[理學(xué)]天文學(xué)W02緒論.ppt

,天文學(xué)的研究對(duì)象和特點(diǎn),Astronomy -Star + Law,是研究宇宙的科學(xué),四方上下曰宇， 往古來(lái)今曰宙。 淮南子,宇宙包含了所有的空間、時(shí)間、物質(zhì)和能量。,行星層次： 地球、其它七大行星，小行星、彗星、隕星 恒星層次： 太陽(yáng)及其它恒星 星系層次： 銀河系、河外星系、類(lèi)星體、星系群、星系團(tuán) 宇宙整體,1,地球是一顆行星，盡管在其核心和海洋里有一些液體，大氣層有一些氣體，但其主要成分是固體。,讓我們?cè)倩貋?lái)看看地球,2,太陽(yáng)是一顆恒星，一個(gè)非常熱的氣體球。比地球大許多倍，太陽(yáng)在其自引力作用下凝聚在一起。.,3,銀河系,約有3000億顆恒星，還有許多變星、致密天體、星云無(wú)數(shù)的星際物質(zhì)和暗物質(zhì)。銀河系內(nèi)所有成員都在圍繞銀河系的中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還在向麒麟座的方向飛去。它是一個(gè)普通星系。,4,哈勃超深空： 2003年到2004年期間總共觀測(cè)了近16天； 1300萬(wàn)分之一的天空面積； 圖中有10000個(gè)星系！,5,1處于柯伊伯帶，這個(gè)區(qū)域一直是太陽(yáng)系小行星和彗星誕生的地方。 2天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)柯伊伯帶有更多圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的大天體 。,矮行星,6,走的最遠(yuǎn)的人造物體：旅行者1號(hào)和2號(hào) (Voyager 1 and 2, 1977年發(fā)射),7,走到哪了？,2012年3月, Voyager 1 離太陽(yáng)是179億公里 (119.9 個(gè)天文單位) ，而 Voyager 2 距離太陽(yáng)是 147 億公里 (98.3個(gè)天文單位)。,能量足夠支撐飛到2020年。然后，就沒(méi)有然后了。,8,時(shí)間跨度：從過(guò)去到將來(lái),向前：太陽(yáng)的過(guò)去、大爆炸、時(shí)間的起點(diǎn) 向后：太陽(yáng)的演化、宇宙的未來(lái),9,時(shí) 間 宇 宙 年 齡 有 多 大 ？ 和 人 類(lèi) 的 年 歲 相 比 又 相 差 多 少 ？,10,天文學(xué)： 遠(yuǎn)在天邊而又近在眼前的學(xué)科,“Far Away, So Close” 宇宙大的無(wú)法想象，其他星球遙不可及，但是跟我們每個(gè)人的日常生活乃至人體本身都是密切相關(guān)的。 晝夜更替，四季變化 歷法,“The Star in You!” 我們體內(nèi)的絕大部分化學(xué)元素都是來(lái)自于幾十億年前的恒星演化。,11,太陽(yáng)活動(dòng)有周期性（11年），前兩年曾經(jīng)一度十分“懶惰”。 太陽(yáng)的劇烈活動(dòng)可能對(duì)人造衛(wèi)星和地面通訊造成影響。,12,節(jié)目預(yù)告：木星上也有極光！,Aurora, Colorado,13,天文學(xué)研究的基礎(chǔ)觀測(cè)（觀察和測(cè)量）,天文觀測(cè)是一種“被動(dòng)”的試驗(yàn) 觀測(cè)理論觀測(cè) 距離極遠(yuǎn) 時(shí)標(biāo)極長(zhǎng) 物理?xiàng)l件極端復(fù)雜（溫度、密度、壓強(qiáng)、磁場(chǎng)）,14,天文觀測(cè)手段：充分利用整個(gè)電磁波譜,15,16,不同波段望遠(yuǎn)鏡看到的太陽(yáng),光學(xué),紫外,X射線(xiàn),射電,17,不同波段望遠(yuǎn)鏡看到的宇宙,射電,光學(xué),X射線(xiàn),伽瑪射線(xiàn),18,20世紀(jì)60年代四大發(fā)現(xiàn)： 類(lèi)星體，脈沖星， 微波背景輻射，星際分子。 兩大基本理論： 恒星結(jié)構(gòu)和演化理論、宇宙大爆炸模型 全電磁波段天文學(xué): 從可見(jiàn)光拓展到全電磁波段,類(lèi)星體是20世紀(jì)60年代天文學(xué)的“四大發(fā)現(xiàn)”之一。這種天體在一般光學(xué)觀測(cè)中只是一個(gè)光點(diǎn)，類(lèi)似恒星。然而在分光觀測(cè)中，它的譜線(xiàn)具有很大的紅移，又不像恒星，因此稱(chēng)它為類(lèi)星體(quasar)（quasi stellar object）。 1993年底，已確認(rèn)7, 383個(gè)類(lèi)星體。 2002年的星表列出23,760顆類(lèi)星體。 現(xiàn)今觀測(cè)到紅移最大 的是 Z=7.1,脈沖星的發(fā)現(xiàn)曾轟動(dòng)世界。1967年英國(guó)天文學(xué)家休伊什（A.Hewish）教授和他的研究生J.貝爾女士一起發(fā)現(xiàn)了脈沖星，找到了物理學(xué)家30多年前預(yù)言的中子星。1974年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 1974年，美國(guó)天文學(xué)家泰勒（H. Tayler）和他的研究生赫爾斯（Hulse）發(fā)現(xiàn)射電脈沖雙星，爾后驗(yàn)證了引力輻射。愛(ài)因斯坦預(yù)言的引力輻射終于在半個(gè)多世紀(jì)以后得到了第一例驗(yàn)證。1993年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 脈沖星的研究獲兩次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。,宇宙微波背景輻射,1. 發(fā)現(xiàn) Gamov, Alpher和Herman 預(yù)言5-50K的宇宙大爆炸的殘余背景輻射；1964年Dicke, Peebles, Roll和Wilkinson計(jì)算得到背景輻射為溫度10 K的黑體輻射。 1965年P(guān)enzias彭齊亞斯和Wilson威爾遜在7.35厘米波長(zhǎng)（4080兆赫）發(fā)現(xiàn)宇宙背景中存在溫度為3.5 K、各向同性的黑體輻射。 它被證實(shí)為宇宙微波背景輻射 (Cosmic Microwave Background) 目前值：2.725 K,星際分子：1963年，美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)星際羥(qiang)基分子（OH），此后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大量星際有機(jī)分子。到90年代末，已發(fā)現(xiàn)了120多種，而且許多都是很復(fù)雜的有機(jī)分子， 少數(shù)分子是地球上很難 找到的或者根本找不到的。 星際分子的發(fā)現(xiàn)有助于 人類(lèi)對(duì)星云特性的深入 了解，可以幫助揭開(kāi)生命 起源的奧秘。 星際分子C2S是在金牛座 黑暗星云,伽馬射線(xiàn)暴 (Gamma Ray Burst),24,宇宙中能量極大的爆發(fā)現(xiàn)象！ 能量高達(dá)1052 erg/s！,分子云 原恒星 恒星,熱核聚變：氫燃燒,4 1H 4He,Raymond Davis： 2002年諾貝爾物理獎(jiǎng),Hans Bethe： 1967年諾貝爾物理獎(jiǎng),氦燃燒,原子核的穩(wěn)定性,Fe56是最穩(wěn)定的原子核,聚變反應(yīng),裂變反應(yīng),宇宙的最不可理解之處在于它是可以理解的。 -愛(ài)因斯坦 在我看來(lái)，不利用廣義相對(duì)論，人們不可能從理論上得到任何宇宙學(xué)上的可信的結(jié)果。 -愛(ài)因斯坦 應(yīng)當(dāng)相信的是觀測(cè)而不是理論，理論之可信也只是在被觀測(cè)所證實(shí)的限度內(nèi)。 -亞里士多德,現(xiàn)代宇宙學(xué),在國(guó)家天文臺(tái)制訂的創(chuàng)新2020計(jì)劃中，也提出了“兩暗一黑三起源” （暗物質(zhì)、暗能量、黑洞、宇宙起源、天體起源、生命起源）的