心宇天文社第一次讲义

心宇天文社 Heart inCosmosClubofAstronomy 心宇天文社 是一中成立最早的四社之一 社团活动包括观星 天文知识讲座讲座 天文纪录片观看 天文电影欣赏 天文书籍销售等 每期心闻校刊上都会有天文社的文章发表 天文社努力为一中的天文爱好者提供一个交流的平台 向对天文感兴趣的同学传授天文知识 并组织同学们报名每年的全国天文竞赛 致力于让每一个爱好天文的同学都在这里有所收获 心宇天文社 心宇天文社 心宇天文社 心宇天文社 天文学的含义 天文学是研究宇宙内所有天体和散布其中的一切物质的起源 演化 组成 距离和运动的科学 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 心宇天文社 天文学的分类 天体测量学天体力学天体物理学 心宇天文社 天体测量学是天文学中最先发展起来的一个分支 其主要任务是研究和测定天体的位置和运动 建立基本参考坐标系和确定地面点的坐标 天体力学是研究天体运动和天体形状的科学 以万有引力定律为基础 天体物理学主要研究包括作为整体的宇宙在内的各种天体的性质和结构 心宇天文社 天文学的历史 四大文明古国古希腊时期中世纪和欧洲近代十八 十九世纪二十世纪至今 心宇天文社 古埃及 古埃及是四大文明古国之一 典型的水力帝国 受宗教影响极大 举世闻名的金字塔就是古埃及人对永恒观念的一种崇拜产物 也是法老王的陵墓 目前埃及共有八十余座金字塔 其中最大的一座是胡夫金字塔 除了金字塔以外 狮身人面像 木乃伊也是埃及的象征 心宇天文社 古埃及拥有相当水准的天文学知识 天文学观测和记录由祭司负责 他们通过观测太阳和大犬座 星 即天狼星 的运行制定历法 即科普特历 古埃及使用太阳历的做法是世界上最早的 这种日历和我们今天所使用的差不多 古埃及人把一年分为3个季节 每季4个月 他们还发明了水钟及日晷 即以太阳的倒影来计时 这两种计时器 把每天分为24小时 古埃及人把黄道恒星和星座分为36组 在历法中加入旬星 一旬为10天 这与中国农历的旬的概念类似 心宇天文社 两河流域 美索不达米亚文明是世界发源最早的文明之一 又称两河文明 发源于底格里斯河和幼发拉底河之间的流域 苏美尔地区 中下游地区 美索不达米亚是古巴比伦的所在 在今伊拉克共和国境内 心宇天文社 两河文明的历法很有特色 在苏美尔阿卡德时代 制定了太阴历 以月亮的阴晴圆缺作为计时标准 定每个月29或30天 12个月为1年 6个月为29天 6个月为30天 每年354天 并发明闰月 通过置闰月的办法调整 开始依靠经验置闰 后来先后有8年3闰和27年10闰的规定 把一小时分成60分 在亚述时期 确定了今天星期的名称和7天1周的规定 在天文学方面 已经能够区别恒星和五大行星 还观察到黄道 心宇天文社 古印度 古印度 公元前2500 前1500年 又译天竺 在其佛教 文学 哲学 艺术 科学等 对世界文化影响深远 在天文学上 由于农业生产的需要 古印度很早就创立了自己的阴阳历 心宇天文社 古中国 我国古代天文学从原始社会就开始萌芽了 公元前24世纪的尧帝时代 就设立了专职的天文官 专门从事 观象授时 我国最早的天象观察 可以追溯到好几千年以前 无论是对太阳 月亮 行星 彗星 新星 恒星 以及日食和月食 太阳黑子 日珥 流星雨等罕见天象 都有着悠久而丰富的记载 观察仔细 记录精确 描述详尽 其水平之高 达到使今人惊讶的程度 这些记载至今仍具有很高的科学价值 这表明远在公元前14世纪时 我们祖先的天文学已很发达了 举世公认 我国有世界上最早最完整的天象记载 我国是欧洲文艺复兴以前天文现象最精确的观测者和记录的最好保存者 心宇天文社 古希腊 古希腊 公元前800年 公元前146年 起源于欧洲南部 地中海的东北部 包括今巴尔干半岛南部 小亚细亚半岛西岸和爱琴海中的许多小岛 公元前5 6世纪 特别是希波战争以后 经济生活高度繁荣 产生了光辉灿烂的希腊文化 因此古希腊人在哲学思想 历史 建筑 文学 戏剧 雕塑等诸多方面有很深的造诣 这一文明遗产在古希腊灭亡后 被古罗马人延续下去 进而成为整个西方文明的精神源泉 心宇天文社 在希腊化时期产生四位著名的天文学家 他们的研究成就影响深远 第一位是被誉为 希腊化时代的哥白尼 的天文学家阿里斯塔克 310 230BC 他第一个尝试测量地球和太阳之间的距离 并正确提出地球的面积小于太阳 他甚至天才地提出太阳中心说 认识到地球和行星围绕太阳旋转并进行自转 心宇天文社 第二位是埃拉托色尼 他是历史上第一个用正确的数学方法准确测出地球周长和直径 通过观察太阳高度的变化测量出黄道倾角的人 其测出的地球周长只比今测赤道周长少385 13公里 同时 埃拉托色尼也是首先使用 地理学 名称的人 从此代替传统的 地方志 写成了三卷专著 埃拉托色尼还用经纬网绘制地图 最早把物理学的原理与数学方法相结合 创立了数理地理学 心宇天文社 第三位是毕迪尼亚的希帕库斯 作为 方位天文学之父 的他发明了 天文数 概念 发现了岁差现象 编造了西方历史上第一个记载恒星的星表 并测定了上千座恒星并划亮度 算出月球直径及其与地球距离的近似值 心宇天文社 第四位是对后世影响很大的天文学家 托勒密 古希腊天文学家 地理学家和光学家 托勒密写下了一系列科学著作 他创立的地球中心说主张地球处于宇宙中心 且静止不动 日 月 行星和恒星均环绕地球运行 托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景 却较为完满的解释了当时观测到的行星运动情况 并取得了航海上的实用价值 并代表希腊天文学和宇宙学思想的顶峰 在以后近两千年内 托勒密学说被奉为天文学的 圣经 心宇天文社 中世纪和欧洲近代 心宇天文社 浑天仪是浑仪和浑象的总称 浑天仪浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器 而浑象是古代用来演示天象的仪表 它们是我国东汉天文学家张衡所制的 浑仪模仿肉眼所见的天球形状 把仪器制成多个同心圆环 整体看犹如一个圆球 然后通过可绕中心旋转的窥管观测天体 心宇天文社 玛雅古天文台 心宇天文社 尼古拉 哥白尼1473年出生于波兰 40岁时 哥白尼提出了日心说 并经过长年的观察和计算完成他的伟大著作 天体运行论 为了防止教会的迫害 这本巨著直至他去世时才正式出版 哥白尼的 日心说 沉重地打击了教会的宇宙观 这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利 哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人 他用毕生的精力去研究天文学 为后世留下了宝贵的遗产 心宇天文社 伽利略 伽利雷 1564 1642 他是近代实验科学的先驱者 是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家 力学家 哲学家 物理学家 数学家 也是近代实验物理学的开拓者 被誉为 近代科学之父 他首先提出并证明了同物质同形状的两个重量不同的物体下降速度一样快 他反对教会的陈规旧俗 由此 他晚年受到教会迫害 并被终身监禁 他以系统的实验和观察推翻了亚里士多德诸多观点 因此 他被称为 近代科学之父 现代观测天文学之父 现代物理学之父 他的工作 为牛顿的理论体系的建立奠定了基础 心宇天文社 开普勒 1571 1630 是德国著名的天体物理学家 数学家 哲学家 他首先把力学的概念引进天文学 他还是现代光学的奠基人 制作了著名的开普勒望远镜 他发现了行星运动三大定律 为哥白尼创立的 太阳中心说 提供了最为有力的证据 他被后世誉为 天空的立法者 心宇天文社 开普勒第一定律 也称椭圆定律 也称轨道定律 每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳 而太阳则处在椭圆的一个焦点中 开普勒第二定律 也称面积定律 在相等时间内 太阳和运动中的行星的连线 向量半径 所扫过的面积都是相等的 开普勒第三定律 也称调和定律 也称周期定律 各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比 开普勒三定律 心宇天文社 牛顿 1643 1727 是一位英国物理学家 数学家 天文学家 自然哲学家和炼金术士 他在1687年发表的论文 自然哲学的数学原理 里 对万有引力和三大运动定律进行了描述 在光学上 他发明了反射式望远镜 并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察 发展出了颜色理论 在数学上 牛顿发展出了与莱布尼茨不同的微积分学 心宇天文社 牛顿式反射望远镜 心宇天文社 英国诗人亚历山大 波普 自然和自然规律隐藏在黑暗之中 上帝说 让牛顿去吧 于是世界到处充满光明 心宇天文社 十八 十九世纪 心宇天文社 光谱 光谱 Spectrum 是复色光经过色散系统 如棱镜 光栅 分光后 被色散开的单色光按波长 或频率 大小而依次排列的图案 全称为光学频谱 光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分 在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光 光谱并没有包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色 譬如褐色和粉红色 由于每种原子都有自己的特征谱线 因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成 这种方法叫做光谱分析 心宇天文社 心宇天文社 红移 红移在物理学和天文学领域 指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象 在可见光波段 表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离 即波长变长 频率降低 红移的现象目前多用于天体的移动及规律的预测上 心宇天文社 在19世纪80年代以前 所有的小行星都是用目视方法发现的 观察者仔细地把望远镜视场中的每一颗星与事先准备好的星图相对比 寻找那些星图中没有的 缓慢移动着的亮点 最后通过一段时间的定位观测 用天体力学定出它的轨道后 确定下一颗新的小行星 心宇天文社 二十世纪至今 心宇天文社 赫罗图 心宇天文社 射电望远镜 RadioTelescope 是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备 可以测量天体射电的强度 频谱及偏振等量 包括收集射电波的定向天线 放大射电信号的高灵敏度接收机 信息记录 处理和显示系统等 心宇天文社 乔治 伽莫夫 G Gamov 1904 1968 是俄国著名的物理学家和天文学家 1928 1932年先后在丹麦的哥本哈根大学和英国剑桥大学师从著名物理学家玻尔和卢瑟福从事研究工作 他早年在核物理研究中取得出色成绩 1940年代 伽莫夫与他的学生 拉尔夫 阿尔菲一道 将相对论引入宇宙学 提出了大爆炸宇宙学模型 心宇天文社 大爆炸宇宙论 大爆炸宇宙论 认为 宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的 1929年 美国天文学家哈勃提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律 并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说 心宇天文社 宇宙微波背景辐射 宇宙微波背景辐射 又称3