最新天文学导论复习资料Word文档格式.docx
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●北京时间正午12点(东经120度)时,北京地方时(东经116.5度)即太阳时为11点46分,所以此时北京的太阳在子午线以东约3.5度,再过约14分钟北京“真”正午
●南北天极:
不变的参考点
北天极:
北极星
南天极:
南十字座
●天赤道:
所有恒星沿与天赤道平行的路径由东向西运动(圆弧轨迹
在地球两极,天赤道=地平线
●天顶、地平线和子午线:
本地参考系
天顶和子午线的位置不随观测者的地平线移动
相对于星星来讲,天顶和子午线的位置在变
天体的运行(圆弧)轨迹与地平面的夹角为:
90度-观测者所在地理位置的纬度(=天赤道与地面夹角)
●在北极:
所有星星沿与地平面平行的圆轨迹运行,从不下落
赤道上:
所有星垂直于地平面升起和下落“可见所有星”
●太阳在天球上的视运动轨迹称为黄道
●太阳日=24小时:
太阳连续两次到达子午线的时间
恒星日=23小时56分:
恒星连续两次到达子午线的时间
恒星日是地球真实的自转周期,不随其绕太阳公转而变化,均为23小时56分
●月球回到原处(相对于恒星)的周期约为27.323天,此为恒星周期
●两个天体之间的距离常用它们与观测者之间的夹角表示,即角距
●北京:
东经116度22分;
北纬39度58分
本初子午线:
格林尼治天文台
●把地球的经度、纬度投影到天球上便成为天球的赤道坐标系
赤纬:
从天赤道开始至两极Dec[–90,90]度
赤经:
用小时、分和秒的时间单位来表示,并由西向东由0增加到24小时
赤经的计算起点为春分点,在天赤道上由西向东分为24小时
地球“24小时”自转一周360度à
赤经1小时对应地球自转15度
▪对于赤经相差1小时的两颗恒星,例如,RA2-RA1=+1小时:
•恒星1比恒星2早1小时通过你的子午线(上中天)
•如果不是拱极星,恒星1比恒星2早1小时从东方升起
●某地某时刻的恒星时等于此时此刻位于子午线上的恒星的赤经(天球上与子午线重合的赤经)
赤经小于地方恒星时的恒星位于子午线以西
赤经大于地方恒星时的恒星位于子午线以东
●一颗恒星的时角τ、赤经α和当地的恒星时θ之间的关系为τ=θ−α
τ<
0,在子午线以东(α>
θ)
τ>
0,在子午线以西(α<
第三讲辐射与天文望远镜
●黑体谱:
连续谱的形状只与物体(恒星)的表面温度有关
•其峰值波长(颜色)由其表面温度决定
温度降低,黑体谱的峰值向长波方向移动
•冷物体产生长波(低频)辐射
•热物体产生短波(高频)辐射
●辐射的平方反比定律:
强度x距离2=常数(恒星辐射能力)
●关于天文望远镜的常见误解
(wrong)放大作用:
大型望远镜把天体放得更大
(Right)聚光作用:
使(暗弱)天体的图像更亮更清晰
(wrong)望远镜究竟可以看到多远的天体?
只要一个物体足够亮,无论多远都可以看到
(right)望远镜可以看到多暗的天体?
或望远镜可以看到几等星?
只要一个物体足够暗,无论多近都看
●光学望远镜的类型:
折射式望远镜反射式望远镜
第四讲太阳系
(1)行星
●行星是一个具有如下性质的天体:
(a)位于围绕太阳的轨道上,(b)有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球形),以及(c)已经清空了其轨道附近的区域。
矮行星是一个具有如下性质的天体:
(a)位于围绕太阳的轨道上,(b)有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球形),(c)还没有清空其轨道附近的区域,以及(d)不是一颗卫星。
其它所有围绕太阳运动(不是卫星)的天体被定义成“太阳系小天体”。
●气态巨(外)行星的大质量是由于其体积大,而不是由于其密度大
内行星(岩石)是最致密的
●内行星轨道基本上在同一平面内
水星轨道面最扁与黄道面夹角最大(7度)
●相对黄道面,冥王星轨道面倾斜很大(17度)
●水星—铁质行星
水星几乎没有大气
●金星—炼狱行星
自转方向和其它行星相反
自转轴没有倾斜,几乎和公转平面垂直,所以金星没有四季之分
自转非常缓慢,恒星日=243天
浓密大气与严重的温室效应
金星的云和酸雨
金星的表面光滑
●地球—金锁轨道上的行星
平均密度约为水的5.5倍,密度最大的行星
●月面上较暗的部分称为月海maria,滴水全无,只是远古时期月壳形成时凝固了的熔岩
月面上较亮的部分称为山,其实不是山,而是由大量星际物质撞击月面时所形成的环形山(陨坑)(伽利略命名)
月球无大气
●火星—红色行星
和地球一样,火星拥有极冠,但主要为固态的二氧化碳(干冰)和少量水冰,且夏消冬长
火星年有680多天
0.53倍地球半径
虽然大气主要由二氧化碳组成,但是火星大气太稀薄,不能有效束缚太阳能,因此它的表面温度变化很大:
-130°
C--30°
C。
由于火星距离太阳遥远,所以表面平均气温很低
火星表面:
火山和峡谷
火星有两颗细小且不规则的天然卫星,较大一颗(火卫一)的直径仅27千米
自转周期=公转周期。
极可能是俘获的小行星
●木星—行星巨无霸
太阳系内体积和质量最大的行星
低密度
木星主要成分
▪主要成分为氢和氦(likeSun),以及少量的甲烷和氨
▪表面气压极大,超过地球的1000倍,以致木星的中心由金属相的氢组成
(光)环系统也是四颗类木行星的共同特征
木星有61个卫星
●土星—有光环的“天神”
▪在众多行星中,密度最低(0.7g/cm^3),比水轻,“水上漂”
光环的厚度约1公里,主要由数毫米至数米的尘埃和冰块组成
●天王星—躺着自转的行星
与木星和土星不同,天王星的大气相对较为平静,因而缺乏表面特征,云带不显著
天王星拥有岩石核心
●海王星—最远的行星
海王星的大黑斑
第五讲太阳系
(2)矮行星、小天体与太阳系形成
●谷神星:
最大小行星,1号小行星
阋神星:
最大矮行星
●冥王星—“古怪的小家伙”
冥王星的基本特征
质量小于地球的1%,半径约1150千米,比月球(半径约1740千米)还小
冥王星表面及其大气由氮组成,从其密度推断,它应有坚固的表面
查戎和冥王星互为同步卫星
查戎是整个太阳系已知惟一的天然同步卫星
●小行星—“天上的灾星”(535000颗)
小行星带:
位于火星和木星轨道之间的一个“垃圾场”,距离太阳约2.8(2.0-3.3)AU
特洛伊型小行星:
和木星具有共同轨道的小行星群
小行星带的基本特征
▪轨道周期:
3.2-6年
▪由岩石与金属构成的块状小天体
▪直径大于250千米的小行星不足20颗
▪大部分形状不规则,非球形,
●彗星—脏兮兮的雪球
彗星的基本特征
彗星和小行星具有共同的起源
彗星质量~10-11地球质量,体积大,密度很低,因而是结构松散、多孔的天体
彗星的结构
慧核:
彗星中心是一颗由凝固了的气体和尘埃组成的、直径小于10公里的细小彗核
彗尾:
彗尾永远是背着太阳的
●太阳系知多少?
▪行星椭圆轨道椭度轻微,几乎近似为圆轨道
▪行星公转自西向东
▪自转轴相对于轨道面的倾斜度小(金星和天王星是例外,可能碰撞引起)
▪行星的化学成分不同,大致随到太阳的距离变化:
内行星致密、富含金属,而外行星体积大、富含氢
▪行星包含太阳系大约90%的角动量,但太阳却包含太阳系超过99%的质量
●1.星云坍缩:
巨分子云裂变后的其中一块云:
太阳(原始)星云
2.星云自转随坍缩加快
3.Anaccretiondiskforms形成吸积盘
对于自转的星云,因为离心力平衡引力,坍缩的程度具有方向性:
自转使得垂直于自转轴方向上的坍缩减慢,但是不影响沿自转轴方向的坍缩,所以自转的星云渐渐变得扁平
4.小物体成长为大物体
星子:
行星的种子
星子的增长方式:
凝聚à
碰撞à
吸引
5.原行星盘:
内热外冷
6.固态的原行星吸积大气
7.卫星的形成
月球可能是星子和地球碰撞的残骸
火星的两个卫星可能是俘获的小行星
8.原太阳和原行星的最后凝聚
像星云坍缩一样,原太阳和原行星也在自引力的作用下开始坍缩,最终形成一个太阳和(被若干个卫星环绕的)若干个行星
●太阳系的故事:
微缩版
太阳系是恒星和行星形成理论的一个具体验证
星云坍缩为原太阳和原行星盘
由岩石组成的类地行星形成于内太阳系
巨大外行星的核的形成和内行星一样,由星子形成,但是外行星能够俘获并束缚大量气体
外行星的卫星形成于其周围的小吸积盘
小行星和彗星是存活到今天的星子
月球可能碰撞的残骸
各个行星形成的年代和顺序?
第六讲系外行星与地外生命
●尘埃盘(DustDisks)暗示行星的存在
●尘埃反射星光的总亮度是一个行星的10^12倍
每块岩石的(反射)亮度正比于r2,岩石的数目反比于r3
●探测系外行星的5大技术
1.直接成像法
北落师门b(Fomalhautb):
年轻的行星
HR8799bcd:
放大版的太阳系
2.天体测量学法
3.视向速度法
4.行星掩食法
5.微引力透镜法
●脉冲星是倾斜的自转磁中子星
●系外行星的统计特征:
(与太阳系大不同)质量大,距恒星近
第七讲太阳与恒星
●太阳是靠自身引力而束缚在一起的一个气态球,主要成分为氢和氦。
太阳核心的温度和压力异常大,使得氢聚变为氦(热核聚变),释放出巨大能量
●太阳化学成分
▪以质量计:
•氢:
72%
•氦:
26%
•其它元素:
2%
▪以粒子数计:
•~90%氢
•~10%氦
▪等离子体态
●太阳温度
中心:
1.5x10^7K
光球层:
5800K
日冕:
10^6–10^7K
(太阳黑子:
4800K)
●太阳的较差自转:
太阳不是固体,其表面的自转速度在不同纬度是不同的,赤道附近转得最快,两极最慢
▪太阳黑子和许多太阳活动都是由较差自转造成的
●太阳结构
1.太阳核心
至20%半径处,密度最大,50%太阳总质量
温度高达1500万K
等离子(气)态:
离子自由游荡
太阳的引擎:
通过氢聚变为氦的热核反应,释放出巨大能量
2.辐射区
至太阳半径70%处,能量以辐射转移形式向外传播的区域
太阳核心产生的是伽马射线光子
辐射转移
3.对流区
能量以对流形式向外传播的地方,至半径99%处(即太阳的外层)
离核心越远,气体温度越低(约200万K),开始变得不透明,光子很容易被吸收,辐射转移的效率因而很低,因此在太阳最外层,对流取代了辐射转移成为传播能量至太阳表面更重要的方式
4.光球层Photosphere:
“发光的球体”
▪对流区的上部是光球层,即我们每天所看到的
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