1、基础天文学概论知识要点天文学概论复习【绪论】1. 什么是天文学：是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。容包括天体的构造、性质和运行规律等。2. 天文学的三个分支学科：天体测量学、天体力学、天文物理学3. 天文和气象的区别：大气层外vs大气层4. 天文学观测波段：光学波段；射电波段；射线、射线波段；紫外线、红外线波段5. 20世纪天体物理学成就：两大基本理论：恒星演化和宇宙大爆炸模型全波段天文学、中微子天文学20世纪60年代的四大发现：脉冲星、类天体、微波背景辐射、星际分子【星空划分与运转】1. 星座的概念：一种具有特征并容易记忆的恒星在天空投影的图案所在天区2. 星座与星官的区别：星座有
2、边界，恒星数目不确定；星官无边界，恒星数目确定3. 中国古代的三垣四象二十八宿三垣：紫薇垣、太微垣、天市垣四象：北方玄武、南方朱雀、西方白虎、苍龙二十八宿：月亮每晚停留在一宿4. 全天88个星座，北天29，黄道12，南天475. 寻找北极星的两种方法北斗七星勺头两颗星延长五倍即为北极星仙后座勺口开口方向延长开口宽度的两倍即为北极星6. 北斗七星的斗柄方向与四季关系春夏秋冬东南西北7. 四季星空典型的代表星座：春夜大熊追小熊：狮子座、牧夫座、室女座夏夜牛郎会织女：天鹅座（天津四）、天琴座（织女星）、天鹰座（牛郎星）秋夜仙女拜仙后：飞马座、仙女座、英仙座冬夜猎户会金牛：猎户座【天球与天球坐标系】1
3、. 天球的概念与特点：概念：以任意点为球心，任意长为半径，为研究天体的位置和运动而引进的一个与人们直观感觉相符的假想圆球。特点：天球中心任意选取；天球半径任意选取；天体在天球上的位置只反映天体视方向上的投影；天球上任意两天体的距离用角距表示；地面上不同点看同一天体视线方向是相互平行的2. 北天极的高度等于当地的地理纬度3. 天球上的基本点、圈：天极与天赤道、天顶天底真地平、天子午圈、卯酉圈、四方点、黄道和黄极、二分点二至点、天极在天球上的位置4. 四个天球坐标系：基本点、圈，两个坐标，如何度量5. 不同纬度处的天体周日视运动：都是等于或平行于天赤道的小圆永不上升和永不下落天体：（90-）vs-
4、（90-）天体的中天：天极以南（北）过天子午圈6. 天体上、下中天时天顶距或地平高度的计算：上中天：Z=|-|下中天：Z=（90-）+（90-）太阳中天时的高度：Z=-7. 太阳的周年视运动：春分点：=0h =0夏至点：=6h =23.5秋分点：=12h =0冬至点：=18h =-23.5 【时间和历法】1. 什么是时间：是物质运动过程中的一种标记，它建立在物质运动和变化的基础上2. 时间计量系统建立的基础和要求：基础：观测物体的运动要求：作为时间计量标准的物体运动要求要具有周期性、复观性和可测性3. 三种时间计量系统：定义标准时间单位转化关系起始点恒星时以春分点的周日视运动为依据建立的时间系
5、统春分点ss=tr=+t上中天真太阳时以太阳视圆面中心的周日视运动为依据建立的时间系统真太阳mmo=to+12h下中天平太阳时以平太阳的周日视运动为依据建立的时间系统平太阳mm=tm+12h下中天4. 真太阳时比恒星时每日约长4分钟5. 真太阳时的缺陷：太阳在黄道上运动不均匀；黄赤交角存在使得投影在赤道上的太阳时角变化也不均匀。真太阳时与平太阳时的关系：=to-tm（真太阳的时角与平太阳的时角之差）6. 地方时：以本地的子午面为起算平面，根据任意量时天体所确定的时间。在同一计时系统，任意两地同一瞬间测得的地方时之差，在数值上等于这两地的地方经度之差。A-B=mA-mB=sA-sB世界时： 以本
6、初子午线为标准的地方平时为世界时，用字母UT表示。（=0） 其他地方时：m=UT+-（向东+，向西-）区时：将全球分为24个时区，每区跨经度15，各区把中央经线的地方时作为本区统一使用的标准时这样的区域称为时区；这样的时间称为区时。Th=UT+-Nh我国横跨五个时区，统一采用东八时区的区时（东京120）国际日期变更线：太平洋中经度180线。日界线东西两侧是东12时区与西12时区重合的区域，时分秒相同，但是日期相差一天。由西向东每过一个时区，就要增加一小时。由西向东越过日界线，日期减一天；由东向西越过日界线，日期增加一天。7. 天体位置的估计：s = + t= + t 8. 时间计量工作的三项容
7、：测时、守时、授时9. 历法：概念：推算年月日的时间长度并协调他们之间的关系，以制定一定的时间序列的法则。要素：年、月、日本质：使历年的平均长度逐渐接近回归年长度的历史10. 制历的基本原则：尽可能准确反映天文客观规律的历法才能正确的反应天象和四季变化日历要简单、明了、易记，宁可牺牲精度以满足简单有通用性，为广区所接受11. 历法的三种类型：基础类别定义规定置闰规则回历月亮的圆缺盈亏太阴历以朔望月为基础每年12月，大月30天，小月29天30年加11个闰日，闰日加在闰年最后一天。公历太阳的周年视运动太阳历以回归年为基础1、3、5、7、8、10、12为大月，4、6、9、11为小月，2月28或29天
8、400年97闰日，闰日加在2月最后一天农历以朔望月作为月的单位，而取历年平均长度接近回归年的阴阳合历阴阳历以朔望月为基础大月30天，小月29天。依实际天象推算。无中气的月份为闰月。19年7闰月，无中气的月份为闰月1朔望月=29.5306日 1回归年=365.2422日【天文望远镜】1. 人们获取天体信息的主要渠道：电磁辐射 宇宙射线 中微子 引力波2. 大气窗口：地面观测到的只是在大气“窗口”波段围的天体辐射。 光学窗口：波长300nm780nm 射电窗口：波长从1nm20m，但毫米波有水汽与二氧化碳的一些吸收带此外，在红外波段出了些水汽和二氧化碳的吸收带外还有几个小窗口3. 望远镜的作用：能
9、接收到来自天体的微弱辐射（高灵敏度）；能看清天体的细节（高空间分辨率）4. 光学望远镜的结构：光学系统、机械装置、电控设备三部分5. 光学望远镜的三种类型和各自的优缺点目镜物镜优点缺点折射望远镜复合透镜透镜焦距长，底片比例尺大，对镜筒弯曲变形不敏感。适合天体测量工作残余色差，对紫外红外吸收厉害，昂贵，镜筒过长反射望远镜反射镜口径大，完全无色差，可获得高质量天体的像和光谱。适合天体物理工作。视场太小，有散射光影响，有挡光而减少天体辐射，易氧化折反射望远镜透镜+反射镜光力强，视场大，像差小。适合研究有视面天体。改正镜磨制困难6. 机械装置按转轴方向的不同通常采用地平式和赤道式两类。(1)赤道装置最
10、大的特点是可以很方便的实现天体的周日视运动。望远镜跟踪天体时，只是赤经轴运动而赤纬轴不动；(2)地平装置优点是重力对称，结构紧凑，造价较低，口径可以做得大，圆顶随动控制简单。缺点为焦点是旋转的，并且在天顶处有一不能跟踪的盲区。 7. 光学望眼镜的六个性能指标： 有效口径：指物镜的有效直径。物镜收集星光的能力。望远镜的口径越大，聚光本领就越强。 相对口径（光力）：A=。倒数称为焦比。物镜所延展天体像的亮度跟其相对口径的平方成正比，观测暗的延展天体应用相对口径大的望远镜。 分辨本领：=。目观视测最敏感波长为0.55微米，黑白照相最敏感波长为0.22微米。 放大率与底片比例尺：G=底片中央每1mm所
11、对应的星空角距为底片比例尺。 视场：物镜光轴附近区域对应的星空角径。 贯穿本领：望远镜可观测到天顶处最暗恒星的极限星等来表示。mv=2.1+5lgD8. 美国四大空间望远镜【太阳系】1. 太阳系包含的主要成员：太阳；行星及其卫星：八大行星：水金地火木土矮行星：冥王星、谷神星、阅神星 太阳系小天体：小行星、彗星、流星陨星2. 行星、矮行星的判据绕日运行近似球体轨道清空行星矮行星太阳系小天体3. 太阳的整体特征：G2型恒星直径180万公里（地球的109万倍）质量21030kg（地球的33万倍）表面5800K，部1500万度以上距离地球1AU光度：3.8261026W自转周期：2637天，较差自转太
12、阳倾角：7104. 太阳的结构：太阳大气和部结构 太阳大气： 太阳风：极光有关，太阳日冕层高能粒子流喷发 日冕：太阳大气最外层 过渡区：只能在太空中用紫外线望远镜看见“转换作用” 色球：常爆发耀斑、日珥 光球：我们接收到的太谱实际上是光球层的光谱太阳部：对流区：能量以对流的形式向外辐射 辐射区：已辐射的形式向外传播热量，最后以可见光的形式向外辐射 核心区：是太阳的产能区，在这里进行热核反应，生成中微子和太阳辐射5. 光球临边昏暗现象： 太阳圆面的亮度从中心到边缘逐渐减弱，尤其是边缘部分减弱更严重（原因：光球层的温度随着高度由向外逐渐降低，而光球层的透明度很低，视线所能穿透的光球层有一定厚度）6
13、. 太球光谱：太阳的光球光谱是一道连续的彩色光谱带，其上面还叠加有许多暗线（原因：太阳部高温气体发射的连续谱在向外发射时穿越比它冷的光球大气层时，这些较冷的大气中的诸元素就吸收了与它们各自频率相同的谱线，使之在太阳的连续谱上叠加了许多吸收线）7. 太阳黑子、蝴蝶图太阳黑子：太阳活动最明显的标志之一。太阳黑子最重要的标志是强磁场蝴蝶图：太阳黑子在日面上纬度分布不均匀，绝大多数分布在830之间，日面纬度随周期的分布呈蝴蝶图8. 八大行星的分类和特点类地行星（石质行星）水、金、地、火体积小，密度大；中心有铁镍核，金属含量高；自转慢，卫星少类木行星（气态巨星）木、土、天、海体积大，密度小；主要由H、H
14、e组成，无固体表面；自转快，卫星多；有环带9. 八大行星的距离、质量、体积、自转等：公转：行星、小行星、大多数卫星自西向东公转自传：太阳和行星（除金星、天王星外）自西向东自转10. 行星的轨道运动：同向性共面性近圆性符合提丢斯波德定律aN=0.4+0.32N-2(N为序号)11. 、外行星相对太阳的视运动：地行星：在太阳附近来回运动，与太阳保持一定角距围 （上合东大距留下合留西大距上合）地外行星：与太阳的角距任意 （合西方照留冲留照合）12. 小行星带的位置： 火木轨道之间2.13.3AU为小行星带13. 彗星的成分和结构： 成分：水、氯、甲烷、氰、氮、二氧化碳（主要是太阳系形成初期的物质）
15、结构：慧头、慧发、慧云、慧尾（离子彗尾、尘埃彗尾）14. 流星的分类：偶发流星、周期流星15. 日月食日食月食发生条件朔日；月球和太阳位于黄白交点附近望日；月球和太阳位于黄白交点附近分类日全食、日偏食、日环食半影食、月全食、月偏食过程日全食：初亏食既食甚生光复圆月全食：半影食始初亏食既食甚生光复圆半影食终日偏食：初亏食甚复圆略日环食：初亏环食始食甚环食终复圆略日食：先食左边 日食：先食右边【恒星世界】1. 周年视差： 地球绕太阳周年运动所产生的视差2. 天文距离单位： 天文单位（AU）：太阳和地球之间的平均距离。1AU=1.496108km 光年（ly）：光一年走的距离。1ly=9.46010
16、12km 秒差距（pc）：周年视差为1的天体的距离。1pc=206265AU=3.262ly=3.0861013km3. 视星等、绝对星等概念、关系视星等：表征恒星亮度的系统。m1-m2=-2.5lg m=-2.5lgE绝对星等：天体位于10pc距离处的视星等，它表征恒星辐射能力。M-m=-2.5lg=5-5logd(pc) M-Mo=-2.5lg距离模数：m-M。d=10(m-M+5)/54. 典型的恒星光谱：O（蓝）B（蓝白）A（白）F（黄白）G（黄）K（橙红）M（红）5. 赫罗图：恒星的光度表面温度分布图6. 恒星在赫罗图上的分布特征： 绝大多数恒星落在从左上至右下的带上（包含所有光谱型
17、），称为主序星 有些星出现在主序的右上角，是亮的冷星，成为巨星和超巨星 位于主序左下方的是又小又暗的星，叫白矮星。7. 不同质量恒星的演化结局恒星初始质量演化结局M0.01行星0.01M0.08褐矮星0.08M0.25He白矮星0.25M8CO白矮星8M12ONeMg白矮星12M25超新星黑洞恒星的演化历程主要取决于初始质量和化学成分8. 恒星演化的观测证据： 星团及其H-R图，脉动变星【银河系和河外星系】1. 银河系结构： 银晕、银盘、气体和尘埃、疏散星团、球状星团、发射星云、太阳、银核、核球2. 银盘、银晕和和核球的总体特点银盘银晕核球高度平坦接近球形橄榄球形年老和年轻的恒星只有年老的恒星
18、年轻和年老恒星仍有恒星形成活动在过去的100亿年已无恒星形成部区域仍有恒星形成恒星和气体的近圆轨道运动三维尺度上的随机运动大部分为随机运动，但还有绕银心的净运动漩涡结构无明显的子结构接近中心的气体尘埃环3. 银河系的旋臂4. 旋臂的理论解释：星系引力势扰动（银盘的天体以椭圆轨道运动运动速度变化）轨道取向互相耦合（物质密度的规则变化密度波）5. 星系的哈勃分类： 椭圆星系E（E1E7） 旋涡星系S（Sa、Sb、Sc） 棒旋星系SB（SBa、SBb、SBc） 透镜状星系S0、SB0 不规则星系Irr漩涡/棒旋星系椭圆星系不规则星系由恒星和气体组成的扁盘（包括旋臂和核球）和星系晕。棒旋星系的核心有棒
19、状结构球形或椭球形，除中心核区外无其他结构无明显结构盘包含年轻和年老的恒星，晕只有年老的恒星只有年老的恒星包含年轻的和年老的恒星盘包含大量气体和尘埃，晕中的气体和尘埃很少没有或很少气体和尘埃富含气体和尘埃旋臂中有恒星形成过程近1010ly没有明显的恒星形成过程强烈的恒星形成过程盘中的恒星和气体绕星系核心作圆轨道运动，晕绕星系核心中的恒星作无规则轨道运动恒星绕星系核心作无规则轨道运动恒星和气体作无规则运动6. 哈勃定律：星系退行速度V和星系的距离D成正比V=H0D【宇宙】1. 中国古代宇宙学说：盖天说、浑天说、宣夜说2. 现代宇宙学的三个观测证据：星系红移、宇宙微波背景辐射、轻元素的合成3. 宇宙学原理： 宇宙在大尺度上是均匀的宇宙无边 宇宙是各向同性的宇宙没有中心4. 宇宙的加速膨胀与暗能量5. 宇宙中的成分暗能量73%暗物质23%不可视核子物质3.7%可视核子物质0.4%
