天文爱好者知识手册

百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我图2四瓣简明星图第二节、四季星空狮子吼天——春季星空春季星空的主要星座有：大熊座、小熊座、狮子座、牧夫座、室女座、猎犬座、乌鸦座、长蛇座。

在天顶略偏东北的方向，可以看到北斗七星，斗口两颗星的连线，指向北极星．而此时的斗柄，正指向东，所以有云：斗柄东指，天下皆春．斗柄南指，天下皆夏．斗柄西指、天下皆秋．斗柄北指，天下皆冬。春季星空的找星秘诀：由北斗七星的斗柄、北极星、大角星、角宿一和乌鸦座组成的大弧线，就是著名的“春季大曲线”。由大角星、角宿一和狮子座β星构成的三角形，称为“春季大三角”。春季星空歌：三月夜半观群星，北斗七星正中天。斗柄弯弯指大角，室女明星紧相连。指极相反骑狮背，五帝双角成等边。狮随小犬踩长蛇，牧夫北冕跟后面。

星河灿烂——夏季星空夏天晴朗的夜晚，我们往往可以看到满天星斗，银河横亘夜空，壮丽无比。这正是我们认识星座的大好时机。夏季代表星座图：天蝎座、天秤座、人马座、巨蛇座、蛇夫座、武仙座、北冕座。夏季星空的找星秘诀：夏夜的银河，横贯南北，气势磅礴，最引人注目的是银河带的几个星座。织女星和牛郎星在银河两“岸”放射光芒，织女星是天琴座α星，牛郎星也叫河鼓二，是天鹰座α星，和银河之中的天鹅座α星，中文名字叫天津四，构成了“夏季大三角”。夏季星空歌：夏夜银河天上流，河中天鹅任遨游。河西织女弹天琴，河东牛郎驾天鹰。注意南天蝎子爬，火红明星心宿二。南斗翻倒天蝎东，回首西北悬北斗。飞马当空——秋季星空秋季代表星座图：飞马座、仙女座、三角座、仙后座、仙王座、英仙座、鲸鱼座、南鱼座、宝瓶座、双鱼座、白羊座、魔羯座。秋夜星空的中心是谁呢?在天顶偏西的方向，仙女座的旁边，有四颗亮星组成一个大正方形，这就是飞马座。它是秋夜天空的标志。猎户威武——冬夜星空冬季虽然寒冷，但星空却极其壮丽.冬夜的星空是壮丽的！全天最著名的猎户座是冬夜星空的中心，它的周围有许多明亮的星座和它组成了一幅光彩夺目的星空。

冬季代表星座图：猎户座、大犬座、小犬座、双子座、金牛座、御夫座、船底座、天兔座、天鸽座。

冬季星空的找星秘诀：宿四、天狼星和南河三组成冬季大三角；五车二、北河三、南河三、天狼星、参宿七，毕宿五组成了冬季大六边形。

冬夜星空歌：冬夜亮星撒一片，猎户悠悠过中天。天狼巨弧连六星，参宿四坐正中间。腰带两头指牛犬，天兔金黄藏南边。小犬在东御夫北，双子五车访英仙。

往东看，狮子星座——这个春季星空的代表星座已经露出了头，它预示着，寒冬很快就要过去了，春天即将来临。第二章、认识天球坐标为了确定天体的位置而在天球上建立的参考坐标系。天球是为研究天体的位置和运动而引用的一个假想圆球，它以观测者为球心，任意距离为半径。把天体沿视线方向投影到这个圆球上，以投影点代表天体在天球上的位置。可以建立不同的天球坐标系来量度天体的位置。实际星星和我们的距离有远有近，我们看到的是它们在这个巨大的圆球球面上的投影，这个假想的圆球就称为天球，它的半径是无限大。而地球就悬挂在这个天球中央。和地理坐标系相类似，人们把天球也凭想象划分成经纬网，建立起天球坐标系。经线和纬线从地球向外膨胀到达天球的内表面。这时它们分别又有了新的名字——赤经和赤纬。把地球赤道无限扩大投射在天球上，形成天赤道;地球两极投射到天球上形成北天极和南天极。天球上和天赤道平行的圆圈，叫做赤纬圈;通过天球两极并与赤纬圈垂直的大圆叫做赤经圈。星星在天球上的两个球面坐标是赤纬(以希腊字母β表示)和赤经(以希腊字母α表示)。一颗星的赤纬是通过该星的赤纬圈和天赤道之间的角度，从天赤道起沿通过该星的赤经圈来量度，在天赤道以北的记作"+"，在天赤道以南的记作"-"例如织女星的赤纬是+38°47'01"，全天空中最明亮的天狼星的赤纬是一16°42'58¨。一颗星的赤经是通过该星的赤经圈和通过春分点的赤经圈之间的角度，从春分点起沿天道按逆时针转动方向(从天北极方向观察)量度。从0°~360°或从0时到24时。例如，织女星的赤经是18时36分秒；天狼星的赤经是6时45分08.9秒。在天文学中，测量角度经常采用时、分、秒作单位，它们和度、分、秒的关系是24时=360°，1时=15°，l分=15'，1秒=l5"。春分点为赤经的起始点。在天球上建立起赤道坐标系，每颗恒星都有它们的赤经α和赤纬δ，这一对坐标能够唯一地确定天上一颗星的位置。显然，这对人们精确研究恒星的位置和位置变化是非常方便的。天球上的方向和距离天球上的方向也是以地球自转为基础的。简单地说，它是地球上的方向的延伸。天球周日运动的方向，就是向西；与此相反的方向，则为向东。值得注意的是，若在天外俯视天北极，天球周日运动（向西）是顺时针方向旋转；而在地球上仰视天北极，则天球周日运动（向西）是呈逆时针方向旋转。

地球上的距离，有角距离和线距离。但在天球上，只有角距离而没有线距离，因为天球的大小是任意的。天球上的任何一点，都只代表一个空间方向；任何两点间的弧长，实际上就是两个方向间的夹角。第三章、天体周日视运动和太阳周年视运动天体的周日视运动由于地球的自转，地面上的观测者所看到的天体，在一个恒星日内，在天球上自东向西沿着与赤道平行的小圆圈转过一周，这种直观的运动称为天体的周日视运动。天体的周日视运动虽然周期相同，但视速度不一样，赤纬0°处最大，随赤纬增高而减小，到南北天极为0。不仅如此，从不同的纬度看天体的周日视运动，有不同的运行状况：在北极看，天体以天顶为中心，作与地平面平行的圆周视运动。因此，在那里看来，天体既不升，也不落，永远保持在一个高度。但南半个天球的天体却完全看不到。在赤道与两极之间的地区，天体周日视运动的路线与地平面斜交。有些天体每日上升和下落，有些天体永不上升或永不下落。在赤道上看来，天体视运动的路线是沿着垂直于地平面的圆周，自东向西作周日视运动，所以那里的人们看到天体是直上直下地移动。在这里，同一天晚上，既可以看到天球北半部的天体，也可以看到天球南半部的天体。北半球各种天体以北极星（北极星的高度与当地纬度的度数相同）为中心作逆时针方向的周日视运动；南半球各种天体以南极星（假象的星，它的高度与当地纬度的度数相同)为中心作顺时针方向的周日视运动；赤道地区各种天体垂直于地平面东升西落。行星的视运动恒星与行星的视运动，在这里我并不打算和大家讨论恒星和行星的在物理上的分别。想同大家讨论的是恒星与行星在天球上运动的特点。恒星的「恒」字代表他在天球上的位置是永恒不变，在天球这篇文章中提及恒星在天空中移动的方向并不是杂乱无章的，而且星座的形状并不会改变。恒星从东方的地平线爬上来，爬到最高点（中天），然后往西方沉下去。看起来就像整个天球围绕着地球旋转一样。(注：事实上，恒星在天球上的位置其实是会变化的，我们称恒星在天球上的运动为自行，但恒星的移动非常非常缓慢，非要经过数十年的时间，再加上精确的量度，才能够侦测出来)。行星的「行」字代表它们并不会一永远停在同一个星座内，它们会在天球上的黄道附近四处闯荡，它们会四处乱闯，是由于它们和地球一样，皆会绕着太阳公转。以下是一些应用于描述行星在天球上运行的常见名词：「顺行」、「逆行」及「留」太阳系内的行星绕着太阳公转的方向是自西向东。由于各行星公转的速度及在其轨道上的位置不同，在地球上观测行星时，行星移动的方向与地球公转方向相同（即自西向东移动），这时叫「顺行」，相反方向时叫「逆行」，当顺行转成逆行时，或逆行转成顺行时，这时行星看来好像停留不动叫「留」。以下是一些应用于描述行星与地球在公转轨道上相对应的名词：「合」及「冲」行星与地球分别在其公转轨道上运行，当行星、地球及太阳成一直线时叫「合」或「冲」。就内行星（即在地球轨道内的行星，水星和金星就是内行星）而言，太阳在行星与地球之间时，叫「上合」，行星在太阳与地球中间时叫「下合」。就外行星（即在地球轨道外的行星，火星、木星、土星、天王星、和海王星就是外行星）而言，太阳在行星与地球之间时叫「合」，而地球在行星与太阳中间时叫「冲」，此时行星与地球的距离最近是观测的最好时机。「大距」：由于内行星（即水星和金星）的轨道在地球轨道之内。从地球看来，它们和太阳永远形影不离，由太阳东面走到太阳西面，再回到东面。由于它们和太阳靠得很近，所以我们只能在日出前或黄昏后看到它们。当内行星、地球和太阳三颗星所成的角距最大时叫「大距」，可以进行观测的时间最长。行星在太阳东边叫「东大距」，日落后行星会出现在的西面地平在线，此时是观测内行星的最好时机。「西大距」即表示行星在太阳的西边。日出前行星会从东面地平线升上，因为需要在日出前观测，所以观测条件不及「东大距」。还有，在日出前出现的金星，我们称为晨星，在日落后才出现的便称为昏星。「凌日」「凌日」是天象中「食」的一种，其原理与日食很相似，是内行星从地、日间通过，我们见到一个黑点在日面缓缓掠过，如水星凌日及金星凌日。水星的轨道和黄道面之间有七度的夹角，每年五月和十一月地球经过水星轨道的升交点和降交点附近时，如果水星刚好下合日，就会发生水星凌日的现象。水星与太阳相距较远，水星直径大约只有太阳的二百八十五分之一，所以我们用望远镜以投影法观测水星凌日，仅能见到一颗小黑点从太阳面缓缓地掠过。太阳的周年视运动如果我们把浩瀚的宇宙看成一个天球的话，那么宇宙中的88个星座则把整个天球分成了北天球和南天球两大部分。根据每个星座的大部分面积是在北天或在南天，分别被称为北天星座或南天星座。根据这种划分法，北天星座有28个，南天星座有48个，另外12个为黄道星座。那么黄道是什么意思？黄道星座又是指什么呢，地球绕着太阳公转，一年转完一圈。地球公转时，从地球上看太阳，太阳在天球上、众星间缓慢地移动着位置，方向与地球公转方向相同，即自西向东，也是一年移动一大圈，叫做太阳的周年视运动。太阳周年视运动在天球上的路径，就是黄道。换句话说：地球公转轨道平面无限扩大而与天球相交的大圆，就是黄道。

黄道经过88个星座中的13个，除了蛇夫座的一小部分之外，从春分点所在的双鱼座数起，它们是双鱼座、白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、室女座、天秤座、天蝎座、人马座、摩羯座、宝瓶座，统称为黄道十二星座。黄道星座名称确实经过多次变迁，很多与神话有关，多数是以动物名称命名。为什么要特别分出黄道星座呢？它们有些什么特殊性太阳在黄道上移动，其他行星绕太阳公转的轨道与地球公转轨道之间相交成一个不大的角度，也就是说，各行星与黄道之间相交成一个不大的角度，称为轨道倾角。九大行星中，除了冥王星之外，轨道倾角最大的是水星，达7°，其余行星轨道倾角一般都在1°～3°之间，冥王星则超过17°。这表明，除了冥王星之外，其他所有所有行星不管它移动到了什么地方，它们在星空中的位置永远是在黄道两侧不远的天空范围内，它们经常在这个或那个黄道星座里出现或经过，从不到其他星座里去。黄道两侧各8°，共16°宽的天区，被称为黄道带，也叫兽带。黄道带是日月行星等天体出没的场所，是它们经天而过的的走廊。除了这种特性外，黄道星座的大小也是各不相同。最大的黄道星座是处女座，它所占天球上的面积为1294平方度，是整个天球面积41253平方度的1/32多。狮子座也是比较大的黄道星座，面积约947平方度。面积列在最后两位的黄道星座是白羊座和摩羯座，分别为441和414平方度。最小黄道星座的面积只及最大的1/3还不到。黄道的表示法跟地球赤道类似，地球赤道在东西方向以英国格林尼治天文台为起点，用经度划分表示。由此向东为东经，从东经0°到东经180°；向西为西经，从西经0°到西经180°；东、西经180°重叠在一起。黄道在东西方向上用"黄经"来表示，从东往西一圈为0°到360°，且规定黄道与天球赤道的交叉点--春分点为起点，黄经0°。黄道环天球一周为360°，可是12个黄道星座在东西方向上并非都一般长，有长有短。最长的是室女座，在黄道上长44°，几乎是黄道全长的1/8；最短的是巨蟹座，只有20°。第四章、太阳系天体太阳系就是我们现在所在的恒星系统。它是以太阳为中心，和所有受到太阳引力约束的天体的集合体：8颗行星冥王星已被开除、至少165颗已知的卫星，和数以亿计的太阳系小天体。这些小天体包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃。广义上，太阳系的领域包括太阳、4颗像地球的内行星、由许多小岩石组成的小行星带、4颗充满气体的巨大外行星、充满冰冻小岩石、被称为柯伊伯带的第二个小天体区。在柯伊伯带之外还有黄道离散盘面、太阳圈和依然属于假设的奥尔特云。太阳太阳是距离我们最近的一颗恒星，从科学的角度看，太阳只是银河系的一颗普通的恒星，但是对人类来说,它是一切生命的来源，无论在中国还是外国，古时候没有一个民族不把太阳当做神灵来崇拜的。太阳的直径约为140万千米，大小是地球的万倍。与地球到平均距离约为千米。像银河系的其它天体一样，太阳是个不断燃烧，自身发光发热的天体，它以强大的引力制约着地球和太阳系的天体在各自的轨道上运动。太阳的物质和结构：按质量计，太阳的物质组成是：氢占了绝大多数。约占71%，其次是氦，约占27%。另外还有其它微量的重元素。太阳的结构从里到外依次是：日核、辐射区、对流层。对流层之外是太阳外层大气，也分为三层：光球、色球和日冕。日核：太阳的核心部分，亦称核反应区，核心区域处于高密度、高温和高压状态，是太阳巨大能源发源地。太阳的巨大能量主要是由氢原子聚变为氦原子产生的。辐射区：日核外面一层称为辐射层，这里的温度已经急剧降低，在辐射区，对来自日核的能量极高的光子进行吸收，再发射实现能量传递，使高能光子转化为低能量光子。对流层：能量在对流层的传递比在辐射层传递快得多。对流层中大量气体以对流方式实现能量的传输。总结：日核中产生的辐射能从来自太阳中心在奔向太阳表面的过程中，一再和日核外面的气体相撞。一个伽马光子要曲折的经历几百万年方能来到太阳的表面。每一次碰撞使光子的性质发生变化。波长依光谱顺序改变。自高能量的伽马射线和X射线到紫外线，再经由可见光而至波长较长的红外线和无线电波。光子在太阳内部要经过几百万年才能到达太阳表面，而光线从太阳表面传播到地球上约7分多钟的时间。光球层：平时人们所观察到的太阳视园面实际上就是光球层。几乎所有的可见光都是从光球层上发射的。光球层上最显著的现象是太阳黑子。看起来好像是日冕上的黑斑或“坑穴”，它们大小不一，常常成群结队出现。黑子并不是绝对的黑。只是它的温度比它的周围低1000多度。观测研究表明，黑子实际上是具有强磁场的温度低于光球的漩涡。此外通过专业太阳望远镜可以看到，光球面上存在着不随时间变化的均与分布的米粒状气团，它们表面为游离的起伏运动，称为米粒组织。色球层：在日全食时，当光球层被月亮完全遮住，天暗下来，人们可以看到在“黑太阳”周围镶着一个美丽的玫瑰红色的环圈，上面跳动着鲜红的火舌，这就是太阳的色球层，位于光球层之上。色球酷似燃烧的草原。玫瑰红色的火舌如烈焰升腾。有的呈流烟状，有的呈环状，当呈环状时，我们称之为日珥。活动的日珥就像太阳长出了长长的耳朵。在色球层上更普通的存在着无数的针状物的高温等离子体，实际上都是明亮细小的火舌。在色球层或色球和日冕之间有时会发生剧烈的爆炸现象——太阳耀斑。其特征是日面上（常在太阳黑子群上空）突然出现迅速发展的亮斑。其寿命仅仅几分钟到几十分钟。亮度上升迅速，下降较慢。除了日面上局部突然变亮外，它更表现为从射电波段到X射线波段的辐射通量突然增大，与此同时还有大量的高能粒子和等离子体喷发。短短的一二分钟内，太阳耀斑可释放出巨额能量。对地球的空间影响很大。日冕：一般人们只能在日全食时才能看到日冕。日全食发生时，在月掩日轮的周围浮现出银白色的光区，这就是太阳的最外大气日冕。日冕的温度高达两百万开，其中的物质密度特别低，日冕实际上是一大团炽热的、稀薄的等离子体。其中主要成分是质子，高度电离的离子和高速的自由电子。由于日冕具有高温而膨胀，其中的气体动能比较大，可克服太阳引力向太空膨胀，形成不断发射的稳定的粒子流，称为“太阳风”，一般太阳风有冕洞发出。行星水星，我国古代称之为“辰星”，在我们地球上看水星是很困难的，由于水星离太阳太近了，所以它基本上被太阳的光辉所遮住，一年我们能看到水星的机会只有6-7次，而且都是在傍晚太阳刚落山或早晨太阳升起之前看到它。水星距太阳五千八百万公里，是太阳系中和太阳最近的行星。没有卫星，同时水星是太阳系大行星中最小的，赤道半径为2439公里。它的公转周期约为八十八个地球日，自转周期约为五十九个地球日。水星最显著的特点是它的表面宁静平滑很像月球，遍布为数众多的环形山和小陨石坑，还有辐射纹、平原、裂谷、盆地等地形，并且水星上的环形山一般比月球上的要小。此外水星上还有一个巨大的同心圆构造，就像一个巨大的盆地，直径约1300公里，它位于水星赤道地带，由于特别酷热，被命名为“卡路里盆地”，据信为一个巨型陨星撞击而成。水星没有卫星。水星只有极稀薄的大气，加之距太阳太近，在太阳炽热的烘烤下，其向阳面的温度最高时可达673摄氏度，但它背面的夜间温度却为零下160摄氏度，昼夜温差是太阳系行星表面温差最大的。此外水星还有一个重要特点就是高密度太阳系的第二颗行星，也是离我们地球最近的一颗行星——金星，金星也许是大家印象最深刻的它的亮度是全天除太阳月亮以外最亮的，比著名的天狼星（除太阳外全天最亮的恒星）还要亮14倍，犹如一颗耀眼的钻石，于是古希腊人而罗马人则称它为维纳斯（Venus）——美神。中国古代称之为长庚、启明、太白，当出现在黎明前东方天空，我们称为“启明”；出现在黄昏后西方天空，我们称为“长庚”。此外金星的半径6073公里，金星的直径只比地球小653公里，质量约是地球的81%。有所以人们称金星是地球的孪生姐妹，但当我们真正走进金星时，我们会发现这是两个完全不同的星球。金星周围有浓密的大气和云层。这些云层为金星表面罩上了一层神秘的面纱。只有借助于射电望远镜才能穿过这层大气，看到金星表面的本来面目。金星大气中，二氧化碳最多，占97％以上。同时还有一层厚达20到30公里的由浓硫酸组成的浓云。由于浓密的云层和二氧化碳的温室效应，金星表面温度高达摄氏465至摄氏485度，大气压约为地球的90倍，金星的表面温度很高，不存在液态水，加上极高的大气压力和严重缺氧等残酷的自然条件，金星不可能有任何生命存在。所以那里完全是一个令人窒息的环境。金星的表面因有浓密的大气保护，相对说来，地势比较平坦，不像月球、水星、火星那样有众多的环形山。火山及火山活动在金星表面为数很多。至少85%的金星表面覆盖着火山岩。大量的熔岩流经几百公里，填满低地，形成了广阔的平原。除了几百个大型火山，100000多座小型火山口点缀在金星表面。从火山中喷出的熔岩流产生了了长长的沟渠，范围大至几百公里，其中一条的范围超过7000公里。此外金星上的一天相当于地球上的243天，而它的一年却只有225天。金星的自转很特别，是太阳系内唯一逆向自转的大行星，自转方向与其它行星相反，是自东向西。因此，在金星上看，太阳是西升东落。金星逆向自转现象有可能是很久以前金星与其它小行星相撞而造成的，但是现在还无法证明。太地球是太阳的从里往外数第三颗行星，距太阳大约有亿公里。地球每天绕太阳运行一圈，每小时自转一圈。它的赤道半径为6378公里。地球内部可分为地壳、地幔和地核三大部分。地壳厚约30km，地幔厚约2840km，地核厚约3500km。每一部分又可细分。地核可分为外部液态地核和内部固态地核，地幔可分为上地幔和下地幔，地壳则可分为海洋地壳和大陆地壳。地球是一个活跃的行星。根据板块构造说，地壳由几大板块构成，这些板块漂浮在炽热的地幔上缓慢移动。它的运动方式基本有两种：扩张和缩小。扩张运动表现为两个板块相互远离，地下岩浆涌出形成新的地壳；缩小运动表现为两个板块相互碰撞，一个板块钻到另一板块的下面，在地幔的高温中逐渐消融。在板块交界处常常存在许多巨大的断层，地震频繁，火山众多。地球的外壳非常年轻，它不断受到大气、水和生物的侵蚀，并在地质运动中不断地重建。所以地球表面没有像月球那样坑坑洼洼地遍布陨石坑。这样的地壳构造在太阳系中是独一无二的。地球有一个适合生物生存的大气层。在这个大气层中氮气占78%，氧气占21%，余下的1%是其他成份。地表年平均气温15摄氏度，平均气压千帕。地球初步形成时，大气中存在有大量的二氧化碳，但是到今天，它们几乎都被结合成了碳酸盐岩石，少量溶入了海洋或被植物消耗掉了。地壳板块构造运动与生物活动共同维持着二氧化碳的循环。大气中仍然存在的少量二氧化碳带来了温室效应，这对维持地表气温极其重要。温室效应使地球年平均气温从早期的-21℃提高到了宜人的14℃，没有它海洋将会结冰，生命将不复存在。而随着社会的发展，人类将大量的二氧化碳被排放到了大气中：过多的二氧化碳会使温室效应变得越来越严重。我们不希望地球变得像金星般炎热。地球是太阳系中唯一已知存在生命的行星。它快速的自转与富含镍铁熔岩的地核共同形成了一个巨大的磁气圈。在太阳风的吹拂下，磁气圈的形状被扭曲成水滴状。它与大气一同担当了阻止来自太阳和其它天体有害射线的任务。地球的大气还使我们免受流星雨的袭击，大多的陨石在它们到达地面前便已烧毁了。月球是地球唯一的卫星，它的直径约1738公里，是地球的1/4，月球上最显著的特征是环形山，几乎布满了整个月面。最大的环形山是南极附近的贝利环形山，直径295千米，比海南岛还大一点。小的环形山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。当我们肉眼看月球上可以发现月亮上有明亮的地方，也有较暗的地方，我们通常把月球上亮的地方称之为月陆，暗的我们称之为月海。月海的地势一般较低，类似地球上的盆地，月海比月球平均水准面低1-2千米，已确定的月海有22个，其中最大的“风暴洋”面积约五百万平方公里，差不多九个法国的面积总和。而明亮的部分是月陆，一般比月海水准面高2-3千米，由于它返照率高，因而看来比较明亮，那里层峦叠嶂，山脉纵横，到处都是星罗棋布的环形山。太阳系的第四颗行星就是我们所熟悉的火星，在太阳系中火星的环境与地球的最类似，火星的昼夜略长于地球，也有四季变化，火星极冠的永冻土表明火星上有水资源，干涸的河床表明火星曾今有过温暖湿润的气候，因此火星有么有生命是重要的探测目标，火星的赤道半径为3332公里，只有地球半径的一半，质量为地球的1/9，表面重力加速度仅为地球的2/5，所以导致火星大气稀薄。火星在夜空中略显橘红色，是由于它富含氧化铁，遍地都是红色的土壤和岩石，在西方称为战神玛尔斯，中国则称为“荧惑”。火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态水体。火星表面的平均大气温度为零下23摄氏度。有稀薄的大气，其中95%是二氧化碳。火星的大气也有云、雾，霜和风暴等现象。在火星的黎明前后，有时候会出现晨雾弥漫，而尘暴是火星大气的显著现象，每个火星年都将发生发生数百次区域性的尘暴，有时甚至会发生全球性的尘暴。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠，会随着季节消长，在北半球是冬天，北极冠增大，南半球是夏天，南极冠减少。相反，当北半球到了夏天，北极冠也会随之减少。火星表面上的，主要有：环形山和火山。此外还有干涸河床、峡谷、盆地、盾形火山、风吹沙丘等地貌。和月面相比，火星上环形山的数量要少得多，，火星上南北半球的地形有着强烈的对比：北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高地，而两者之间以明显的斜坡分隔；火山地形穿插其中，众多峡谷亦分布各地，南北极则有以干冰和水冰组成的极冠，风成沙丘亦广布整个星球。火星的低压下，水无法以液态存在，只在低海拔区可短暂存在。而冰倒是很多，如两极冰冠就包含大量的冰。是太阳系九大行星中最大的一颗，按离太阳由近到远的次序，它排第五。木星是夜空中最亮的几颗星之一，仅次于金星，通常比火星亮（除火星冲日时以外），有时比最亮的恒星天狼星还亮。木星的赤道半径为71400公里，为地球的倍；体积超过地球的1500多倍；质量是地球的318倍，是太阳系所有其他行星总质量的两倍半，同时木星的自转速度也是太阳系中最快的，赤道自转一周为9小时50分30秒。木星没有固体表面而是一个流体行星，木星的主要成分是氢和氦，其中90%为氢。它拥有浓密的大气，通常我们看到的外貌就是木星的大气。木星大气下面没有固体表面，只有液体氢分子组成的外层，再往里的中间层是液态的金属氢，中央有一个岩石物质组成的核。木星很快的旋转速度带动它的大气层顶端的云层，将云层被拉成，用望远镜观测木星，可以看到一系列与赤道平行的明暗交替分布的云带。云带的结构十分复杂，而且激烈运动着。其表现之一就是涡流。小的涡流（卵形斑）寿命仅1-2日，大的寿命可达几年甚至更久。在尺度为1000公里以下，大气运动及其紊乱，但在大尺度上，大气运动其实相当有序，大气运动最主要的特征是有交替的东西向环流，其中木星表面最显著的特征是大红斑，呈蛋形，大红斑宽约14000公里，长为30000公里，里面至少可以装下三个地球，它实际上是一个含有红磷化合物的大气旋涡。木星其实还有一个光环，但长期以来一直没有被我们发现，这是因为木星的光环是由许多黑色的碎石块构成，不易反射太阳光，所以比较暗淡。目前共发现木星卫星63个，其中木卫二是最神秘的一个，它的表面上覆盖着一层厚约100公里的冰幔层，使其成为近似于白色的星球，据推测，木卫二的冰层之下存在着一个巨大的海洋，里面有可能存在原始生命，这还要等待科学的进一步探索。土星是太阳系中体积和质量仅次于木星的大行星，按离太阳由远及近位列第六颗。用望远镜观察土星，从望远镜里看去，土星好象是一顶漂亮的遮阳帽飘行在茫茫宇宙中。它那淡黄色的、椭圆形状的星体四周飘拂着绚烂多姿的彩云，腰部缠绕着光彩夺目的光环，可算是太阳系中最美丽的行星了。

土星的赤道半径约为6万公里，体积为地球的740倍，质量为地球的95倍，所以其平均密度只有克/厘米。比水的密度还要小。水星的自转很快，赤道自转周期为10小时14分。由于快速自转，使其形状变扁，是太阳系中形状最扁的一个。土星拥有浓密的大气，其大气的主要成分是氢和氦，还有甲烷、氨。土星也是一个流体行星。土星呈淡黄色，北极区呈浅蓝色，大气中翻腾着由稠密的氨晶体组成的云，云上呈现一些斑点、晕圈、丝条和旋涡动态结构，还有一些彩色的亮纹和暗纹。土星最大的特征是它的光环，土星的光环结构复杂，千姿百态。看上去像一张硕大无比的密纹唱片。实际上土星环都是由大小不等的碎块颗粒组成，大小相差悬殊，大的可达几十米，小的不过几厘米或更小。它们外包一层冰壳，由于太阳光的照射，而形成了动人的明亮光环。实际上土星环很宽，也很薄，整个光环宽约20万公里，但其平均厚度不超过150米。土星目前共发现34颗卫星，其中土卫六是其中最大的一颗，也是太阳系中唯一一颗有浓密大气的卫星，它的大气比地球还要浓密，表面大气压是地球的。土卫六大气的主要成分是氮，其次还有氩和甲烷，还有一些其它的微量元素，包括分子氢、乙烷、乙烯等碳氢化合物。这些成分为有机物甚至原始生命提供了可能。所以土卫六是目前太阳系中最有可能存在生命的星球。天王星按离太阳由近及远的次序为第七颗。天王星的赤道半径约25400公里。体积约为地球的65倍，在九大行星中仅次于木星和土星。天王星存在着浓密的大气。在望远镜中，天王星是一个蓝绿色的圆面。天王星大气的主要成分是氢和氦，还包含较高比例的由水、氨、甲烷结成的“冰”，与可以察觉到的碳氢化合物。他是太阳系内温度最低的行星，最低的温度只有49K。但天王星最显著的特征是天王星的赤道面与轨道面的为97度多，也就是说它的自转轴几乎倒在它的轨道平面上。海王星是太阳系中最远的气体巨行星。它的赤道半径是24600公里。体积是地球的60倍。海王星上的一年相当于地球上的165年。它有8颗卫星，其中的6颗是被旅行者号(Voyager)发现的。海王星上的一天长16小时分钟。海王星被很厚的浓密云层包围着，在海王星大气中有氢、甲烷和氨等气体，所以海王星的颜色为深蓝色。海王星的大气有太阳系中的最高风速，是太阳系中大气活动最猛烈、表面风速最快的行星，其风速达到超音速速度直至大约2,100km/h。在海王星南半球有一个巨大的风暴系统，即所谓的“”，其中的风速达到每秒5百多米，超过地球上的声速。第三节、矮行星、小行星与彗星矮行星（dwarfplanet，亦称侏儒行星）是重新对内分类后新增加的一组独立天体，此定义仅适用于太阳系内。简单来说矮行星介乎于与这两类之间。目前将矮行星定义为：以轨道绕着太阳的天体，有足够的以自身的克服固体应力，使其达到的形状（几乎是球形的），未能清除在近似轨道上的其他小天体，不是行星的，或是其他非恒星的天体。目前被列为矮行星的天体有、、、、5颗。小行星是太阳系内类似行星环绕太阳运动，但体积和质量比行星小得多的天体。太阳系中大部分小行星的运行轨道在火星和木星之间，称为小行星带。另外在海王星以外也分布有小行星，这片地带称为柯伊伯带。至今为止在太阳系内一共已经发现了约70万颗小行星，但这可能仅是所有小行星中的一小部分，只有少数这些小行星的直径大于100千米。彗星，中文俗称“扫把星，是太阳系中小天体之一类。由冰冻物质和尘埃组成。当它靠近太阳时即为可见。太阳的辐射使彗星物质蒸发，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。由于太阳风的压力，彗尾总是指向背离太阳的方向。彗星没有固定的体积，它在远离太阳时，体积很小；接近太阳时，彗发变得越来越大，彗尾变长，体积变得十分巨大。彗尾最长竟可达2亿多千米。彗星的质量非常小，绝大部分集中在彗核部分。彗核的平均密度每立方厘米约1克。彗发和彗尾的物质极为稀薄，其质量只占总质量的1%-5%，甚至更小。彗星物质主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等组成，而彗核则由凝结成冰的水、二氧化碳(干冰)、氨和尘埃微粒混杂组成，是个“脏雪球。彗星的轨道有椭圆、抛物线、三种。椭圆轨道的彗星又叫周期彗星，另两种轨道的又叫。彗星的起源是个未解之谜。有人提出，在太阳系外围有一个特大彗星区，那里约有1000亿颗彗星，叫，由于受到其它恒星引力的影响，一部分彗星进入太阳系内部，又由于的影响，一部分彗星逃出太阳系，另一些被“捕获”成为短周期彗星。彗星是一种很特殊的，与生命的起源可能有着重要的联系。彗星中含有很多气体和挥发成分。根据光谱分析，主要是C2、CN、C3、另外还有OH、NH、NH2、CH、Na、C、O等原子和原子团。这说明彗星中富含有机分子。第五章、月相及相关内容一、月相定义随着月亮每天在星空中自西向东移动一大段距离，它的形状也在不断地变化着，这就是月亮位相变化，叫做月相。“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，这里的圆缺就是指“月相变化”：在地球上所看到的月球被日光照亮部分的不同形象。月相是天文学中对于地球上看到的月球被太阳照明部分的称呼。月球绕地球运动，使太阳、地球、月球三者的相对位置在一个月中有规律地变动。地球上的人所看到的、被太阳光照亮的月球部分的形状也有规律地变化，从而产生了月相的变化。另一个原因是月球不发光、不透明。月球环绕地球旋转时，地球、月球、太阳之间的相对位置不断地变化。因为月球本身不发光，月球可见发亮部分是反射太阳光的部分。只有月球直接被太阳照射的部分才能反射太阳光。我们从不同的角度上看到月球被太阳直接照射的部分，这就是月相的来源。月相不是由于地球遮住太阳所造成的（这是月食），而是由于我们只能看到月球上被太阳照到发光的那一部分所造成的，其阴影部分是月球自己的阴暗面。从新月到满月再到新月，就是月相变化的一个周期。这一个周期平均为天，称为朔望月。我国农历中的月份就是根据朔望月定的。每个月的朔为农历月的初一，望为十五或十六。现在我们过的春节、端午、重阳和中秋等节日都是根据农历确定的节日。二、月相成因因月球靠反射阳光发亮，它与太阳相对位置不同（黄经差），便会呈现出各种形状。如图所示，在位置a，日月黄经差为0°，即称朔或新月，这时月球以黑暗面朝向地球，且与太阳几乎同时出没，故地面上无法见到；c时黄经差90°称上弦，半月形出现在上半夜的西边夜空中；e时黄经差180°，即是望或称满月，一轮明月整夜可见；g为下弦，黄经差270°，这时的半月只在下半夜出现于东半天空中。朔望盈亏的周期称朔望月，长约日。三、月相种类月相是以日月黄经差度数（以下的度数就是日月黄经差值）来算的，共划分八种：新月（农历初一日，即朔日）：0度；上蛾眉月（一般为农历的初二夜左右初七日左右）：0度90度；上弦月（农历初八左右）：90度；渐盈凸月（农历初九左右农历十四左右）：90度180度；满月（望日，农历十五日夜或十六日左右）：180度；渐亏凸月（农历十六左右农历二十三左右）：180度270度；下弦月（农历二十三左右）：270度；残月（农历二十四左右月末）：270度360度；另外，农历月最后一天称为晦日，即不见月亮；以上有四种为主要月相：新月（农历初一日），上弦（农历初八左右）满月（农历十五日左右），下弦（农历二十三左右），它们都有明确的发生时刻，是经过精密的轨道计算得出的。四、月相歌诀初一新月不可见，只缘身陷日地中。初七初八上弦月，半轮圆月面朝西。满月出在十五六，地球一肩挑日月。二十二三下弦月，月面朝东下半夜。在朔和上弦之间的“月牙”称之为新月，在望和下弦之间的“月牙”称之为残月。五、月相意义(1）月相和海洋的潮汐有关系，因为潮汐和月球的引力作用有直接关系，比如在满月的时候会引起大潮。潮汐变化直接影响着人们的生活，象军事、旅游、远洋航海、海洋渔业、海水养殖，海洋工程、科学实验及沿岸各种生产活动都要受到潮汐的影响。（2）因为夜晚天空中照明主要是靠月亮，所以，月相也是人们夜间活动时必须考虑的，尤其是在边远荒芜的地区。（3）和某些宗教活动有关系，特别是伊斯兰教，伊斯兰教中有斋月一说。（4）中国自古就有花好月圆的讲究，月有阴晴圆缺，而满月往往代表着圆满、顺利和吉祥的意味。（5）和人体的生理周期和情绪周期都有关系，人的生理周期和月相周期有着惊人的吻合。（6）和农业生产有重要的联系。（7）某些自然灾害也和月相也有关，或者说是一种未知的巧合，比如，地震、洪水、风暴、火山爆发等。第六章、日月食的简单概念日食日食，又作日蚀，在月球运行至太阳与地球之间时发生。日食是月球绕地球转到太阳和地球中间，这时是农历初一。如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线，月球挡住了射到地球上去的太阳光，月球身后的黑影正好落到地球上，因此看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。这时发生日食现象。发生日食满足的条件日食、月食是光在天体中沿直线传播的典型例证。月亮运行到太阳和地球中间并不是每次都发生日食，发生日食需要满足两个条件。其一，日食总是发生在朔日（农历初一）。也不是所有朔日必定发生日食，因为月球运行的轨道（白道）和太阳运行的轨道（黄道）并不在一个平面上。白道平面和黄道平面有5°9′的夹角。如果在朔日，太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近，太阳离交点处有一定的角度（日食限），就能发生日食，这是要满足的第二个条件。在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱，太阳面被圆的黑影遮住，天色转暗，全部遮住时，天空中可以看到最亮的恒星和行星，几分钟后，从月球黑影边缘逐渐露出阳光，开始生光、复圆。由于月球比地球小，只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食，遮住一部分时发生日偏食，遮住太阳中央部分发生日环食。发生日全食的延续时间不超过7分31秒。日环食的最长时间是12分24秒。我国有世界上最古老的日食记录，公元前一千多年已有确切的日食记录。无论是日偏食、日全食或日环食，时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限，这是因为月球比较小，它的本影也比较小而短，因而本影在地球上扫过的范围不广，时间不长，由于月球本影的平均长度(373293公里)小于月球与地球之间的平均距离(384400公里)，就整个地球而言，日环食发生的次数多于日全食。什么是食带？由于月亮的影锥又细又长，所以当它落到地球表面时，所占的面积很小，至多不会超过地球总面积的万分之一，它的直径最大也只有二百六十多千米。当月球绕地球转动时，影锥就在地面上自西向东扫过一段比较长的地带，在月影扫过的地带，就都可以看见日食。所以这条带就叫做“日食带”。带内发生日全食的，就叫全食带；带内发生日环食的，就叫环食带。日全食发生时，根据月球圆面同太阳圆面的位置关系，可分成五种食象：1．初亏。月球比太阳的视运动走得快。日食时月球追上太阳。月球东边缘刚刚同太阳西边缘相“接触”时叫做初亏，是第一次“外切”，是日食的开始；2．食既。初亏后大约一小时，月球的东边缘和太阳的东边缘相“内切”的时刻叫做食既，是日全食的开始，这时月球把整个太阳都遮住了；3．食甚。是太阳被食最深的时刻，月球中心移到同太阳中心最近；4．生光。月球西边缘和太阳西边缘相“内切”的时刻叫生光，是日全食的结束；从食既到生光一般只有二三分钟，最长不超过七分半钟；5．复圆。生光后大约一小时，月球西边缘和太阳东边缘相“接触”时叫做复圆，从这时起月球完全“脱离”太阳，日食结束。日食的开始是默默无闻的。在太阳的西边缘，由月影产生一个小小的缺口，这意味着月球已开始侵占太阳表面了。这个小缺口在逐渐增大，直到约一个半小时后，太阳的表面几乎完全被侵占，只剩一条娥眉月形的亮带。以上构成了日食的偏食阶段。接下来直到全食发生的几分钟是很壮观的：气温骤然下降、天空变暗、群星浮现、一团淡黄色的薄雾笼罩着远方的地平线。鸟儿们由于突然来临的黑暗而不知所措，四处乱蹿寻找着自己的家。一切都好象在刹那间肃静了下来。当窄窄的弯月行的光边穿过月面上粗糙不平的谷地时，就变成一系列的小珠子。这些光斑成为“贝利珠”。其实，早在英国天文学家FrancisBaily对这一现象进行研究之前，美国天文学家SamuelWilliams就观测到并对“贝利珠”这一现象做了解释。

日全食的观测不要直接观测医学专家指出，长时间直视太阳因其紫外线和红外线而导致视网膜黄斑被烧伤的“日光性视网膜炎”，是几乎无法治疗的。视网膜黄斑是视网膜当中最敏感的部位，它使光线汇聚，让影像清晰。一旦被烧伤，视网膜黄斑将永远无法复原。被烧伤时可能没有感觉，但几小时以后就会出现反应，严重者失明。为此观看日全食时，首先要注意一点：千万不要用肉眼或任何光学设备（如望远镜等）直视太阳！这不仅仅是一个建议，还是一个非常严肃的警告。如何避免一些意外的发生呢？下面的几种方法给大家介绍一下。（一）快速简易的观测方法其实，建议的做法仅仅使用两张白纸即可。一张白色纸板用作银幕，另一张纸板上戳一个针孔，将针孔纸板举起，尽量远离银幕纸板。两纸板距离越远，形成的图像就越大。当然，还有更为简易的方式，只需要自己的双手帮忙，将双手举起，手指相互垂直、交叉重叠，于是双手形成了一个带有许多小孔的网，这些小孔可以作为简易的成像孔。（二）买观测眼镜保护眼镜需要一副特别的眼镜。市场上有这种专用太阳观察保护镜的眼镜，价格约在5元左右。不可以自制观测眼镜，这是十分危险的。观测贝利珠及日珥：拍摄好贝利珠及日珥现象的关键是掌握好时机，因为它一闪即逝，顶多能延续几秒钟，因此人们必须在食既前和生光前一两分钟开始密切监视取景器上的毛玻璃，一看到贝利珠及日珥就果断曝光，决不能有片刻犹豫，注意别忘了去掉滤光片。第三节、月食月食是自然界的一种现象，当太阳、地球、月球三者恰好或几乎在同一条直线上时(地球在太阳和月球之间)，太阳到月球的光线便会部分或完全地被地球掩盖，产生月食。月食的时候，对地球来说，太阳和月球的方向相差180°，所以月食必定发生在“望”(即农历十五前后)。要注意的是，由于太阳和月球在天空的轨道(分别称为黄道和白道)并不在同一个平面上，而是约有5°的交角，因此只有太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近，才有机会形成一条直线，产生月食。月食的种类月全食：当整个月球进入地球的本影内时月偏食：当月球只有部份进入地球的本影时半影月食：此时月球只是掠过地球的半影区，造成月面的光度极轻微减弱，所以较不易为人发现。月全食七步曲月全食半影食始：月球刚刚和半影区接触，这时肉眼觉察不到。初亏：月球由东缘慢慢进入地影，月球与地球本影第一次外切。食既：月球进入地球本影，并与本影第一次内切。食甚：月圆面中心与地球本影中心最接近的瞬间。生光：月球在地球本影内移动，并与地球本影第二次内切。复圆：月球逐渐离开地球本影，与地球本影第二次外切。半影食终：月球离开半影，整个月食过程正式完结第四、月全食的观察发生月食时，如果月球完全进入到地球影锥的本影部分，就会发生月全食；如果月球只有部分掠过本影，就是月偏食；若月球只进入地球影雄的半影区域，发生的就是半影月食，月面只是少许暗了一些而已。月全食的时候，月面会变成红铜色，但其明亮度则会有很大差别。月全食时月面亮度的目测基准非常暗淡，几乎看不见月球，尤其是食甚时完全看不见。几种月全食的景观：1、暗的月食，略有灰色或茶色，月面的细微部分不易辨认。2、月面呈暗红色，略带灰色或茶色，影子中心有些暗色斑点，外侧相当明亮。3、砖色的明亮月食，影子中有明亮的灰色，有一段段的黄色带。4、铜色或带红的橙黄色，非常明亮，外侧很亮略有兰色。由于地球大气层的影响，地球影锥的周边相当模糊，因此，很难象日食那样把月食的初亏与复圆的时刻测得很准确。使用双筒望远镜或天文望远镜，观测地球遮位月面的火山口或某特别地形的时刻，以尽量高的精度加以记录，可以得到很好的效果。对任一年，都会至少发生两次日食，最多发生7次食：五次日食两次月食或四次日食三次月食。第七章、星等星等是天文学上对星星亮暗程度的一种表示方法，常用m表示。恒星的亮度差别很大。事实上，由于绝大多数恒星太暗用肉眼是看不到的。为了表示恒星的亮度，早在公元前2世纪，古希腊天文学家依巴谷就把肉眼能见的星星分成6个等级，最亮的星为1等，最暗的星为6等。这种星等划分在19世纪从数学上被严格化。一般规定，星等数越小，说明星越亮，星等数每相差1，星的亮度大约相差倍，即规定1等星比6等星亮100倍。同时，利用这一数学关系，把比1等星更亮的天体定为0等、-1等、……，而把比六等星更暗的天体定为7等、8等、……。例如，太阳的星等为-27等，满月时的月球为-13等。现在，天文学家用集光能力最大的天文望远镜观测到的最暗的天体，已经暗至25等，它们比一离开观测者63千米的蜡烛光还暗。人们肉眼能够看到的最暗的星是6等星。天空中亮度在6等以上的星约有6000多颗。满月时月亮的亮度相当于等（在天文学上写作）；太阳是我们看到的最亮的天体，它的亮度可达。天文学上还有个反映天体实际发光本领的“绝对星等”概念。恒星的真亮度称为光度，表示其每秒钟辐射的能量，它代表了恒星的发光本领。而人们平时看到的星的亮度都是视亮度。恒星有明有暗，亮星未必一定比暗星的发光本领强，因为涉及恒星距离的因素。为了表示恒星的真亮度，必须把所有的星统统“移到”相同的距离处，才能对星的真亮度比出个高低来。比如说，若把太阳放到天狼星那么远时，它要比现在暗3千亿倍左右，天狼星的实际发光本领比太阳强23倍，换一句话说，如果把它们移到同一距离远处，太阳会比天狼星暗得多。天文学中，比较真亮度的标准距离规定为10秒差距，被“移到”这个距离上的一颗星的视星等就叫做这颗星的“绝对星等”。根据前面说的光源（如恒星）亮度与距离平成反比的规律，由太阳和天狼星的视星等推算出它们的绝对星等是：天狼星是等，太阳是等。绝对星等的符号表示为M。公式M=m+5－5logr是天文学中的一个重要公式，它表述了绝对星等M、视星等m和恒星距离r三者之间的关系。只要得到其中任意两项的数值，就可以算出未知的那一项，天文学上常以太阳的光度作为衡量恒星光度的单位。如果道一颗星的绝对星等，就可以从星等的定义算出来它的光度等于太阳光度的多少倍。第八章、恒星恒星的概况恒星是由炽热气体组成的,是能自己发光的球状或类球状天体.离地球最近的恒星是太阳。其次是处于半人马座的比邻星，它发出的光到达地球需要年。恒星都是气体星球。晴朗无月的夜晚，且无光污染的地区，一般人用肉眼大约可以看到6000多颗恒星。借助于望远镜，则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有一、二千亿颗。恒星并非不动，只是因为离我们实在太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定不动的星体，叫作恒星。在夜空中无数闪耀的星星中，除了极少数的行星之外，都是遥远的恒星，它们的光芒经过上千甚至上万年才能传到地球上被我们看见，那么恒星是什么呢？现在的科技告诉我们，恒星是由炽热气体组成能自行发光发热的球状天体，它通过氢核聚变为氦核的热核反应产生巨大的能量，释放光和热。而我们的太阳只是恒星世界中普普通通的一颗，在恒星世界中，太阳根本就是一个毫不起眼的恒星，我们肉眼所能看到的恒星，基本比太阳更大、更明亮，比如说，北极星，它的半径是太阳的77倍，而猎户座的参宿四，它的半径是太阳的900多倍，恒星远远比我们想象的更大。恒星也有自己的生命史，它们从诞生、成长到衰老，最终走向死亡。它们大小不同，色彩各异，演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。在19世纪中叶，天体分光术和照相术的发明为天文学家解开恒星内部世界之谜，提供了强有力的工具。天文学家将天文望远镜收集到的星光经过分光镜分解成光谱，再把这光谱拍摄下来。在这些光谱中有众多的谱线，它们都由不同的元素产生；根据它们我们可以了解到恒星表面大气层的温度、压力、密度、化学元素的丰度、质量、体积、自转运动、距离和空间运动等一系列物理化学性质。这就导致了恒星物理化学、天体物理学的诞生。可以毫不夸张地说，迄今关于恒星本质的知识，几乎都是从光谱研究中获得的。到20世纪初，美国哈佛大学天文台已经对50万颗恒星进行了光谱研究，并对恒星光谱进行了分类。将恒星光谱分成主要七种类型（见表2）。通过对恒星光谱的观测和分析研究，使人们表2恒星光谱分类光谱型恒星表温度/K*恒星颜色O40000~25000蓝色星B25000~12000蓝白色星A11500~7700白色星F7600~6100黄白色星G6000~5000黄色星K4900~3700红橙色星M3600～2600红色星*(K是热力学温度单位，0oC=双星一般指空间中视位置比较靠近的两颗星，对于那些因为彼此引力作用而沿轨道互相环绕运动的，称为物理双星,例如天狼星、南门二、五车二、北斗一、角宿一等著名亮星都是物理双星；远看彼此很靠近，实际上在空间相距很远，并不互相环绕运动的两颗星，称之为光学双星。组成双星的两颗恒星都称为双星的子星。其中较亮的一颗，称为主星；较暗的一颗，称为伴星。主星和伴星亮度有的相差不大，有的相差很大。有许多双星，相互之间距离很近，即使用现代最大的望远镜，也不能把它们的两颗子星区分开。但是，天文学家用分光方法得到的光谱，可以发现它们是两颗恒星组成的。这样的双星，称为分光双星。于是，上面说的可以用望远镜把两颗子星分辨开来的双星，相应地就称为目视双星。有的双星在相互绕转时，会发生类似日食的现象，从而使这类双星的亮度周期性地变化。这样的双星称为食双星或食变星。食双星一般都是分光双星。还有的双星，不但相互之间距离很近，而且有物质从一颗子星流向另一颗子星，这样的双星称为密近双星。有的密近双星，物质流动时会发出X射线，称为X射线双星。在银河系中单星很少，绝大部分是双星。所以说研究双星不但对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的义，而且对于了解银河系的形成和演化，也是不可或缺的。变星是指亮度有起伏变化的恒星。引起恒星亮度变化的原因有几何的原因(如交食,屏遮)和物理的原因(如脉动，爆发)以及两者都兼有(如交食加上两星间的质量交流)。有一种是双星的两颗子星相互掩食，称为食变星（即食双星）。食变星中一个最有名的例子是英仙座的大陵五变星，它的光变早在300多年前已经被发现，它距离我们106光年，光变周期等于天。食变星的光变周期，也就是伴星绕主星转动的轨道周期。一些恒星在光学波段的物理条件和光学波段以外的电磁辐射有变化，这种恒星现在也称变星。按照亮度和光谱变化的不同，现在把变星分为几何变星、脉动变星和爆发变星三大类。在三个大类以下，又可再分为若干次型。几何变星是由于几个天体间的几何位置发生变化，或者是由于天体自身的几何形状特殊,因而发生亮度变化的恒星。食变星是这类变星中最为人们熟悉的一种。它是由于两个恒星(两颗子星)互相绕转(组成双星),发生两子星相互掩食的象,引起双星的亮度变化。食变星本身往往是一颗小而亮的星同一颗大而黯淡的星搭伴而成。两颗星体都能见到时，到达地球的光最亮；较小的星隐没到较大的星后面时，光最暗淡；较小的星运动到较大的星前面时，遮住后者一点时，观测到光比最亮时略暗一些。因此，这种变星又叫交食双星，食双星，或称光度双星。另外，由于本身为椭球形，自转时观测者所见到的发光面积有所变化，引起其亮度变化，这种几何变星称为椭球变星。有些恒星位于星云之中，有些则位于星云之后,当星云移动时，这类恒星的亮度就随之变化，这种几何变星称之为星云变星。大部分几何变星是属于稳定恒星。但近几年来，发现有越来越多的食变星,不仅是几何变星,也是物理变星。它们也是研究恒星演化的重要对象。脉动变星和爆发变星是物理变星，都属于不稳定恒星。物理变星是指由本身物理原因(例如，由于辐射出来的总能量发生了变化)而引起亮度变化的恒星。脉动变星是指由脉动引起亮度变化的恒星。这些变星亮度的变化，可能是由于恒星体内（自身的大气层）时而膨胀、时而收缩这种周期性的变化而引起。恒星周期性地膨胀与收缩，必然引起恒星半径周期性地增大与减小，恒星的表面积也周期性地增加与减少,温度和总辐射能量都发生变化，因而光度也周期性地增大与减小，看起来它的亮度也周期性地变亮与变暗。另外，其颜色，光谱型和视向速度，有时还有磁场，也都随之发生变化。脉动变星有很多类型，最典型的一类是造父变星，其代表是仙王星座中的δ星（中名“造父一”）。天文学家发现，造父一的直径是太阳的30倍，约4000万千米。它就像人体的心脏一样，在不停地搏动——膨胀与收缩，直径前后相差达500万千米。膨胀时它的亮度就减弱，收缩时亮度就增加，搏动的周期也就是它亮度变化的周期。这颗变星的光变周期是天，最亮时亮度为等，最暗时亮度为等。这类脉动变星的变光周期与它的亮度有严格的对应关系，如发现了一颗造父变星，只要测出它的光变周期，利用周光关系得到平均绝对星等，再由观测到的视星等，可以算出其距我们的距离。星团星系中有造父变星，就可以利用它测出星团星系距离，所以造父变星有“量天尺”的美称。爆发变星是一种亮度突然激烈增强的变星。造成这类变星光度变化的原因是星体本身的爆发。爆发前，星体处于相对稳定(或缓慢变化)的状态，一旦爆发，星体的亮度可以迅速增加到原来的几千或几亿倍，有的甚至在白天都可见到，经过一段时期又逐渐暗弱下来。一部分爆发变星，有人又称之为灾变变星。爆发变星爆发的规模又大有小，亮度的变化也有大有小，有的星爆发还不止一次。爆发变星按爆发规模从低到高可分为耀星、类新星、新星、矮新星、新星和超新星等几类。耀星是指几秒到几十秒内亮度突然增亮，经过十几分钟或几十分钟后慢慢复原的一类特殊的变星。它们的亮度在平时基本上不变，亮度增大时有的可增加到百倍以上。但这样的亮度只能维持十几到几十分钟，看起来好像是一次闪耀，所以取名耀星。1924年发现船底座DH星有这样的现象。1924年发现鲸鱼座UV星亮度在三分钟内增强11倍。观测最多的是太阳附近的耀星。半人马座比邻星就是一颗耀星。在星团、星协中也发现了耀星；昴星团最多，有460多颗；猎户座大星云区次之，300多颗。绝大多数的耀星是极小又冷的红矮星，光度很低，耀亮的时间又短，因此，只有离太阳较近的耀星才能被我们认出来。不过，耀星的实际数目很多。如果用一架大型望远镜观测，平均每90分钟就可见到一次耀亮，据估计，银河系的恒星中，约80%.—90%·可归入耀亮的范畴。耀星表面存在局部活动区，耀亮就发生在这些区域，并且在同一区域可发生多次，这一点与太阳耀斑活动相似，但耀亮时辐射能量要比太阳耀斑的能量大100—1000倍。新星是一类能爆发的恒星，爆发时，光度能暂时上升到原来正常光度的数千乃至10万倍。在爆发后的几个小时内，新星的光度就能达到极大，并在数天内（有时在数周内）一直保持很亮，随后又缓慢地恢复到原来的亮度。能变成新星的恒星在爆发前一般都很暗，肉眼看不到。然而，光度的突增有时会使它们在夜空中很容易被看到，因而对观测者来说，这种天体就好像是新诞生的恒星。据认为，多数新星都存在于两颗子星彼此靠得很近并互相绕转的双星系中。这种通常被称为密近双星的系统由两颗年龄不同的子星构成，一颗是红巨星，一颗是白矮星（一种临近恒星溶化终点的致密星）。在某些情况下，红巨星会膨胀到子星的引力范围以内。这样，引力场很强的白矮星就会把红巨星外层大气中的富含氢物质吸引到较小的星上。这种物质在白矮星表面积累到一定程度以后，就会发生核爆炸，导致相当于一万分之一太阳质量的表面热气体被抛出去。爆炸后，白矮星又恢复平静，但引起的过程则一直重复下去。结果是再过若干年又会触发新的爆发。新星爆发以后，所产生的气壳被抛出。气壳不断膨胀，半径增大，密度减弱，最后消散在恒星际空间中。随着气壳的膨胀和消散，新星的亮度也就缓慢减弱了下去。超新星宇宙中的超新星爆发规模远远超过新星，是最为壮观的一类变星。下面专门介绍。超新星爆发时光度为太阳光度(相当于整个星系的光度)，释放能量焦耳,光度幅超过17个星系,即增亮千万倍至上亿倍。超新星是恒星所能经历的规模最大的灾难性爆发！估计抛出质量太阳质量，留下的残核可能是中子星，也可能全部炸毁。超新星爆发时亮度的增幅为新星的数百至数千倍（相当于再增加6至9个星等），抛出的气壳速度可超过1万千米。这种最激烈的爆发结果是：或是将恒星物质完全抛散，成为星云遗迹，结束恒星的演化史；或是抛射掉大部分质量，遗留下的部分物质坍缩为白矮星、中子星或黑洞，从而进入恒星演化的晚期和终了阶段。超新星爆发后形成强的射电源、X射线源和宇宙线源。超新星还是星际重元素的主要贡献者。再简单概括来说，超新星的亮度会在很短期间内增大数亿倍，然后在数月到一、二年内变得非常暗弱，目前多数人认为，这是恒星演化到晚期的现象。超新星的外部壳层以每秒钟数千乃至上万千米的速度向外膨胀，形成一个逐渐扩大而稀薄的星云；内部则因极度压缩而形成密度非常大的中子星之类的天体。最著名的银河超新星是中国宋代（公元1054年）在金牛座发现的“天关客星”。现在可在该处看到著名的蟹状星云，其中心有一颗周期约33毫秒的脉冲星。一般认为，脉冲星就是快速自转的中子星。恒星的演化恒星首先是从星云中诞生的，星云中的气体与尘埃会在引力的作用下不断的聚集成团块，并向中心收缩，在收缩的过程中会伴随着温度和密度的不断升高，于是在中央逐渐形成了一个炽热的致密核心，我们称之为原恒星，原恒星会不断的向内收缩，温度不断的升高，直到它的核心温度达到700万K，恒星的核聚变反应开启，核心的氢开始聚变为氦，并释放出巨大的能量，这时恒星才真正开始自行发光，释放出的能量将抵消引力的坍缩，使恒星进入了一个相对稳定的阶段，于是恒星进入了生命中的第二个阶段，主序星阶段，成为了一颗稳定正常的恒星。恒星处在主序星阶段的时间最长，约占恒星生命的80%-90%,在这一阶段恒星会非常稳定的发光发热，比如我们的太阳目前就出处在主序星阶段，它非常稳定的发光发热才给了我们地球以光明。一颗恒星处在主序星的时间长短也就是一颗恒星的寿命是取决于这颗恒星的质量，虽然质量大的恒星有更多的燃料，但是它内部的温度和压强也相应更高，使核聚变的强度也成倍增高，致使大质量的恒星的寿命短于小质量的恒星。比如我们的太阳的寿命是100亿年，而质量是太阳10倍的恒星的寿命只有1000万年，更大质量的恒星的寿命往往只有几百万年就灰飞烟灭了。虽然恒星的体积巨大，但是它的核燃料终究是有限的，最终恒星中心的氢会被消耗殆尽，于是恒星的中心就形成了一个氦核，这时恒星的辐射压将抵挡不住它自身的引力，使恒星的外层物质不断向核心收缩，而收缩产生的巨大的热使氦核外未燃烧的氢达到核聚变所需要的温度而燃烧，于是在氦核的外层形成了一个氢燃烧的壳层，它将推动恒星的外层向外极剧膨胀，使它的体积膨胀上千倍，在这一阶段，恒星的核心向内极剧收缩，而外层向外极剧膨胀，我们把这时候的恒星称为红巨星。40亿年以后，太阳的核心燃料也将用尽，它将膨胀为一颗红巨星，将水星、金星乃至地球一一吞没，但同时它的表面温度将从6000K下降到3500K，但由于它体积的巨大，它的亮度依然会比现在亮数百倍。夜空中有许多红巨星，最有名的有猎户座的参宿四，金牛座的毕宿五，牧夫座的大角。在红巨星的核心还会继续向内不断的收缩，当温度达到1000万K，将导致新一轮的核聚变，氦核将发生核聚变成为碳，而这一轮的核聚变将推动红巨星进一步向外膨胀。而接下来恒星将以以下三种方式结束自己的生命。质量小于太阳倍的恒星，我们称之为红矮星，由于它的质量太小了，所以在氢耗尽完后核心根本不会发生氦的核聚变，它的寿命也将达到数千亿年，我们知道目前宇宙的年龄也仅仅只有137亿年，根本不足以使这些恒星耗尽完核心的氢，所以目前对这一类型的恒星基本上是计算机模拟，目前认为红矮星当其核心的燃料耗尽后，根本不会发生任何形式的爆炸，而只会在宇宙中逐渐暗淡下来。而质量为太阳倍太阳质量的恒星会在核心发生氦聚变为碳的核反应，由于氦的燃烧对温度极度敏感，会造成非常大的不稳定性，巨大的波动将使恒星的外壳向外极剧膨胀，最后将恒星的整个外壳全部抛出，抛出的气体在空间中形成行星状星云，而在它的核心，一个炽热的核裸露出来了，这就是我们称为白矮星的天体。而恒星质量超过太阳质量5倍以上，在经历了氦燃烧阶段后核反应不会终止，由于星核的质量大，所以它的温度和压力也将更大，因此它将转入新一轮的核聚变反应中。它将由碳聚变为氖和镁然后是硫和硅，最后由硅聚变为铁。每一阶段的核聚变都遵循着相似的规律，每一阶段产生的余烬都成为下一轮核聚变的燃料，每一阶段的核聚变都需要更高的温度，恒星就像一个巨大的洋葱一样一层一层的进行着热核反应，直到核心的温度达到28亿K，硅聚变为铁，核反应停止，此时的恒星发生了巨大的变化，由于没有能量来对抗引力，导致恒星几乎立刻向内坍缩，下一步的演化机制目前还不明确，但马上恒星会在几分之一秒内发生一次剧烈的超新星大爆发，将整个星体炸碎，被抛出的物质还有中微子将形成一个巨大的冲击波，抛向太空，释放出巨大的能量。一次超新星所发出的光要比一个由数亿颗恒星组成的星系还要更亮，爆炸的结果将形成弥漫的超新星遗迹，中央核心坍缩为中子星或黑洞。我国古代曾今记录下了一次超新星大爆发的全过程，公元1054年7月4日，我国宋朝钦天官在金牛座的天关星附近发现了一颗就连白天都能看到的极其明亮的星星，并以客星称之，21个月后，这颗客星逐渐消失，这就是金牛座的一颗恒星发生了超新星大爆发。如今我们再将望远镜对准这个位置时，出现了一个朦胧状的雾状天体，这就是蟹状星云。现在简要介绍恒星的遗迹——白矮星、中子星、黑洞。白矮星是一种低光度、高密度、高温度的天体，它的颜色呈白色，体积比较矮小，因此被称为白矮星。在恒星的末年，由于恒星核心不断向内坍缩，在巨大的压力下，就连原子都被压碎了，电子脱离了轨道，使原子核与电子被压到了一起，这种状态称为电子的简并态，所以它的密度极高。如天狼星的伴星，最早被发现的白矮星，它的体积与地球差不多，但质量却与太阳相当。而中子星比白矮星更上一层，它具有极高温度，极强磁场，极高的密度。当恒星发生超新星把爆炸后，在巨大的压力下，不仅原子的被压碎了，就连原子核也被压碎了，原子核中的质子和中子被挤了出来，而质子和电子挤在一起相结合形成了中子，最后当所有的中子都挤在一起，便形成了中子星。所以中子星的密度是白矮星所无法比拟的。在中子星上，每立方厘米的物质足足有10亿吨重，所以中子星很小，直径仅有10公里。由于它巨大的引力，光在中子星上是沿抛物线传播的，在中子星表面时间将变慢。此外中子星的自转速度极快，每秒能转几百圈，再加上中子星具有极强的磁场，使中子星在沿着磁场方向发射束状无线电波，当中子星的磁极恰好朝向地球时，随着自转，恒星就像一个旋转的灯塔那样一次次的扫过地球，形成射电脉冲，所以中子星又叫脉冲星，这种现象称为灯塔效应。黑洞要算是宇宙中最神秘的天体了，当恒星发生超新星大爆发之后，如果星核的质量超过太阳质量的2-3倍，那么它将无限往里压缩，最后形成一个体积无限小、密度无穷大的奇点，从我们的视野中消失，而围绕着这个奇点的是一个永远无法返回的区域，这个区域的边界称为“事件平面”，区域的半径称为“史瓦西半径”，这个神秘的天体就是黑洞。任何进入黑洞的物质，包括光，都无法摆脱它那巨大的引力而逃逸，就像进入了一个无底深渊，永远无法返回。黑洞并非无法观测到，当一个黑洞是一个双星的成员天体时，就会从它的伴星中吸收物质，当这些物质进入黑洞视野之前，会由于不断的加热，放出大量的X射线，我们就可以通过观测这些X射线来判断这个黑洞的存在。星团与星云星团是由于物理上的原因聚集在一起并受引力作用束缚的一群恒星，其成员星的空间密度显著高于周围的星场。星团按形态和成员星的数量等特征分为两类：疏散星团和球状星团。球状星团呈球星或扁球形，与疏散星团相比，它们是紧密的恒星集团。这类星团包含1万到1000万颗恒星，成员星的平均质量比太阳略小。用望远镜观测，在星团的中央恒星非常密集，不能将它们分开。球状星团的直径在15至300多光年范围内，成员星平均空间密度比太阳附近恒星空间密度约大50倍，中心密度则大1000倍左右。球状星团中没有年轻恒星，成员星的年龄一般都在100亿年以上，并据推测和观测结果，有较多死亡的恒星。在银河系中已发现的球状星团有150多个疏散星团形态不规则，包含几十至二三千颗恒星，成员星分布得较松散，用望远镜观测，容易将成员星一颗颗地分开。少数疏散星团用肉眼就可以看见，如金牛星座中的昴星团(M45)和毕星团、巨蟹星座中的鬼星团（M44）等等。在银河系中已发现的疏散星团有1000多个。它们高度集中在银道面的两旁，离开银道面的距离一般小于600光年左右。大多数已知道疏散星团离开太阳的距离在1万光年以内。更远的疏散星团无疑是存在的，它们或者处于密集的银河背景中不能辨认，或者受到星际尘埃云遮挡无法看见。据推测，银河系中疏散星团的总数有1万到10万个。疏散星团的直径大多数在3至30多光年范围内。有些疏散星团很年轻，与星云在一起（例如昴星团），甚至有的还在形成恒星。我们知道在广袤的宇宙空间里并不是空无一物的，而是弥漫着各种气体与尘埃，它们的主要成分是氢，当这些气体和尘埃的密度相对比较高，而又由于发光或反射恒星的光而被我们看见时，我们把这些气体和尘埃构成的云雾状天体称为星云，由于星云的密度和温度的不同，所以星云的外观姿态千姿百态。按形状我们可以把星云分为广袤稀薄的弥漫星云和亮环中央具有高温核心球的行星状星云。而弥漫星云通常可以划分为发射星云，反射星云和暗星云。发射星云是含有中央热星，它发光是由于恒星发出的光使星级气体发生电离而产生的，比较有名的有M42猎户座大星云，天鹰星云，玫瑰星云，礁湖星云等，在发射星云中孕育着即将诞生的恒星，那里是哺育恒星的温床。而反射星云是自己不发光，但离恒星较近，可以反射恒星的光从而被发现，较有名的反射星云是围绕为金牛座七姊妹昴星团诸星的反射星云。暗星云是由于星云的背后有亮星，星云将后面的亮星挡住而显得黑暗，如马头星云，位于猎户座的参宿一稍下一点。而行星状星云是在恒星的末年形成的，当恒星即将结束生命时，恒星会将它的整个外层大气全部抛出或发生超新星大爆发时产生的气体形成的，表现为围绕着一颗中央热星的气体壳层，如狐狸座的哑铃星云，宝瓶座的螺旋星云，还有沙漏星云都是有名的行星状星云，一般在行星状星云的中央会有白矮星或中子星。第九章、星系与宇宙星系是由几亿到上千亿颗恒星以及星际物质构成的庞大的天体系统，它的空间尺度通常在几千到几十万光年，星系的大小不一，质量和光度相差悬殊，形态和物质构成也不尽相同，银河系只是星系世界中的极普通的一员，我们通常把银河系以外的星系统称为河外星系。宇宙中存在着数以亿计的星系，从形态上，我们可以把星系分为四类：旋涡星系、椭圆星系、透镜状星系和不规则星系。其中透镜状星系和旋涡星系统称为盘星系。旋涡星系具有明显的漩涡结构，它可以分为两