大洋上都能观测到这九颗星。 图4-4-3（3）鲸鱼座由方座东侧的仙女座星和飞马座两星连线向南，在春分点附近越过天赤道，约在距边长2.5倍处，是一颗半空中唯一亮星鲸鱼座星，专名土司空，星等2.2,是一颗二等星。 （4）波江座和船底座由飞马座找到南鱼座星（北落师门）后，向东南引一直线可指向波江座星，专名水委一。再往东南继续延伸便是星空中第二颗最亮的恒星，船底座星，专名老人。呈青色，星等-0.9。水委一和老人在南天球赤纬50以上，北纬30以南的地方才能见到它们。 （5）仙后座由方座东侧两星向北延伸，可找到由五颗亮度几乎相同的连成一个不规则的“W”或“M”字形的星座，这就是仙后座。它与北极星为准，与大熊座遥遥相对，在天空中甚为显著。仙后座西侧的、三星所构成的角平分线可指向北极星（三星均是二等星）。仙后座的赤经与大熊座相差将近12小时，当看不到大熊星座时，也是识别北极星的好方法。这个星座的重要性在于它接近北极星，对于中北纬以上的地区来说，它是拱极星。 （6）白羊座连接方座北侧两星向东延伸，在不远处有两颗并列的星，靠北的一颗是二等星白羊座星，专名娄宿三，星等2.2。靠南的一颗是三等星白羊座星，专名娄宿一，星等2.7。 （7）凤凰座是由鲸鱼座星向南延伸，有一颗二等星，便是凤凰座星，专名火鸟六，星等2.4。它与土司空和北落师门组成一等腰三角形。其顶点在土司空。 （8）天鹤座是在南鱼座的南面，有一颗二等星，即天鹤座星，专名天鹤一。它与凤凰座星和南鱼座星构成一个近似正三角形。冬 季 星 空 冬至前后，全夜所见到的是以猎户座御夫座大犬座船底座为中心的星空。见图4-4-4 “冬季星空图”。冬季星空是亮星最多的季节，包括8颗一等星和19颗二等星。（1） 猎户座面向南方，可以见到由七颗亮星组成的猎户座。猎户座横跨天赤道南北，其中四颗亮星组成一个大的四边形，其余三颗小星紧排于四边形的中央，俗称三星，像猎人的腰带，靠西边的猎户座（参宿三）就位于天赤道。星座东北角的一颗红色一等星是猎户座星，专名参宿四,西南的白色一等星是猎户座星，专名参宿七。猎户座是全天88个星座中最华丽、最明亮的星座。它拥有两颗一等星，5颗二等星，3颗三等星，和15颗四等星。可谓明星的荟萃之地。 （2）金牛座沿猎户座中的三颗小星向西北方向延伸，可看到组成拉丁字母V形状的星座，便是金牛座。其中有一颗橙红色的一等星是金牛座星，专名毕宿五，是黄道中最亮的一颗恒星，星等1.1。继续延伸可指向淡蓝色星群，叫昂星团，俗称七姐妹，是识别金牛座的明显标志。（3）大犬座大犬座是南天的一个小星座，但因星座中有一颗全天最亮的恒星天狼星，所以十分引人注目。沿猎户座三星向东南方向延长，便可见到一颗清白色的亮星，这就是著名的大犬座星，专名天狼，星等-1.6。它是全天最亮的恒星。大犬座星，专名弧矢七，亮度如一等星，星等1.6。大犬座内共有122颗六等星以上的恒星。 （4）小犬座在大犬座北面、猎户座的，有一颗一等星，便是小犬座星，专名南河三。它与大犬座星、猎户座星组成一个巨大的等边三角形，十分醒目地挂在冬季的夜空中，这就是著名的“冬季大三角形”。 （5）双子座沿着连接大犬座星和小犬座星的弧线向北延伸，在猎户座的东北方，有两颗亮星，便是双子座。在小犬座星（南河三）的正北方向上有一颗黄色一等星，便是双子座星，专名北河三。在北河三的西北方有一颗二等星，便是双子座星，专名北河二。 （6）御夫座在双子座的西北方向、猎户座的北面，可见到由五颗亮星组成一个巨大五边形的星座，除最南的一颗二等星是金牛座星外，其余称御夫座。星座的西北有一颗呈黄白色的一等亮星，便是御夫座星，专名五车二。它的星等0.2，五车二的亮度几乎与织女的亮度一样，是全星空恒星中的第五亮星。御夫座星和金牛座星、双子座星组成一个大等腰三角形。 （7）船底座顺着猎户三星、天狼组成的弧线继续向西南方向延伸，或连接毕宿五、参宿七南延至该两星的距离的二倍处，便可见到一颗呈蓝白色的亮星，叫船底座星，专名老人。它是全天恒星中第二颗最亮的星。12000年后，老人星将成为南极星。自老人星向东南方向延伸，可见一颗二等星，它是船底座星，专名南船五。 图4-4-4 （8）船帆座在老人星的东面，与船底座星和星组成一个正三角形的二等星，是船帆座星，专名天记，星等2.2。以上分别介绍了春夏秋冬四季的星空，为了便于记忆可概括为四季星座之歌：春 夏小熊偎大熊， 天鹰慕天琴，牧夫舞狮子， 天鹅携人马，乌鸦伴长蛇， 蛇夫斗天蝎，室女南十字。 北冕南三角。秋 冬仙后牧白羊， 猎户有双子，飞马仙女骑， 金牛双犬护，凤凰钓南鱼， 船帆船底上，鲸鱼波江游。 御夫望繁星。 以上我们分别介绍了四季星空，实际上全天星空是一个整体，所有的恒星时刻在作视运动。由于地球的公转，全天所有的恒星都遵循一个规律，即恒星升起