天文學(xué)發(fā)展簡介課件

1、天文學(xué)發(fā)展簡史楊曉云目錄天文學(xué)簡介世界天文學(xué)史研究對象和領(lǐng)域天文學(xué)的研究方法與手段古代埃及與天文學(xué)古典天文學(xué)的高峰：希臘化時代天文學(xué)結(jié)語 天文學(xué)簡介實用天文學(xué) 銀河系英仙臂與太陽的距離約6360光年天文學(xué)簡介天文學(xué)是研究宇宙空間天體、宇宙的結(jié)構(gòu)和發(fā)展的學(xué)科。內(nèi)容包括天體的構(gòu)造、性質(zhì)和運行規(guī)律等。主要通過觀測天體發(fā)射到地球的輻射，發(fā)現(xiàn)并測量它們的位置、探索它們的運動規(guī)律、研究它們的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、能量來源及其演化規(guī)律。天文學(xué)家的任務(wù)就是解釋我們在夜空中所看到的各種天體。天文學(xué)是一門古老的科學(xué)，自有人類文明史以來，天文學(xué)就有重要的地位。天文學(xué)簡介隨著人類社會的發(fā)展，天文學(xué)的研究對象從

2、太陽系發(fā)展到整個宇宙?，F(xiàn)在天文學(xué)按研究方法分類已形成天體測量學(xué)、天體力學(xué)和天體物理學(xué)三大分支學(xué)科。按觀測手段分類已形成光學(xué)天文學(xué)、射電天文學(xué)和空間天文學(xué)幾個分支學(xué)科。 天文學(xué)簡介牛頓力學(xué)的出現(xiàn)，核能的發(fā)現(xiàn)等對人類文明起重要作用的事件都和天文研究有密切的聯(lián)系。當前，對高能天體物理、致密星和宇宙演化的研究，極大地推動了現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展。對太陽和太陽系天體包括地球和人造衛(wèi)星的研究在航天、測地、通訊導(dǎo)航等部門中有許多應(yīng)用?！碧煳膶W(xué)簡介天文起源于古代人類時令的獲得和占卜活動。是以觀察及解釋天體的物質(zhì)狀況及事件為主的學(xué)科。主要研究天體的分布、運動、位置、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)及起源和演化。在古代，天文學(xué)還與

3、歷法的制定有不可分割的關(guān)系。天文學(xué)與其他自然科學(xué)不同之處在于，天文學(xué)的實驗方法是觀測，通過觀測來收集天體的各種信息。因而對觀測方法和觀測手段的研究，是天文學(xué)家努力研究的一個方向。天文學(xué)的發(fā)展歷程象征著人類文明的成果與輝煌! 天文學(xué)歷史蘇頌新儀象法要蘇頌新儀象法要蘇頌在宋元祐間研制的渾天儀象是我國自秦以來一座結(jié)構(gòu)最為精巧、觀察最為精密的天文儀品，是中華民族在古代天文研究史上的一項偉大成果，他所撰寫的新儀象法要是一部集天文學(xué)、機械制造學(xué)等方面有著杰出成就、具有世界重大影響的科技著作，曾為世界科技發(fā)展作出了不可估量的進步作用。 唐代天文學(xué)家一行組織了中國歷史上第一次天文大地測量 唐代天文學(xué)家一行組織

4、了中國歷史上第一次天文大地測量 一千二百多年以前，在我國唐代玄宗開元年間（公園713-741），著名天文學(xué)家張遂（僧一行），主持進行了一次大規(guī)模的天文大地測量工作。這次測量，不僅對我國的時間歷法工作的發(fā)展起了十分重要的作用，更有意思的是它用實測的材料，否定了歷史上傳統(tǒng)的“日影一寸，地差千里”的錯誤理論，提供了相當精確的地球子午線一度弧的長度，為人們正確認識地球做出了重要的貢獻。記錄新星的甲骨片兩漢時期帛書彗星圖 兩漢時期帛書彗星圖中國對彗星的觀測和研究已有四千多年歷史，擁有世界上最早、最完整的彗星記錄。我國古代稱彗星為“星孛”，春秋上記錄了魯文公十四年（公元前613年）出現(xiàn)的彗星：“秋七月，有

5、星孛入于北斗?！边@是關(guān)于哈雷彗星的最早記錄。哈雷彗星是一顆周期彗星，每76年出現(xiàn)一次，從魯文公十 四年開始到清代宣統(tǒng)二年（公元1910年）止，哈雷彗星出現(xiàn)過31次，每次出現(xiàn)，我國都有詳細的記錄。登封觀星臺在河南登封，建于元朝初年，是中國現(xiàn)存最早的天文臺 登封觀星臺在河南登封，建于元朝初年，是中國現(xiàn)存最早的天文臺河南登封觀星臺是中國古代的天文觀測臺，位于河南省登封縣城東南15公里，始建于元朝初年（公元1279年前后），是中國現(xiàn)存最早的古天文臺建筑，也是世界上重要的天文古跡之一。 觀星臺的用途相當于測量日影的圭表。它那高高聳立的城樓式建筑相當于一根直立于地面上的竿子，臺下正北方的“長堤”則是一把用

6、來度量日影長度的“量天尺”。 天體儀公元1673年造，陳列于北京古觀象臺 天體儀，古稱“渾象”，是我國古代一種用于演示天象的儀器。它可以用來直觀、形象地了解日、月、星辰的相互位置和運動規(guī)律，可以說天體儀是現(xiàn)代天球儀的直接祖先。北京古觀象臺上安置的天體儀，是我國現(xiàn)存最早的天體儀，制于清康熙年間，重3850公斤。赤道經(jīng)緯儀赤道經(jīng)緯儀是清朝制造的八件大型銅鑄天文儀器之一，也是我國重要的古天文觀測儀器。1673年制成，重達2720千克，至今仍完好地保存在北京古觀象臺的觀測平臺上。黃道經(jīng)緯儀 黃道經(jīng)緯儀是清朝制造的八件大型銅鑄天文儀器之一，也是我國重要的古天文觀測儀器。1673年制成，重達2752千克，

7、至今仍完好地保存在北京古觀象臺的觀測平臺上。 紀限儀 紀限儀又稱距度儀，是清朝制造的八件大型銅鑄天文儀器之一，是中國古代用于測量60度角以內(nèi)的任意兩天體的角距離的天文儀器，于1673年（也即是康熙十二年）鑄成，重達802千克。 現(xiàn)存于北京古觀象臺的觀測平臺上。在中國清朝前沒有建造過這種儀器。紀限儀的使用豐富了中國古代天文觀測的內(nèi)容。 象限儀 現(xiàn)存于北京古觀象臺的象限儀制造于1673年，它又被叫做地平緯儀，是專門測量天體地平高度的觀測儀器。 所謂“地平高度”，就是觀測者到某顆星星的視線與地平面的夾角。在天文學(xué)上，這一角度叫做“天體地平高度”。地平經(jīng)儀公元1673年造 地平經(jīng)儀是我國古代的一種天文

8、觀測儀器。重量達到811千克，公元1673年（清康熙十二年）制成， 現(xiàn)存于北京古觀象臺。 地平經(jīng)儀主要用于測量天體的地平方位角。一用蒙文標注的星圖, 圖為星圖拓片 北京天文館天文學(xué)歷史 發(fā)明了望遠鏡以后，天文學(xué)家就能夠更清楚的觀察恒星和行星了。意大利科學(xué)家伽利略，就是最早使用望遠鏡研究太空的人之一。 絕大多數(shù)望遠鏡是安放在地球上的，但也有些望遠鏡被放置在太空中，沿著軌道運轉(zhuǎn)，如哈勃太空望遠鏡?，F(xiàn)在，天文學(xué)家還能夠通過發(fā)射的航天探測器來了解某些太空信息。 天文學(xué)發(fā)展歷史古代的天文學(xué)家通過觀測太陽、月球和其他一些天體及天象，確定了時間、方向和歷法。這也是天體測量學(xué)的開端。如果從人類觀測天體，記錄天

9、象算起，天文學(xué)的歷史至少已經(jīng)有5、6千年了。天文學(xué)在人類早期的文明史中，占有非常重要的地位。埃及的金字塔、歐洲的巨石陣都是很著名的史前天文遺址。 天文學(xué)發(fā)展歷史2世紀時，古希臘天文學(xué)家托勒密提出的地心說統(tǒng)治了西方對宇宙的認識長達1000多年。直到16世紀，波蘭天文學(xué)家哥白尼才提出了新的宇宙體系的理論日心說。到了1610年，意大利天文學(xué)家伽利略獨立制造折射望遠鏡，首次以望遠鏡看到了太陽黑子、月球表面和一些行星的表面和盈虧。在同時代，牛頓創(chuàng)立牛頓力學(xué)使天文學(xué)出現(xiàn)了一個新的分支學(xué)科天體力學(xué)。天文學(xué)發(fā)展歷史 天體力學(xué)誕生使天文學(xué)從單純描述天體的幾何關(guān)系和運動狀況進入到研究天體之間的相互作用和造成天體運

10、動的原因的新階段，在天文學(xué)的發(fā)展歷史上，是一次巨大的飛躍。天文學(xué)發(fā)展歷史19世紀中葉天體攝影和分光技術(shù)的發(fā)明，使天文學(xué)家可以進一步深入地研究天體的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、運動狀態(tài)和演化規(guī)律，從而更加深入到問題本質(zhì)，從而也產(chǎn)生了一門新的分支學(xué)科天體物理學(xué)。這又是天文學(xué)的一次重大飛躍。 20世紀50年代，射電望遠鏡開始應(yīng)用。到了20世紀60年代，取得了稱為“天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)”的成就：微波背景輻射、脈沖星、類星體和星際有機分子。 天文學(xué) 研究對象和領(lǐng)域 研究對象和領(lǐng)域天文學(xué)的研究對象是各種天體。地球也是一個天體，因此作為一個整體的地球也是天文學(xué)的研究對象之一。最初，古人觀察太陽、月球和天空中的星星來確定時

11、間、方向和歷法，并記錄天象。 研究對象和領(lǐng)域隨著天文學(xué)的發(fā)展，人類的探測范圍到達了距地球約100億光年的距離，根據(jù)尺度和規(guī)模，天文學(xué)的研究對象可以分為：行星層次 : 包括行星系中的行星、圍繞行星旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星和大量的小天體，如小行星、彗星、流星體以及行星際物質(zhì)等。太陽系是目前能夠直接觀測的唯一的行星系。但是宇宙中存在著無數(shù)像太陽系這樣的行星系統(tǒng)。 。 研究對象和領(lǐng)域恒星層次 : 現(xiàn)在人們已經(jīng)觀測到了億萬個恒星，太陽只是無數(shù)恒星中很普通的一顆。星系層次 : 人類所處的太陽系只是處于由無數(shù)恒星組成的銀河系中的一隅。而銀河系也只是一個普通的星系，除了銀河系以外，還存在著許多的河外星系。星系又進一步組成了

12、更大的天體系統(tǒng)，星系群、星系團和超星系團。 研究對象和領(lǐng)域整個宇宙 : 一些天文學(xué)家提出了比超星系團還高一級的總星系。按照現(xiàn)在的理解，總星系就是目前人類所能觀測到的宇宙的范圍，半徑超過了100億光年。 在天文學(xué)研究中最熱門、也是最難令人信服的課題之一就是關(guān)于宇宙起源與未來的研究。 天文學(xué)的研究方法與手段天文學(xué)的研究方法與手段 天文學(xué)研究的對象有極大的尺度，極長的時間，極端的物理特性，因而地面試驗室很難模擬。因此天文學(xué)的研究方法主要依靠觀測。由于地球大氣對紫外輻射、X射線和射線不透明，因此許多太空探測方法和手段相繼出現(xiàn)，例如氣球、火箭、人造衛(wèi)星和航天器等。 天文學(xué)的研究方法與手段 天文學(xué)的理論常

13、常由于觀測信息的不足，天文學(xué)家經(jīng)常會提出許多假說來解釋一些天文現(xiàn)象。然后再根據(jù)新的觀測結(jié)果，對原來的理論進行修改或者用新的理論來代替。這也是天文學(xué)不同于其他許多自然科學(xué)的地方。 古代埃及與天文學(xué)古代埃及與天文學(xué) 馬克思說：“計算尼羅河水漲落期的需要，產(chǎn)生了埃及的天文學(xué)?！边@就是說，天文學(xué)知識的產(chǎn)生來自于對自然界的觀察。古埃及人發(fā)現(xiàn)三角洲地區(qū)尼羅河漲水與太陽、天狼星在地平線上升時同時發(fā)生,他們把這樣的現(xiàn)象兩次發(fā)生之間的時間定為一年，共365天。把全年分成12個月，每月30天，余下的5天作為節(jié)日之用；古代埃及與天文學(xué) 埃及人把晝和夜各分成12個部分，每個部分為日出到日落或日落到日出的時間的1/12

14、。埃及人用石碗滴漏計算時間，石碗底部有個小口，水滴以固定的比率從碗中漏出。石碗標有各種記號用以標志各種不同季節(jié)的小時。 古埃及人關(guān)于星的研究與知識累積起源于遠古時代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。在古埃及的文獻中，既沒有數(shù)理儀器的記述，也沒有日食、月食或其他天體現(xiàn)象的任何觀察的記錄。 古代埃及與天文學(xué) 羅馬的儒略歷就是儒略愷撒（JCaesar）采用古埃及的太陽歷加閏年而成的.中世紀羅馬教皇格列高利（Gregory） 對儒略歷加以改革，成為今日公認的世界性公歷。在這一方面，同樣可以看到古埃及人的重大貢獻。 古典天文學(xué)的高峰：希臘化時代天文學(xué) 希臘化時代天文學(xué)在希臘化時代之初（前4世紀），發(fā)生了古代版的“地理大發(fā)

15、現(xiàn)”。畢特阿斯繞過不列顛諸島駛向北冰洋邊緣；漢諾航行到了非洲西岸；亞歷山大進軍印度。隨著視野的擴大和知識的增進，地球是一個球體已成為科學(xué)界共識，?？伺诉_斯(Ecphantus)觀察到晝夜長短隨緯度不同，進而提出地球在宇宙中央繞地軸自轉(zhuǎn)。希臘化時代天文學(xué)四大天文學(xué)家中的第一個阿里斯塔克（前310年-前230年）就是這方面的先驅(qū)之一。在他的論太陽和月球的大小和距離一書中，他利用前人阿納克薩哥拉對月相的解釋，巧妙地用幾何學(xué)原理來解決這個問題。當時尚未建立三角學(xué)，但他通過幾何推理仍得出了完全正確的方法。希臘化時代天文學(xué)他得到一個重要結(jié)論：太陽的直徑遠大于地球（至少是7倍）。這對當時人的觀念是很大的沖擊

16、。據(jù)阿基米德的記載，阿里斯塔克因而明確提出了日心說：“恒星與太陽是不動的，地球沿著一個圓周的周邊繞太陽運動，太陽則在軌道的中心”。希臘化時代天文學(xué)阿里斯塔克的日心說是走在時代前面太遠了，以至于連阿基米德都反對，只有等哥白尼來重新提出。當時普遍流行的學(xué)說仍是越來越完善的地心說體系。而更精確地測定地球大小和日地距離的是埃拉托色尼(Eratoshtenes，前273年-前192年)。 希臘化時代天文學(xué)埃拉托色尼不但是四大天文學(xué)家之一，還長期擔(dān)任亞歷山大里亞圖書館館長，且多才多藝，同時也是“地理學(xué)之父”。晚年由于雙目失明不能閱讀，絕食自盡。他認為地球是回轉(zhuǎn)橢圓體，通過估算近似處于同一子午線上的兩個地方

17、的緯度和距離，測算地球的球面大圓周長（赤道長度）。他測算出的日地距離 - 1.495億公里 - 也和現(xiàn)代數(shù)值驚人的接近。希臘化時代天文學(xué)最后兩位，喜帕恰斯(Hipparchus)和托勒密。他們分別是（平面和球面）三角學(xué)的創(chuàng)立者和發(fā)展者。喜帕恰斯發(fā)明了一種普遍方法，來解答一切將幾何中的兩類不同量度 - 長度和角度聯(lián)系起來的問題，這就是三角學(xué)。他并且提出了弧度的概念，制作了第一張弧表，進而研究了球面三角（球面三角形的三角之和不等于），并指出了如何測量地球上各點的經(jīng)緯度來確定其位置。而托勒密改進了三角學(xué)，并強調(diào)要把工作建立在“算術(shù)和幾何學(xué)的無可爭論的方法”之上；他進一步堅持，在測繪地圖時必須先正確測量經(jīng)緯度。 希臘化時代天文學(xué)喜帕恰斯在公元前160年至前127年之間，先后在羅德島和亞歷山大里亞工作，人稱天文學(xué)之父。 他測得月地距離為地球直徑的33又2/3倍，月球直徑為地球的1/3。他還繪制了包含1080個恒星及其相對位置的星表，并在這個過程中