2012《地球概论》教案-龙晓泳

《地球概论》课程教案主讲：龙晓泳适用班级：2012级地理师范3班2012级地理师范4班地理科学学院二〇一二年九月绪论[授课题目]绪论[教学时数]6[教学目标]：了解地理学和天文学的学习方法熟悉天文学的研究意义熟悉中外天文学发展史[教学重点和难点]教学重点：古代天文学史，近代天文学历史教学难点：近代天文学史，中国天文学史[教学方法和手段]讲授法，参观法，阅读法[教学内容与过程]地理学概述一地理学研究对象1对象：研究地球表层自然环境和人地关系特征、联系和分异规律的科学，2方法：以综合性、区域性、系统性为特点，并拥有地图学，遥感和地理信息系统等现代技术手段，3目的：最终通过评估、预测、规划、管理、优化、调控，合理开发和利用环境，保持人地关系和谐、保障社会的可持续发展二地理学的学科层次数学、物理、化学、天文学、地球科学、生命科学六大基础自然学科。地球科学:大气学、地理学、地质学三地理学的学科分类1理论分类2应用分类四地理学的发展趋势１数量革命：数理化2系统革命：一专多能3区域倾向：学科特点4人本主义：终极目标天文学概述一天文学研究对象和内容1研究对象：天体（自然天体和人造天体）大气圈顶（天文学和地球科学的研究界限）2研究内容：研究天体的位置与运动研究它们的化学组成、物理状态和过程研究它们的结构和演化规律研究如何利用关于天体的知识造福人类二天文学的分支1天体测量学2天体力学3天体物理学三天文学研究方法被动观测－理论－主动观测1多度时空系统2物理条件复杂3观测技术制约4理论依赖模型5全球密切合作四天文学研究意义1哲学层次2科学层次3应用层次：授时编历，年代考证，测量导航，太阳活动预报，近地小行星监测，人造卫星，空间探测天文学简史一古代天文学的发展1天文学的起源（1）生产生活的需要日月年的意识——编制历法（2）政治的需要占星术（炼金术）（3）自身求知欲的需要2古代天文学（1）古埃及天狼星偕日升起－天狼星年-尼罗河泛滥公元前27世纪360天13世纪365.25，4年一闰（现代阳历的前身）金字塔的方位确定（2）巴比伦和亚述公元前17世纪阴历公元前13世纪黄道12宫公元前650年7天神轮流值日－现代星期制度（3）古印度公元前10世纪恒星月27天（27.32），朔望月29.5（29.53）季节划分（三季，六季）黄道天区划分成27月站（恒星月周期）－28宿宇宙观：大地中央是须弥山，日月星辰绕山旋转（4）古希腊1）宇宙理论和天体运动理论①泰勒斯（公元前6世纪－公元前5世纪）：主要贡献是把巴比伦和埃及的天文学知识介绍到希腊。球形天空，星辰随同天空绕北极星旋转②德谟克力特（公元前460-公元前362）万物由原子组成，天体由原子涡动形成，月光为反射光，银河是由众多恒星聚集而成③毕达哥拉斯学派（公元前560－公元前480）宇宙是由数支配的和谐统一体，天体为球形，运动轨道是圆形。④柏拉图（427B.C.－347B.C.）同心球宇宙结构模型。地月日水金火木土，欧多克斯的水晶球⑤亚里斯多德（384B.C－322B.C）地心说系统化延续近2000年⑥阿利斯塔克（310B.C－230B.C.）首次提出完整日心地动学说⑦阿波罗纽斯（262B.C－190B.C.）本轮与均轮⑧托勒密（85-165）撰写《天文学大成》之后被称为经典2）天文观测和测量①阿利斯塔克:日地距离与月地距离的关系②埃拉特色尼（276BC-195BC):测地球周长，黄赤夹角③伊巴谷(前2世纪初-127BC)：月地距离与地球半径（59-67.3）回归年长度（365.25-364.33）太阳周年视运动的不均匀性岁差现象编制星表，标注星等二近代天文学的发展1从日心体系到牛顿力学（1）哥白尼日心体系的建立哥白尼（1473－1543）《天体运行论》彻底否定了托勒密的天文体系意大利布鲁诺伽利略（2）伽利略与他的望远镜伽利略（1564-1642）1609年最先用自制望远镜观测月亮，土星光环，木星卫星、金星盈亏和自转的黑子，发现银河系—天空哥伦布德国开普勒（1571-1630）行星运动定律—天空立法者（3）牛顿和他的力学体系英国牛顿（1642-1727）利用自己创立的微积分理论，发现了三大运动定律和万有引力定律——天体力学2近代天文学的继续发展（1）太阳系起源与演化假说康德(1755)－拉普拉斯(1796)星云假说（2）天体测量学的成就1）恒星自行的发现英哈雷（1717）2）光行差和章动的发现英布拉得雷（1728）3）恒星视差的发现俄斯特鲁维（1836）织女星贝赛尔（1838）天鹅座61英亨德森（1839）人马座a（3）天体力学（拉普拉斯1799-1825）（4）天王星和海王星的发现：赫歇尔1781，亚当斯等1846（5）银河系观念的证实：赫歇尔1785三现代天文学的发展1天体物理学的诞生：分光，测光，照相术2恒星研究的新进展：（赫罗图）恒星结构与演化3河外星系的确证和现代宇宙学的诞生：柯蒂斯，沙普里，哈勃4现代天体测量学的发展：测量仪器：激光测量，原子钟，卫星测量：地球自转不均匀5现代天体力学的发展：（1）人造卫星摄动理论，（2）相对论天体力学6射电天文学的诞生和发展：央斯基（1931），赖尔（综合孔径）7空间天文学的兴起和发展：（1）空间全天候全波段观测；（2）银河系和河外星系研究成果（3）宇宙演化学研究第四节中国天文学一中国天文学的发展阶段1萌芽（公元前5000－西周）2体系形成（春秋－秦汉）3繁荣发展（三国－五代）4从鼎盛到相对滞后（宋初－明末）5中西方天文融合（明末－鸦片战争）6近现代发展二中国天文学的成果1中国古代历法（1）主要特点：干支纪日，干支纪年，岁星纪年，二十四节气，重视朔的推算，内容广泛（2）主要历法：古六历（颛顼历）古四分历19年7闰太初历汉武帝落下闳24节气，无中气闰大明历南北朝祖冲之岁差、恒星年/回归年大衍历唐僧一行太阳不均匀运动二次内插授时历元郭守敬最精确最先进最长久2天象观测记录（1）恒星观测与星表绘制：甘石星经121世界最早星表唐敦煌星图1350世界最早星图南宋苏州石刻天文图1440较早科学星图（2）日月食：殷商甲骨文千次世界最早公元前21世纪（3）慧星：2000次，秦以来哈雷连续23次回归（4）新星和超新星：公元前1300-公元170068次（5）流星和流星雨：5000条，500次陨石降落史料（6）太阳黑子：公元前28年，世界最早（7）宇宙理论3古代天文仪器（1）测日仪器－圭表（2）测星仪器－浑仪和简仪（西汉落，元郭）（3）计时仪器－日晷和漏壶（4）示天仪器－浑象、水运仪象台[作业布置]阅读《大众天文学》，预习“第一章”坐标系统

坐标系统[授课题目]第一章坐标系统[教学时数]6[教学目标]：熟悉球面坐标系的构成要素掌握地理坐标系的特点掌握四大天球坐标系的基本圈点、度量值以及度量方向掌握四大天球坐标系的区别和联系[教学重点和难点]教学重点：天球坐标系教学难点：天球坐标系的区别和联系[教学方法和手段]讲授法，演示法（天球仪，天象厅）[教学内容与过程]第一节球面坐标系1基本圈：基圈、始圈、终圈2基本点：原点、极点、介点3度量数值：经度和纬度4度量方向：经度度量方向——向东或向西纬度度量方向——向基圈两极第二节地理坐标一经线和纬线经线：通过地轴地球表面两极相交纬线：垂直地轴地球表面互相平行度量起点：本初子午线、赤道二地球的方向十二地支——地平方向1南北定义：以地理南北极点为参照（南辕北辙）2东西定义：以地球自转前方为东（西行东达）三地球的距离1Km=地球周长/400*1001°纬度差＝111.11km1′纬度差=1海里=1852m1°经度差=111.1*cosφ（纬度）四纬度和经度地理纬度：本地与地心连线-赤道面;线面角地理经度：本地子午面-本初子午面;面面角重庆29.35°N,106.33°W第三节天球坐标一天球的定义天球是研究天体视运动的一个理想圆球面。（１）天球中心可选为地心、日心等（２）天球半径无穷大（３）天体在天球上位置为从球心出发在球面上投影（4）地面不同点观测同一天体的视线方向平行二天体在天球上的视运动1天体在天球上视运动的成因:=观测点（地球）的运动以及天体的真实运动（1）地球的运动：自转和公转（2）天体的运动:恒星基本不动;太阳基本不动;行星绕太阳公转,月亮绕地球公转2天球天体的视运动形式（1）天球天体整体视运动-周日视运动“地转而天旋”旋转轴：天球绕极轴运动旋转方向：天球--自东向西讨论一：不同纬度的天球运动讨论二：不同方位的天球运动（2）天球上天体的相对运动-周年视运动讨论三：地球快速自转停止时：A太阳系外天体：保持静止作为背景恒星B太阳系内天体：相对背景恒星沿黄道大体自西向东运动随天球做快速周日视运动过程中，太阳系天体的公转导致其在天球上相对运动被掩盖而显得不明显。只有排除地球自转的影响，这种运动才可逐步显现出来（视频）三天球坐标系1天球坐标系的要素（1）基本圈:地平圈，黄道，赤道（2）基本点:第1组：地平圈与天赤道;第2组：天赤道与黄道（3）方向:更接近天北极更“北”;天球周日视运动前方为“西”（4）距离:天体投影（半径无穷大，只有角距离）2天球坐标系的分类2.1地平坐标系（1）用途：跟踪天球周日视运动中天体方位和高度变化（2）圆圈系统：地平圈：（基圈）极点-（Z－Z’）四分点-（N,S）（E,W）子午圈:（辅圈）子圈（Z－N－Z’）午圈（Z－S－Z’）卯酉圈：（辅圈）卯圈（Z－E－Z’）酉圈（Z－W－Z’）(3)原点：始圈－午圈原点－南点(4)度量值高度：（h）0~90º方位：（A）0-360º向西度量南西北东0º90º180º270º（5）度量机理地球自转造成子午圈与天体所在经圈的夹角逐渐增大，即天体方位与时递增2.2时角坐标系(1)用途：跟踪天体周日视运动坐标值的变化,用于时间度量(2)圆圈系统：天赤道：（基圈）极点（P-P’）四分点（E-W）（Q-Q’）子午圈：（辅圈）子圈（P-Q’-P’）午圈（P-Q-P’）六时圈：（辅圈）东六时圈（P-E-P’)西六时圈（P-W-P’)(3)原点：始圈－午圈原点－上点(4)度量：赤纬（-90º～90º）时角t（0-24h）向东上点0h，西点6h下点12h，东点18h（5）度量机理:地球自转导致始圈（午圈）变化，导致天体时角的变化。“与时俱增”例题已知：重庆和伦敦的地理坐标为（30°N，117°E）和（50°N，1°W）1重庆及伦敦春分日太阳出升、中天以及日落的地平坐标？2重庆及伦敦春分日太阳出升、中天以及日落的时角坐标？3为什么地平坐标的经度值（方位）不能用来度量时间？2.3赤道坐标系(1)用途：跟踪天体在天球上的相对运动(2)圆圈系统：天赤道（基圈）,二分圈（辅圈）,二至圈（辅圈）(3)原点：原点－春分点;始圈－春分圈(4)度量值：纬度：赤纬（同时角坐标系）:经度：赤经（）向东度量0h－24h(5)度量机理度量值为相对固定天体与相对固定的春分圈的夹角，向东度量，坐标值不受地球自转影响2.4黄道坐标系（1）用途：表示黄道附近天体位置运动（2）圆圈系统:黄道,无名圈,二至圈（3）原点:春分点,始圈－无名圈（4）度量值：纬度：黄纬（）经度：黄经（）向东度量春分点0º夏至点90º秋分点180º冬至点270º（5）度量机理：天体黄经取决与相对固定天体与相对固定春分点在黄道上的夹角，与地球自转无关。“与日俱增”例题已知：重庆和伦敦的地理坐标为（30°N，117°E）和（50°N，1°W）1重庆及伦敦春分日和夏至日太阳出升、中天以及落下的赤道坐标？2重庆及伦敦春分日和夏至日心宿二出升、中天以及日落的黄道坐标？3天球坐标系的联系（1）地平坐标系和时角坐标系度量基准：地平圈（子午圈，卯酉圈）午圈南点（远距点）天赤道（子午圈，六时圈）午圈上点（远距点）度量数值：地平坐标系高度和方位时角坐标系赤纬和时角度量方向：自东向西（右旋）度量机制：地球自转－午圈－经度用途：记录天体周日视运动仰极高度＝天顶赤纬＝当地地理纬度=上点天顶距（2）赤道坐标系与黄道坐标系度量基准：天赤道（二分圈，二至圈）春分圈春分点（交点）黄道（无名圈，二至圈）无名圈春分点（交点）度量数值：赤道坐标系赤纬和时角黄道坐标系黄经和黄纬度量方向：左旋（自西向东）度量机制：天球天体相对春分点的变化用途：记录天体位置和跟踪天体周年视运动（3）时角坐标系与赤道坐标系基圈相同，方向相反恒星时＝春分点时（定义）S＝t春分点时角=恒星时角+恒星赤经t＝t☆＋☆当恒星中天时，t☆＝0S＝t＝☆[作业布置]1第一章“坐标系统”课后所有习题2绘制四大天球坐标系的基本圈点系统

第二章时间系统[授课题目]第二章时间系统[教学时数]8[教学目标]：掌握时间计量系统的发展；掌握世界时计量系统的分类；掌握时间计量系统之间的换算；了解时间服务的流程；掌握历法的种类和制历原则。[教学重点和难点]教学重点：世界时计量系统的分类与换算，历法的种类和制历原则。教学难点：历法的种类和制历原则[教学方法和手段]讲授法，讨论法，探究法[教学内容与过程]第一节时间一时间概述1时间本质 （1）牛顿绝对时空观:时空独立于物质和物质的运动（2）爱因斯坦相对论时空观1905狭义相对论不独立于物质的运动1915广义相对论不独立于物质2时间计量（1）量时内容：时间间隔和时刻（2）量时标准：物体运动（3）量时原则：周期性、稳定性和可测性（4）量时范围二时间计量系统的发展1世界时（UT）（1）分类：真太阳时，平太阳时和恒星时（2）参考运动：地球自转,（真太阳，平太阳，恒星）视运动（3）基本单位：时秒，测量容易1时秒=（真太阳日、平太阳日、恒星日）/864002历书时（ET）（1）历书时：力学时，1960-1967（2）参考运动：地球公转（美-纽康）:太阳的周年运动-月亮运动（3）基本单位：1历书秒，秒长固定，精度提高10倍1历书秒=1回归年/（365.24219878*24*60*60)地球公转周期不稳定，需长期测量3原子时（ATI）（1）原子时：1967年国际计量大会（2）参考运动：原子内部能级跃迁产生的电磁波的频率（3）基本单位：秒长固定1国际制秒=铯原子振荡9192631770次4协调世界时（UTC）（1）由来：文导航~时刻天文意义~世界时物理较频~时段的均匀性~原子时（2）定义:以原子秒为秒长，在时刻上与世界时相差不过±0.9s的世界时称为协调世界时（UTC，coordinateduniversaltime）（3）协调方式1）调整原子钟的秒长:使其长度接近当年的平太阳秒，一年内保持不变，秒长又变得不均匀，每年都要改变，极不方便（1960-1971年）2）拨动原子钟的指针：协调世界时的秒数严格等于原子秒，按照历法置闰的方法的置入闰秒（可正可负），一般安排在12月31日和6月30日最后1分钟的末尾。即达成了“秒长均匀”，又达到了“时刻接近”。三世界时计量1真太阳时（视时）（1）参考运动：真太阳周日视运动（地球自转）（2）定义：真太阳时=太阳时角+12h（原民用时）（3）组成：零点：（时刻）太阳时角=12h（午夜）单位：（时段）1真太阳秒=1真太阳日/24*60*60＝1真太阳日/86400中国古代计时单位:一刹那为一念，二十念为一瞬，二十瞬为一弹指，二十弹指为一罗预，二十罗预为一须臾，一日一夜有三十须臾。——梵典《僧只律》1须臾=48分钟,1罗预=2.4分钟,1弹指=7.2秒,1瞬间=0.36秒,1刹那=0.018秒2平太阳时（平时）（1）参考运动：平太阳周日视运动（2）定义：平太阳时=平太阳时角+12h（民用时）（3）组成：零点：平太阳时角=12h（午夜）单位：1平太阳秒=1平太阳日/24*60*60=1平太阳日/86400真太阳时、平太阳时的区别 两条路线：• 真太阳：沿黄道运行；• 平太阳：沿天赤道运行； 两种速度：• 真太阳：非均匀流逝，可以实测；• 平太阳：均匀流逝，根据恒星时或视时推算。3恒星时（1）参考运动：春分点周日视运动（2）定义：春分点时角（不考虑民用）（3）组成：零点：春分点时角＝0（春分点中天）单位：1恒星秒=1恒星日/24*60*60=1恒星日/86400总结：恒星日，平太阳日，视太阳日的区别 恒星日：23h56m 平太阳日：23h56m+4m=24h 真太阳日：23h56m+（~4m）≈24h视太阳日的变化就是日赤经增量的变化四时间换算按照参考运动分类：世界时，历书时，原子时，协调世界时按照量时天体分类：视太阳时，平太阳时，恒星时按照适用范围分类：世界时，标准时，地方时1视太阳时和平太阳时的换算（1）时差的成因:太阳每日赤经增量的变化（2）时差的计算：特定日期视时和平时的时刻差时差=视时-平时=（视太阳时角+12h）—（平太阳时角+12h）=视太阳时角—平太阳时角（向西度量）方法1=平太阳赤经—视太阳赤经（向东度量）方法2方法3比较视午和平午：逐日推算每日视太阳（视午）和平太阳上中天（平午）的时刻差。（3）时差的变化：假定从视时和平时的从同一时刻开始，经过特定日数：1）当该段时间视太阳日长度总是大于24h，即视太阳日赤经增量大于4m，那视时就比平时小（可理解为记录视时的钟走的慢）。如果视太阳日继续比24h长的话，这个差值将会累计得越来越大。2）当该段时间视太阳日长度总是小于24h，即视太阳日赤经增量小于4m，视时就比平时大（可理解为记录视时的钟走的快）。如果视太阳日继续比24h短的话，这个差值也会累积的越来越大时差与某段时间内视太阳日赤经增量（视太阳长度）有关时差极值相对于视太阳日极值点提前1-2月左右（视太阳日=24h）时差的极大值是长期视太阳日小于24h积累的结果（16.4m）时差的极小值是长期视太阳日大于24h积累的结果（-14.4m）（4）时差的意义1）时差是平太阳时作为民用时后的产物，是对非均匀流逝视时的补充。但视太阳运动本身导致时间的的非均匀流逝应与坐标度量导致的非均匀流逝相区别。2）时差是视时与平时的系统误差，最多在15分钟左右，并具明显年变化，但无地域差异。与区域时差相区别。3）视时是基于天体真实位置计量得到的时间，更多的应用于天文观测或以实际天体运动为参考的时间计量中，而经过时差校正的均匀平时则更多应用于日常生活当中，虽天文意义不精确，但本质上还是参考地球自转，从属于世界时计量系统。4）时差的出现暗示通过现代民用时推测太阳或（其他天体）位置可能产生的误差。例题1 北回归线以北某地，某日地方平时12:00，太阳的方位？ 全年该时太阳在天空中的运动轨迹？时差曲线图，太阳“8”字图2太阳时和恒星时的换算恒星时＝春分点的时角=中天恒星赤经=太阳时角+太阳赤经=视时-12h+太阳赤经=平时+时差-12h+太阳赤经例题2： 求赤道春分日，地方平时为22：00的东升、中天以及西落恒星的赤经。3地方时、世界时、标准时的推算（1）地方时：1）定义：以当地午圈为始圈，严格根据实时量时天体时角所确定的时间，均称该地地方时2）地方时与经度的关系地方时的不同，源于不同地区始圈（午圈）的不同，而午圈是当地经线的无限延伸。所以经度的差值（360）与地方时时差（24h）相对应。就太阳时而言：1°经差—地方时差4m15°经差—地方时差1h1ˊ经差—地方时差4s15ˊ经差—地方时差1m时角向西度量，所以地球经线越靠东，时角值越大，地方时也越大。（2）世界时1）设置背景：地方时的不统一，各自为政。近代由于区域联系的加强，迫切需要全球统一的时间标准2）设置过程：1767，格林尼治视时；1834，改为格林尼治平时（GMT），1884，确定经度和时区*注意与世界时计量系统的区别（3）标准时1）区时：国际上规定，以经线为界，把全球分24个区，每区跨度15度各区把该区中央经线（15度的整数倍）的地方时作为本区统一使用的标准时，称区时。该区称时区。1918年，中央观象台提出将全国划分为5个标准时区可区分为:1.长白标准时+9(中央子午线135°，+8.5，127.5E)2.中原标准时+8(中央子午线120°E)3.陇蜀标准时+7(中央子午线105°E)4.新藏标准时+6(中央子午线90°E)5.昆仑标准时+5(中央子午线75°，+5.5，82.5°E)中国台湾现在仍采用中原标准时，即北京时美国标准时区可区分为:1.东岸标准时(EST)+5(标准经度075°W)2.中央标准时(CST)+6(标准经度090°W)3.山区标准时(MST)+7(标准经度105°W)4.太平洋标准时(PST)+8(标准经度120°W)5.阿拉斯加-夏威夷标准时+10(标准经度150°W)6.伯令标准时(PST)+11(标准经度165°W)2）法定时夏令时（中国，1986-1991），西方许多国家夏天也采用其东邻时区的标准时（比理论时区快1小时，DaylightSavingTime）；3月最后星期日开始，10月最后星期日结束；亚洲南部某些国家根据本国所跨的经度范围，采用半时区的标准时；澳大利亚西部和东部分别采用东8和东10区标准时，中部却采用＋9.5区的标准时；尼泊尔则采用（+5.75）的标准时。 3）国际日期变更线A位置：东/西经180度经线附近；日界线并不严格地指东经180度的经线。而是由北极沿东经180度经线，折向白令海峡，绕过阿留申群岛西边，经萨摩亚、斐济，汤加等群岛之间，由新西兰东边再沿180度经线直到南极。日界线自西向东（美）减一天日界线自东向西（中）加一天B日界线设置原因 日期计数与运动的自然日界线的矛盾；环球航行中发生日计数混乱（向西和向东航行视午的逐日推迟和提前）；时刻换算中出现日期混乱（向西和向东的时间换算）C国际(人为）日界线和自然日界线的问题今天：从国际日界线向西度量至自然日界线昨天：从国际日界线向东度量至自然日界线*GMT为世界时，任意时刻，地球上的最大时差为24小时，若由昨天和今天构成时，则地球处于昨天部分多以下午时刻出现，而处今天部分多以今天上午时刻出现。GMT可理解为全球时刻值的平均值。即如世界时为上午，则地球处于今天的多；世界时为下午，则昨天多；世界时为0点，则今天昨天一样多，世界时为中午，则同属今天。例题：北京奥运会开幕式开始时全球今天和昨天的比例。五时间服务1时间服务流程（1）测时：通过测量天体坐标值反推时间古代：立竿见影或测定恒星的位置来确定时间现代：中星仪或等高仪（2）守时：用守时工具把所测的时间持续下去古代：圭表，日晷，滴漏，沙漏和计时香现代：机械表，石英钟，原子钟（3）授时：把测得的时间用各种手段传播出去古代：鸣锣击鼓，打更，现代：无线电报，广播电视，网络2现代时间服务*（1）传统世界时服务1）综合天文台观测资料测出精确世界时，以无线电发送出去，滞后两个月2）发布延迟两三个星期的快速时号改正数，满足特殊部门的需要（2）现代世界时服务50年代开始服务，国际原子时和地方原子时UTCi-UTC（地方协调世界时，国际协调世界时）第二节历法一制历的目的1生活2农业生产3历史记载二制历的原则地球气候周期—回归年365.2422日不是日的整数倍月球相位周期—朔望月29.5306日不是日的整数倍通过平闰年和大小月的安排使平均历年和平均历月尽量接近天文周期平均历年＝回归年平均历月＝朔望月使日期对应特定的气候和月相，即具有特定天文意义三历法的种类回归年和朔望月之间的关系也不是整数倍关系，只能有所侧重1阴历（1）制历原则平均历月=朔望月=29.5306平均历年=朔望月*12=354.3672（2）日期意义 无特定气候 有特定月相（3）实例：回历A每年设12个历月，逢单为大月，逢双为小月，大月30日，小月29日，平均历月（29.5）比朔望月短0.0306日。B每30年中要安插11个闰年。每逢闰年，把当年的十二月由小月改为大月，平均历月又增加（11/（30*12）=0.03056），十分接近朔望月2阳历（1）制定原则：平均历年=回归年=365.2422：平均历月=回归年÷12=30.4369（2）日期意义：有特定气候；无特定月相（3）实例公历A儒略历儒略•恺撒征服埃及，弃阴历，仿照古埃及历法：制定平年365日，隔三年一闰，闰年366天（平均历年365.25）；每年12月，单数月为大月31，双数月为小月30日；超出1日从2月扣去（古罗马行刑月）；公元前45年1月1日开始实行，次年凯撒被刺身亡（July）B奥古斯都历（奥古斯都•凯撒，屋大维）公元前45-公元前9年误改3年1闰公元前9年-公元3年停闰公元4年~恢复4年1闰（公元前27年，August)C格里历公元325年罗马教皇君士坦丁确定复活节为：春分日后第一个满月后的第一个星期天。365.25（365.2422）0.0078日/年—10日/1200年公元1582年罗马教皇格雷果里修历：纠错：1582年10月4日（星期四）直接跳至10月15日（星期五）改正：闰制由4年1闰改为400年97闰 格里历的平均历年＝365+97/400=365.2425日20世纪20年代，成为世界通行的历法即公历，我国于辛亥革命后的1912年采用公历。公元元年（公元1年，历史纪年法）的规定源于公元525年狄奥西尼推算的耶稣的诞生年份，从公元532年开始实施附儒略日*儒略日（JD）：法国斯卡利杰1583为纪念其父意大利的JuliusCaesarScaliger创立，规定以公元前4713年1月1日世界时12h为起算点。香港回归日：1997.07.01JD2450630.5澳门回归日：1999.12.20JD2451532.5间隔902天约化儒略日（MJD）：挪后6500多年，MJD=JD-2400000.53阴阳历（1）制历原则：平均历月=朔望月（与阴历同）平均历年=12.3683朔望月=回归年（与阳历同（2）日期意义：有特定气候；有特定月相（3）实例农历每年置12个月，大月30天，小月29天，大小月逐月推算，使平均历月接近朔望月；日期累积相差历月时，阴阳历在当年补闰月，该年为闰年，为354（355）+30（29）=384（383）日，从而使的平均历年接近回归年（公历闰年？） 19个回归年的日数（365.2422×19=6939.6018日）235个朔望月的日数（29.5306×235=6939.6910日）235=19*12+7即置闰的原则是19年7闰春秋19:7；北凉《元始历》600：211；祖冲之《大明历》391：144四中国农历 1二十四节气 （1）24节气的提出《尚书•尧典》把春分叫做日中，秋分叫宵中《尧典》夏至叫日永，冬至叫日短《吕氏春秋》明确提到立春、立夏、立秋、立冬《淮南子》出现了和现代名称完全相同的24节气（2）24节气的测量——圭表（3）24节气的划分 农历每月1节气1中气；划分标准：时间或角度24节气与黄道12宫的关系：中气为“界”，节气为“中”24节气与公历的关系：春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。每月两节不变更，最多相差一两天，上半年来六廿一，下半年是八廿三。2日月序逐月推算中国古代历法中的日月序是逐月推算的。中国古代的民用历法根据朔﹑气确定日序和月序的方法﹐可分三个时期﹕ 春秋到唐初﹐使用平朔﹑平气 唐初到明末﹐使用定朔﹑平气 清代以后﹐使用定朔﹑定气（1）以“朔”定日序中国农历的月份大月为30天，小月为29天，但大小月的顺序逐月推算。通常以朔日作为月首（初一），两个朔日之间的间隔天数作为月长。A平朔法：以平均朔望月长度作为参考（平均朔望月29.5306日）B定朔法：以实际的朔望月长度作为参考（实际朔望月29.5306±0.27日）例4：若上个平朔与定朔同时出现在第1天0.4日时，且当月朔望月长度为29.7，平朔法：下个平朔在29.9天即第30天，上月29天为小月定朔法：下个定朔在30.1天即第31天，上月30天为大月例5：若上个平朔与定朔同时出现在第1天0.6日时，且朔望月为29.3，平朔法：下个平朔在30.1天即第31天，上月30天为大月定朔法：下个定朔在29.9天即第30天，上月29天为小月平朔日非真正日月合朔之日定朔日为真正日月合朔之日？定朔日全天为日月合朔之时？十五的月亮十六圆？（2）以“气”定月序（岁首建“寅”），以中气定月序A平气时代（时间平均）：将回归年平均划分成24部分，以中气节气相间隔，所以中气间隔均为30.4368日（回归年/12）。而农历月长是29或30日，比中气间隔要短，所以每月不可能有两个中气，但却存在有的月份无中气的可能。汉《太初历》规定把此无中气之月作为上个月的闰月，并以此作为标准来实现19年7闰的闰制B定气时代（角度平均）：隋代刘焯在制定《皇极历》时，参考北魏张子信的观测结果，提出将平气改为定气，即规定太阳黄道每运动15度设一气，两个中气间的间隔就是30度。但这一方法只用于计算，未用于制历。直到清初才正式将“定气”用于制历。平气转定气后的改变：春分到秋分的夏半年有186天，秋分到春分的冬半年有179天。两中气之间的间隔可从29.43变化至31.45天，近日点和远日点闰月概率不同若采用平气，中气间隔为30.4368日，十一月、十二月和正月不可能无中气。采用定气以后，近日点附近中气间隔降至29.43，可能出现前历月出现两中气，而紧接月份无中气。按照平气时代“无中气为闰”制历原则将在该月后置闰月，但清初作出补充规定此种情况不置闰月，从而维持了原有闰制。3干支纪时天为干，地为支；10天干，12地支干支纪年：公元54年东汉王充《论衡》（十二生肖）干支纪月：最晚从汉代。每月一组，五年一轮回干支纪日：殷商甲骨文就已存在，公元前720年春秋鲁隐公三年二月己巳日到宣统三年（1911年）保持连续干支纪时：春秋战国。每天12时辰用一组，五天一轮回应用1公元转干支公元转干支公式：（I）干支序数=MOD（公元年数-3/60）（II）天干=MOD（干支序数/10）地支=MOD（干支序数/12）Example:干支序数=MOD（2006-3/60）=23天干=MOD（23/10）=3丙地支=MOD（23/12）=11戌或以最近的癸亥年为准（1983，1923）2006-1983=231911-1923=-12（-2（8），0）应用2生肖确定年干支的转换时刻-立春4杂气（1）三伏：初伏、中伏、末伏，取阴气在阳气的躯赶下藏匿起来之意。夏至开始的第三个庚日为初伏的开始，第四个庚日为中伏的开始。立秋以后的第一个庚日为末伏的开始。中伏和末伏之间可能隔10天，也可能是20天。（2）九九 冬九九：从冬至日开始，每九天算一段，“入冬数九”一九二九不出手；三九四九河上走；五九六九沿河望柳；七九开河，八九雁来；九九又一九，耕牛遍地走夏九九：从夏至日开始，每九天算一段。夏至入头九，羽扇握在手；二九一十八，脱冠着罗纱；三九二十七，出门汗欲滴；四九三十六，卷席露天宿；五九四十五，炎秋似老虎；六九五十四，乘凉进庙祠；七九六十三，床头摸被单；八九七十二，子夜寻棉被；九九八十一，开柜拿棉衣。[作业布置]1第二章“时间历法”所有课后习题2查阅近年年干支的转换时间

第三章星空区划[授课题目]第三章星空区划[教学时数]6[教学目标]：1了解国际星空区划和中国星空区划的主要内容；2掌握星空变化的机制；3掌握四季星空的推算。[教学重点和难点]教学重点：星空变化机制和星空推算教学难点：四季星空的推算。[教学方法和手段]讲授法，绘图法，演示法（天球仪，天象厅）[教学内容与过程]第一节星空区划一国际星空区划1古代星空区划 古巴比伦（公元前4000）：公元前650年《创世语录》36星座（北/黄/南） 腓尼基人传入希腊，星座与神话的联系欧多克斯（公元前400-350）《现象论》失传阿拉图斯（公元前270）《天象诗》44（19.13.12）喜帕恰斯重新划分和命名（蛇夫座分出长蛇座） 托勒密（公元2世纪）《天文学大成》48个星座（北天）2近代星空区划以南天星座为主 德拜尔（1572-1625）天鹤水蛇孔雀等＋12 波赫维留斯（1690）猎犬蝎虎狐狸等＋11 法拉卡伊（1750-1754）仪器名＋13 英威廉赫歇尔（1781）赤经和赤纬线——星座界限3国际星空区划（1）划分：1922国际天文联合会IAU对星座名称范围和划分方法进行系统调整,建立国际通行的88星空区划方案：北天星座（29）：小熊座天龙座仙王座仙后座鹿豹座大熊座猎犬座牧夫座北冕座武仙座天琴座天鹅座蝎虎座仙女座英仙座御夫座天猫座小狮座后发座巨蛇座蛇夫座盾牌座天鹰座天箭座狐狸座海豚座小马座飞马座三角座大熊座小熊座牧夫座室女座黄道星座（12）：水瓶座，双鱼座，白羊座，金牛座，双子座，巨蟹座，狮子座，室女座，天平座，天蝎座，人马座，摩羯座南天星座（47）：鲸鱼座波江座猎户座麒麟座小犬座长蛇座巨爵座乌鸦座豺狼座南冕座天坛座天鹤座凤凰座时钟座绘架座船帆座圆规座南鱼座孔雀座玉夫座天炉座雕具座天鸽座天兔座大犬座船尾座罗盘座唧筒座矩尺座杜鹃座网罟座剑鱼座飞鱼座船底座苍蝇座南极座天燕座水蛇座山案座六分仪座显微镜座望远镜座南十字座变色龙座南三角座半人马座印第安座（2）命名动物(1/2)仪器(1/4)，神话人物(1/4)，46个是沿用古名；37个是17世纪以后的近代星座名称；5个是1922年国际天文会议星座调整增加（3）坐标1857年的春分点和天赤道为基准的赤经线和赤纬线作为划分天区范围的界限4星空区划记录（1）星图《帕洛玛天图》1950-1956，美国国家地理学会与帕洛玛天文台5.08m天北极到赤纬-33的天区21等以上星5亿多颗（2）星表1）星表历史战国《石氏星经》121颗亮星希腊喜帕恰斯1022德国贝塞尔岁差、章动和光行差50000德国阿格兰德（BD星表）63000德国申费尔德续表（SD星表）4578472）基本星表奥韦尔斯星表，纽康星表（N1和N2星表）博斯星表（PGC星表和GC总星表）3）特殊星表双星表，变星表，慧星表，星云表法－梅西叶（1784），110，（M）丹－德雷耶尔（1880），7840，（NGC）“M31”；“NGC224”二中国星空区划早期各成一体，西汉趋统一。汉：《史记天官书》，基本单位为“星官”，小星官可合成大星官唐：《步天歌》，中国古代星空区划体系形成，三垣二十八宿1三垣紫薇垣：帝族与朝官－上辅，少辅（开氏星经）太微垣：政府官名－东上相，东次将（隋唐后）天市垣：货物、量具、地名、市场等（开氏星经）三垣鼎立，紫薇垣最大（拱极星区）2四象二十八宿28宿：月亮每月在天球上运动的轨迹经过的星官。二十八宿与十二地支；二十八宿与黄道十二宫3十二次：木星公转在天球上每年穿越的星区第二节星空观测一星空变化机制1星空周日变化——地球自转2星空周年变化——地球公转——夜半中星、昏中星的变化？二星空分布大势1简易星区划分2星座相互关系3导航恒星选择4坐标系统的指认（1）赤道的指认蒭藁增二（鲸鱼）34.2参宿三（猎户）82.4角宿一（室女）200.6河鼓二（天鹰）297.1（2）黄道的指认北河三（双子）112轩辕十四（狮子）149角宿一（室女）204心宿二（天蝎）249三即时星空推算1确定中天恒星赤经中天恒星赤经=恒星时=太阳时角+太阳赤经=视太阳时+太阳赤经-12h秋分日恒星时=太阳时秋分前恒星时=太阳时-秋分前推天数*4m<太阳时秋分后恒星时=太阳时+秋分后推日数*4m>太阳时（月数*2h）2确定中天恒星所在星区后御熊琴（中央赤经线分别为0h,6h,12h,18h）3确定东升星区和西落星区恒星中天天次序依照赤经而定东升星区-中天星区-西落星区例题：根据后御熊琴的星空区划方法，试推算即时即地的中天恒星赤经以及中天星区、东升星区和西落星区？四四季星空观测1太阳视运动与四季星空季节所在东邻所对西邻春后御熊琴夏御熊琴后秋熊琴后御冬琴后御熊2四季代表星空太阳所对星区=夜半中天星区=黄昏的东升星区3四季星空演化[作业布置]1课程“附录”识星部分习题2绘制简易星空区划方案，并标注其亮星3自制活动星图，要求含天盘（银河、星座、二十八宿、坐标线、日期）和地盘地盘（时刻、方位）4四季白天星空变化图？（上午和下午）

第四章天文观测[授课题目]第四章天文观测[教学时数]6[教学目标]：1了解天文观测的基本原理和影响因素；2了解光学望远镜的光学分类和特点；3了解射电望远镜、射电干涉仪、综合孔径射电望远镜的原理；4了解空间观测的基本内容和前沿进展；5掌握科普天文望远镜的使用和维护。[教学重点和难点]教学重点：光学望远镜的光学分类和特点；科普天文望远镜的使用和维护。教学难点：射电望远镜、射电干涉仪、综合孔径射电望远镜的原理[教学方法和手段]讲授法，绘图法，演示法（天球仪，天象厅）[教学内容与过程]第一节天文观测概论一天体观测原理天文学是通过接收天体辐射去研究天体的分布、运动、物理化学性质、结构和演化的科学。1天体辐射X射线：0.01A-100A紫外线：100A-4000A可见光部分：4000A-8000A红外线：7000A－1mm短波无线电：1mm-30m长波无线电:>30m天体辐射的波段：106——10-14m2大气窗口大气窗口:可透过地球大气的天体辐射波段 光学窗口：3000-8000A 红外窗口：0.7～1000微米（7） 射电窗口：1毫米～30米3成像原理：收集天体辐射能量；放大它们的角直径二观测手段的发展史前巨石阵中世纪，浑仪和简仪1609年，伽利略制成第一架天文望远镜19世纪50年代，照相术、分光术、测光术20世纪30年代，射电望远镜20世纪50年代，空间天文观测现代，全波段，全天候、多平台三天文台选址1气象条件（湿度，晴日数，风速等）2地理位置（地形，海拔等）3光污染状况：视宁度（Seeing）第二节光学观测一光学望远镜的结构1光学望远镜的光学系统（1）折射式；（2）反射式；（3）折反射式2光学望远镜的机械装置地平式装置和赤道式装置二天文望远镜的光学性能1性能指标（1）光学性能有效口径光力分辨角视场放大率、底片比例尺、贯穿本领（2）机械性能指向精度和跟踪精度2像差*（1）球差；（2）彗差；（3）像散；（4）场曲；（5）畸变；（6）色差三天文望远镜的类型1折射望远镜（1）光学系统分类（2）特点：A影像稳定B彗差可用透镜组合矫正C保养容易D高色差，镜筒过长E造价高2反射望远镜（1）光学系统分类A牛顿式B卡塞格林式（2）特点：A.消色差B.镜筒短（相对口径大）C.造价低，可用于近红和近紫波段D遮光，视场小，影像不稳定，E主镜容易变形，保养困难20世纪中期以后，著名天文台安装大口径反射望远镜1948美国5.08m帕洛玛天文台1976原苏联6m高加索山天文台1989中国2.16m北京天文台3折反射望远镜（1）光学系统：A施密特型（德1941）和B马克苏托夫型（前苏联1940）（2）特点：改正镜为折射透镜，成象质量好、视场大，适于观测面积较大的延伸天体和作巡天观测。20世纪90年代，• 主动光学技术（大气湍流）• 自适应光学技术（仪器形变）• 大镜面的拚镶技术（聚光不够）射电望远镜1940年，美国工程师雷伯自制抛物面射电望远镜绘制了银河系射电图，成为现代射电天文学的先驱。二次世界大战过后，英国一军用雷达接受到太阳的强烈的射电干扰。战争结束后，闲置的军用雷达投入到射电天文学研究，揭开了射电天文学发展的序幕1射电望远镜的原理射电望远镜系统是用来观测和研究来自宇宙间无线电波段的太阳辐射的，目前使用的波段为1mm-30m，穿透力强，全天候观测。2射电望远镜的种类射电望远镜不同于光学望远镜可同时观测多个波段的电磁波，一架射电望远镜只能接受某一波长的射电信号。天线安装系统：（1）旋转抛物面天线和（2）固定抛物面天线。3射电干涉仪（1）原理:两台相隔一定距离的天线组成，令其接受同一天体的单频信号。分辨率由干涉仪间的距离而定。（2）实现:单向排列的多个干涉仪提高直线方向的分辨率，十字型天线阵的研制提高二维的分辨率4综合孔径射电望远镜通过多天线系统先化整位零，分别测出各分量，在利用计算机进行叠加，聚零为整，呈现出图像。英国射电天文学家赖尔（1974NOBEL）第四节空间天文观测一空间观测1太阳观测卫星1958美国第一颗人造地球卫星地球两个辐射带和后来确认的地球磁层——太阳风1974美国和德国合作的发射的太阳神卫星0.3AU，并进入日心轨道，是目前最接近太阳的深空太阳观测器1995美国发射太阳及其日球层观测平台(SOHU）2非太阳观测卫星主要用来巡视天空辐射源，测定其方向，位置，强度和辐射谱线特征，观测银河系和河外天体。3天空实验室• 1971年，前苏联发射了第一座空间站“礼炮”1号，由“联盟”号飞船负责运送宇航员和物资。1986年8月，最后一座“礼炮”7号停止载人飞行• 1973年5月14日，美国发射了空间站“天空实验室”，由“阿波罗”号飞船运送宇航员和物资。1974年天空实验室封闭停用，并于1979年坠毁。• 1986年2月20日，前苏联发射了“和平”号空间站。它全长超过13米，重21吨，设计寿命10年，可与各类飞船、航天飞机对接，2001年3月19日坠入太平洋。国际空间站（ISS)是由美国和俄罗斯牵头，联合欧洲空间局11个成员国和日本、加拿大、巴西等16国共同建造运行。空间站从1994年开始分多个步骤建设安装，至2006年全部建成。空间站将长110米，宽88米，质量超过400吨，将是有史以来规模最庞大、设施最先进的人造天体。可供6至7名宇航员同时在轨工作。二月球探测• 50年代，前苏联、美国已进行多次探测• 1969.7.20美国阿波罗11号，2宇航员阿姆斯特朗、阿尔德林（柯林斯）首次登上月球，此后先后5次，12人登月成功• 1996美国“克莱门汀”号探测到月球南极肯艾特盆地地区可能沉积有大量冰存在——生命• 1998年美国发射了“月球勘探者号”，发现月球北极也存在沙土混和的冰。估计总水量1000万吨到3亿吨• 2007年中国嫦娥工程三步走三行星探测（录象）1金星和水星• 1962年美水手2号从距金星35000千米处首次飞越行星• 1969年至1981年，苏联金星5号至14号在金星表面软着陆成功• 1978年12月4日，美“先驱者-金星1号”到达金星并围绕飞行，雷达探测地形。先驱者-金星2号到达金星后向金星大气释放了4个探测器，探测金星大气、云层、磁场等• 1989年美发射的“麦哲伦号”探测器运用综合孔径雷达对金星表面磁场、气压进行了探测。2火星• 1964年1月28日美发射的“水手4号”于1965年7月14日在距离火星的一万公里的高空成功掠过，获得了第一批火星的照片。• 1974年，前苏联发射的“火星5号”宇宙飞船首次拍摄了火星的彩色照片。• 1976年，美国的海盗1号和海盗2号登陆器分别在火星上降落，发现干涸的河床，• 在1988年，7月7日和7月12日，前苏联发射了火卫飞船1号和2号绕火卫一飞行并着陆。• 1996年12月，美国又发射了“火星探路者”探测器，携带六轮小车，火星的表面漫游，称火星漫游者，返回照片证实了海盗号的结论。• 1996年11月美国发射了“火星环球勘测者”，在绕火星的轨道上研究火星表面、大气和磁场的情况。• 2001年，美国又发射了“火星奥德赛”探测器，现已成功抵达火星并成功进入环火星轨道。• 2003,6欧洲，火星快车2003.12.15猎兔犬失踪• 2004.1.4美“勇气号”登陆，1.24“机遇号”登陆• 2005.8.12美火星勘测轨道飞行器3带外行星• 1973年12月4日美国的“先驱者”10号于首次在掠过木星，“先驱者11号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”也相继飞越木星和木卫。• 1989年10月18日美国发射伽利略号木星探测飞船观测木星系统，伽利略”观测的结果还显示木卫二和木卫四表面之下可能有液态水海洋。• 1997年10月15美国发射“卡西尼”号飞船（核动力）。探测土星，并在土卫六释放“惠更斯”探测器。2004.4.1进入土星轨道• “先驱者”10号、11号各自携带了一块相同的镀金铝板，上面刻有男女人像，以及太阳与九大行星位置的示意图，还指明了它来自太阳系的第三颗行星。[作业布置]1观看“阿波罗计划”，“嫦娥工程”等空间探测等纪录片。2讨论空间探测的意义。

第四章恒星与星系[授课题目]第五章恒星与星系[教学时数]6[教学目标]：1掌握恒星的特征和分类。2理解不同质量恒星的演化过程。3熟悉双星、变星和星云的分类。4掌握银河系的结构。5熟悉河外星系的分类。[教学重点和难点]教学重点：恒星、双星、星云、星系的特点和分类教学难点：不同质量恒星的演化过程[教学方法和手段]讲授法，绘图法，讨论法[教学内容与过程]第一节恒星一恒星的距离1单位1AU=1.5×108km1l.y.=63240AU1pc=206265AU=3.26l.y.2测量方法近距离恒星：三角视差法（恒星周年视差）远距离恒星：造父变星法，分光视差法3太阳的近邻 A半人马南门二4.35l.y. B大犬天狼8.65l.y. C小犬南河三11.4l.y.二恒星的大小恒星的角直径很小，最大不超过0.05〞1角直径的测定（1）月掩星法（2）光斑干涉法（3）恒星的半径与光度、温度的关系恒星半径变化可从0.01个太阳半径到几百个太阳半径三恒星的质量已测出的恒星质量大约介于太阳质量的百分之几到120倍之间,但大多数恒星的质量在0.1～10个太阳质量之间。四恒星的发光希腊天文学家依巴谷于公元2世纪创立，将可视星区最亮的20颗星定为1等星，再依发光度不同分为2等星、3等星，如此类推到6等星1亮度——目视星等（m）肉眼或探测器检测到恒星的明暗程度－地球的受光强度（距离，消光）R5＝100，R＝2.512m=-2.5lgE(m0=0,E0=1)（普森公式）2光度——绝对星等（M）恒星在10pc处的视星等—恒星本身的发光强度M＝m＋5－5lgd五恒星的光谱1恒星的光谱：连续发射谱＋不连续吸收2恒星的光谱分类早期——氢线的强弱（A、B、C..）后期——温度（O、B、A、F、G、K、M）六恒星的运动1恒星的自转：多普勒效应2恒星的自行：视向速度：多普勒效应；切向速度：背景恒星的位移（自行）七恒星的演化1恒星的诞生：原恒星2前主序阶段：原恒星诞生后，继续收缩至太阳半径，反应加剧，中心温度迅速增加3000-5000k，星体开始发光。3主序星阶段：恒星内部温度升高至1500万K,热核（H-He)反映全面开始，恒星停止收缩进入青壮年。90%的恒星为主序星4红巨星阶段：核心区氢全部聚变成氦时，核反应向外推移，中心区辐射压力减小，引力收缩点燃外壳，体积急剧膨胀，表面温度下降。5恒星的归宿（1）类太阳小质量恒星氦核增大，核心收缩，外层膨胀（“热核冷星”），“氦闪”（脉动）核壳分离，形成行星状星云。而后氢氦耗尽，简并电子压与引力抗衡成为白矮星（2）低质量恒星：直接演化成白矮星（3）大质量恒星：氦核继续聚变，超新星爆发，星体发生灾难性大坍塌，外壳物质抛射，核心成致密星，若质量：小于1.44Mo白矮星钱德拉塞卡极限（电子简并压）大于1.44Mo，小于3.2Mo，中子星（中子简并压）大于3.2Mo，黑洞奥本海默－佛柯夫极限第二节双星一光学双星：投影位置接近，但无空间联系二物理双星：空间位置接近，相互绕转1目视双星2分光双星3食变双星第三节变星外因变星和内因变星（80％）一几何变星（外因变星）食变星（英仙座大陵五）二脉动变星（内因变星）脉动变星：体积周期性膨胀收缩而导致光度的周期性变化的恒星1天琴座RR型变星（短周期造父变星）0.05-1.5天变幅1-2星等绝对星等0.5等2经典造父变星（长周期造父变星）1天-50天，周期越长，光度越大，银道面（仙王座）3不规则变星三爆发变星（内因变星）1新星：亮度在几小时至几天内突然剧增，然后缓慢减弱的恒星，增亮幅度在9m－14m之间（可再现）仙女座每年出现20-30个。新星多产生在由矮星和巨星构成在双星系统中。巨星物质受到矮星的吸引，落进矮星的氢使得矮星“死灰复燃”，从而使矮星外层爆发，成为新星。新星爆发以后，所产生的气壳被抛出。新星的亮度也缓慢减弱。2超新星：爆发规模比变星更大，增亮幅度为新星的数百至数千倍，抛出速度可超过10000km/s的气壳。（毁灭性）公元185半人马座公元386人马座公元393天蝎座公元1006豺狼座（-9.5）公元1054金牛座（中国超新星）公元1181仙后座公元1408天鹅座公元1572仙后座（第谷超新星）公元1604蛇夫座（开普勒超新星）第四节星团一定义：物理上相互联系的稠密恒星集团二分类：1疏散星团：银盘，年轻，大质量，富金属2球状星团：银晕，年老，小质量，贫金属第五节星云一成因1150亿-200亿前大爆炸诞生第一代星云2星球和星系爆炸和抛射形成的第二或第三代星云二特点1密度介于星际物质和原始恒星之间（几十个到几千个原子或离子）密度足够大即可反射星光2质量行星级，恒星级，星系级3成分气体分子＋尘埃氢，氮；碳，氧，镁，钙等，CO,CH4三分类1形状:（1）弥漫星云（2）行星状星云2发光性质：（1）发射星云（2）反射星云（3）暗星云第六节星系星系是空间上分离、而由引力束缚在一起的恒星和星际物质的集合体一银河系伽利略（MilkyWay)经仙后，英仙，御夫，人马（最亮），天鹅宽窄不一1银河系的大小（1）18-19世纪Herschel-11.76万颗恒星（恒星光度相同）银河系是接近平坦的盘，太阳几乎在中心（2）20世纪早期直径约为10kpc（3万光年）太阳偏离银心（shapley)（3）现代直径约为30kpc（10万光年）,太阳远离银心1930s发现的星际介质的存在• 削弱恒星的亮度• 限止可观测的范围2银河系的结构银冕：30万光年（1）银晕：10万光年（球状）（2）银盘：8万光年（2.4万），银赤夹角63.5（3）旋臂：英仙臂，人马臂，猎户臂（太阳）（4）核球：2万光年（银心）3银河系的运动（1）银河系的自转自转方式：较差自转（中心刚性，外围开普勒）自转周期：2.5亿年（宇宙年） 银河系的旋转曲线（2）银河系旋臂的持续疑问：银河系离银心近的恒星比离银心远的恒星角速度大。较差自转将会使旋臂越转越紧，经过几百万年后消失？现象：旋臂基本为年轻天体.密度波理论:银河系旋臂是气体压缩和恒星形成的波，在银盘中运动。4银河系的质量（1）理论质量：– 太阳轨道半径以内的银河系质量1011M⊙– 15kpc以内的质量约为21011M⊙– 40kpc以内的质量约为61011M⊙（2）暗物质5银河系的演化（1）银河系可能是几个较小的系统并和而成。（2）银河系早期形状不规则，其间充满了气体。并没有特定的运动方向和位置。（3）后期转动导致气体和尘埃落向银道面，形成自转盘，业已形成的恒星留在原处，构成银晕。（4）银盘中新形成的恒星承继了它的整体运动，所以绕着银心进行有序的轨道运动。二河外星系1河外星系的发现• 1781年法国CharlesMessier发表110个星云（40个星系）的“梅西耶星表”• 1800年英WilliamHerschel发