天文漫谈

张明、张牛、葛向红、郭鹏

目录

  • 1 我和我的祖国
    • 1.1 写在前面的话
    • 1.2 为什么要探索太空
    • 1.3 十年磨一“箭”
    • 1.4 火箭发射前的163分钟
    • 1.5 宇航员-陈冬
    • 1.6 天空二号是怎样炼成的
    • 1.7 为什么要走向深空
    • 1.8 带你看见黑洞
    • 1.9 星空守望者
  • 2 历史篇
    • 2.1 绪论
      • 2.1.1 课程内容与参考书目
      • 2.1.2 天文学研究的对象
      • 2.1.3 天文学研究的方法
      • 2.1.4 天文学的研究分支
      • 2.1.5 你心目的天文学
    • 2.2 史前天文学
      • 2.2.1 史前天文学的起源
      • 2.2.2 史前天文学及其特点
      • 2.2.3 史前天文学的历史局限性
    • 2.3 古代天文学
      • 2.3.1 古文明天文学
      • 2.3.2 古中国天文学
      • 2.3.3 古希腊天文学
    • 2.4 近现代天文学
      • 2.4.1 从哥白尼到牛顿
      • 2.4.2 近代天文学
      • 2.4.3 现代天文学
      • 2.4.4 近现代中国天文研究机构
  • 3 知识篇
    • 3.1 球面三角和天球坐标系
      • 3.1.1 天球的概念
      • 3.1.2 球面三角
      • 3.1.3 球面坐标系
    • 3.2 时间的测量
      • 3.2.1 视运动
      • 3.2.2 时间的本质
      • 3.2.3 时间的计量
    • 3.3 历法与二十四节气
      • 3.3.1 时间的计量和运动的关系
      • 3.3.2 历法和中国传统历法
      • 3.3.3 二十四节气和传统文化
  • 4 内容篇
    • 4.1 地月系及行星天文学
      • 4.1.1 地月系简介
      • 4.1.2 行星的定义和分类
      • 4.1.3 太阳系行星的运动及内部结构等
    • 4.2 太阳和恒星天文学
      • 4.2.1 恒星的形成和演化
      • 4.2.2 恒星的分类、命名等
      • 4.2.3 恒星内部结构及能源供给
      • 4.2.4 恒星天文学年表
    • 4.3 星系天文学
      • 4.3.1 星系简介
      • 4.3.2 星系的分类和宇宙大尺度结构
      • 4.3.3 超大质量黑洞和活动星系核
    • 4.4 天文研究热点——系外行星简介
      • 4.4.1 系外行星研究的历史与现状
      • 4.4.2 系外行星探测方法简介
      • 4.4.3 系外行星统计相关性
  • 5 实践篇
    • 5.1 认识星空
      • 5.1.1 星宿、星座
      • 5.1.2 星空变换
    • 5.2 天文望远镜简介
      • 5.2.1 天文望远镜的发展
      • 5.2.2 天文望远镜的一些参数
      • 5.2.3 一般德式赤道仪望远镜的组装和使用
  • 6 考核篇
    • 6.1 复习
    • 6.2 关于考核形式多样化的讨论
复习


 

本次课为复习课程,目的是希望大家跟随课堂的节奏把以前了解过的天文学发展历史和一些天文知识快速的回顾一遍。这里将每一个章节,以一小段高度概括的文字提醒大家过去我们所漫谈过的天文学内容。

1.1 绪论

天文学是一门以观测为基础,以宇宙中的各种天体为研究对象的一门基础自然学科。俗话说万事开头难。在这门课最开始的时候,我们一本正经的向大家介绍了天文学的研究对象,研究方法和一些重要的研究分支。但这些可能对不同专业的同学来讲都不是重点,重点是希望同学们对什么是天文学?天文学是干什么的?怎样研究天文学以及你心目中的天文学以前是什么样的?现在是什么样的等等等等。在心中有一个不同以往的或者说更新的感性认识。

1.2 史前天文学

没有正式了解天文学的内容之前,(相信现在仍有)很多同学对很多史前文明的种种神奇神秘的自然的或者说不清的遗迹、事件都非常的感兴趣。那么,在和天文相关的史前天文学部分,我们重点解史前天文学的特点或者说规律,那就是它一定是和人类的生产生活息息相关,是自然天象与人类活动主观联系的一种结果,其目的也一定是为了认识所处的宇宙。或许史前天文活动的科学动机不够纯粹,是史前原始宇宙观懵懂模糊的根源之一。

1.3 古代天文学史

我们四大文明古国为主线介绍了古代天文学的发展。比如古巴比伦文明中关于天球的概念划分,以及对圆周的划分星期设定,古埃及文明的历法和天狼星运动规律等等。特别是古代中国天文学的发展,可分体系形成、繁荣发展、逐渐没落和中西融合四个不同的阶段,在不同的阶段都涌现出了大量的科学家,他们不仅制定了相当精确的历法、记录了很多天象,还制造了很多的古天文仪器。他们的研究精神,现在仍然值得学习。

1.4 近现代天文学

我们知道近现代天文学是在西方古希腊天文学基础之上逐渐发展演变而来。西方特别是十六、十七世纪欧洲航海业的发展推动了天文的发展。对真理的探求一遍遍刷新人们的宇宙观,从柏拉图到哥白尼,从哈雷到赫歇尔再到哈勃,西方人善于逻辑推演和定量计算的天文学逐渐也传到中国。今天人们对宇宙观察和研究越来越广、越来越深,天上地下都有各种人类肉眼的眼神,一刻不停的凝视着这个宇宙。现代天文学已经发展成为一个全波段观测、多学科交叉的基础刻。

2.1 & 2.2 时空的计量

如果想对这个宇宙认识的更加深邃,我们必须具有一定的知识储备,数学就是一个重要的研究工具。认识这个“世界”,也就是对天空中星星的位置和运动以及他们的各种物理性质进行准确的计量,我们不近要有天球的概念和坐标系的基本知识,我们更要有像牛顿、爱因斯坦式一样创新的思考方式,有时候怎么想比怎么干还重要。

2.3 历法和二十四节气

当代中国对科学知识的普及力度远大于传统文化。二十四节气,是中国传统历法中的闪光点,也是人类农耕文明的瑰宝。其本质仍为地球自转、公转等自然所导致的世时、物候和人事之间的规律性总结,已经融入社会文化的发展。201611月,二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践,成功入选《人类非物质文化遗产代表作名录》,二十四节气还被国际气象界誉为“中国第五大发明”。

3.1 行星天文学

太阳系有很多行星,人们对行星的认识也较为深刻,不仅它们的轨道、内部结构、大气、磁场知之甚多,甚至是登录其表面进行勘探研究,可以说行星是人们非常感兴趣的天体。但什么是行星,也就是行星的定义从来就不可能一成不变。这似乎是矛盾的,但不完美的又似乎是绝对正确的。人们关于行星人的越多,发现自己知道越少,太阳系之外的宇宙让地球这样的行星变得如沧海一粟。

3.2 恒星天文学

恒星是人们在夜空中看到的最多的单个天体,正像卡尔萨根所预言的一样,天空中有多大千亿的千亿颗恒星,这还只是粗略的估计就。关于恒星的形成假说,正如行星的形成假说一样(事实上人们往往认为行星的形成在恒星之后),就像是一个在不停吞噬着物质的大雪球,越来越大,知道变成所谓的“恒星”,然后根据内部物质的消耗和向外耗散能量(内部结构和能量供给问题),横向在赫罗图(恒星演化学)上的位置也会发生变化。抛开恒星的视差、位置、自行、星等、色指数、光谱型、光度级和视向速度等专业性概念,恒星也像是一个有生命的个体。

3.3 星系天文学

如果把恒星必成是单个鲜活的生命,那么星系则可以成为是一个说大也大说小也小的社会,不同的星系就像是不同的社会。人们当然想知道它们运作的全部内在规律,比如活动星系核、黑洞到底是怎么一回事,这直接关系到人们的基本宇宙观,相对论和量子引力至今没能使普罗大众明白多重宇宙该怎样描绘、它们又是怎么诞生和演化的。现实就是还有很多的宇宙秘密等着人们去研究,去揭示。

4.1 认识星空

假如前面的内容“欺骗”了你,那么你只是认识到了天文学枯燥的一面,而认识星空则一定会是你感兴趣的一个部分。龙抬头可能偶而会让你回忆起来中国古代的星宫、星宿,但是如果你对古诗词也像对天文学一样,那么你一定不能忘了春季大圆弧、银河两岸的牛郎和织女、秋季的大天马还有冬季的猎户座,你是不是瞬间觉得参宿四、南车二等这样的名字熟悉了一些?其实星空能告诉我们的远不止这些。

4.2 天文望远镜

因为“你”是我的眼,让我看清这个宇宙。天文望远镜的结构和原理可能是那么简单,中学就学完了光的反射、折射、衍射和干涉。但很多时候我们分不清光究竟是一种电磁波还是一团不断波动的光子。就像我们了解了折射式、反射式以及折返式天文望远镜的原理,却依然一颗不停的改进发展不同的望远镜,从地表到太空再到月球、火星。可以毫不夸张地说,没有望远镜这颗眼人类也许根本看不清这个宇宙,而你们想看到宇宙的尽头。