天文基礎(chǔ)知識(shí)

天文基礎(chǔ)知識(shí)歸納整理：魏建雄古人將天上的恒星分成三桓二十八宿，二十八宿又被分成四象，每象七宿.三桓是靠近天頂附近的區(qū)域，四象是黃道附近的也就是四方的.再加上太陽(yáng)、太陰（月亮）和金木水火土五個(gè)行星。這就組成了中國(guó)的星空觀。三桓：三垣星是圍繞著北極和比較靠近頭頂天空的星象.分為紫微、太微、天市三區(qū)，二十八星：是古代中國(guó)將黃道和天赤道附近的天區(qū)劃分為的二十八個(gè)區(qū)域。根據(jù)二十八星宿出現(xiàn)的方位，分為青龍、朱雀、白虎、玄武四象。東方蒼龍：角宿，亢宿，氐宿，房宿，心宿，尾宿，箕宿。北方玄武：斗宿，牛宿，女宿，虛宿，危宿，室宿，壁宿。西方白虎：奎宿，婁宿，胃宿，昴宿，畢宿，觜宿，參宿。南方朱雀：井宿，鬼宿，柳宿，星宿，張宿，翼宿，軫宿。黃道十二星宮：太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)12個(gè)星座稱十二宮，大約每個(gè)月經(jīng)過(guò)一宮，（12個(gè)星座大小一同，12個(gè)宮則平均占30度）（黃道：太陽(yáng)在天球上視運(yùn)動(dòng)的軌道）春:雙魚(yú)宮白羊?qū)m金牛宮 夏:雙子宮巨蟹宮獅子宮秋:室女宮天秤宮天蝎宮 冬:人馬宮摩羯宮寶瓶宮月地距離：38.4萬(wàn)千米（平均） 日地距離：15,000萬(wàn)千米（AU）最近的恒星是半人馬座的比鄰星：距離地球4.3光年銀河系中最遠(yuǎn)的恒星：8萬(wàn)光年最近的星系（大、小麥哲倫星云）仙女星系：220萬(wàn)光年遠(yuǎn)距離星系：幾億光年?上百億光年北極星變遷的原因一一地軸進(jìn)動(dòng)地球是橢球體，并斜著身子繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，太陽(yáng)和月球的引力對(duì)地球赤道隆起的部分產(chǎn)生一個(gè)力矩，導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)軸繞黃極作緩慢的圓錐運(yùn)動(dòng)（黃極是地球軌道平面的法線方向），約2.6萬(wàn)年繞黃極轉(zhuǎn)一周北極星的變遷?，F(xiàn)在是小熊座a（北極星），公元前3000年是天龍座右樞，公元14000年將是織女星。仙女座肉眼可見(jiàn)，仙女座大星云是人類認(rèn)識(shí)的第一個(gè)銀河系以外的星系獵戶座主星a參宿四，紅超巨星大犬座天狼星，全天最亮的恒星，其是雙星系統(tǒng)，伴星是第一顆白矮星。（千Tin】7E'（天底）金牛座昴星團(tuán)（（千Tin】7E'（天底）地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致整個(gè)星空從東向西圍繞我們運(yùn)轉(zhuǎn)一周，恒星每小時(shí)自西向東運(yùn)行15度，4分鐘1度；地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)，每年365天轉(zhuǎn)一周（360度）每天約移動(dòng)1度，這導(dǎo)致恒星每天大約提前4分鐘升出地平線，或者過(guò)中天。赤道坐標(biāo)系基本圈：赤道、緯圈、經(jīng)圈、子午圈點(diǎn)基本點(diǎn)：北天極（南天極）春分點(diǎn)（3月21日）第一赤道坐標(biāo)系（時(shí)角坐標(biāo)系）時(shí)角從子午圈起算，順時(shí)針，時(shí)角隨觀測(cè)地不同、時(shí)間不同而變化。第二赤道坐標(biāo)系（赤道坐標(biāo)系）赤經(jīng)從春分點(diǎn)起算，逆時(shí)針，赤經(jīng)不隨觀測(cè)地及時(shí)間而變化。赤經(jīng)參考點(diǎn)：春分點(diǎn)春分點(diǎn)在天球上的視位置和恒星一樣也作周日運(yùn)動(dòng)，所以與恒星的距離不變坐標(biāo)值不隨時(shí)間變化，和觀測(cè)地位置無(wú)關(guān)。在北極（南極）地區(qū)地平圈與天赤道平行，所有天體的周日平行圈與地平圈、天赤道平行，所有的北天（南天）的天體都圍繞著北（南）天極轉(zhuǎn)圓圈。永不下落。所有的南（北）天的天體都看不到在地球赤道地區(qū)：地平圈與天赤道垂直，所有天體的周日平行圈都與地平圈垂直沒(méi)有永遠(yuǎn)不會(huì)落到地平線以下的星，也沒(méi)有永不升起的星星南天和北天的天體都可以觀測(cè)。距離單位天文單位： 太陽(yáng)和地球之間的距離約1億5千萬(wàn)公里，稱為1個(gè)“天文單位”光年： 光1年走的距離（大約10萬(wàn)億公里）秒差距（pc）：1秒差距等于3.26光年注：1秒差距的定義（見(jiàn)右圖）：對(duì)1個(gè)天文單位的距離（日地距離）視差為1角秒時(shí)的距離為1秒差距（pc）1 yr"秒差距約等于3.26光年或30萬(wàn)億公里恒星距離和恒星視差成反比恒星距離越遠(yuǎn)，它的視差越小TOC\o"1-5"\h\z恒星越近，視差越大 I距離（秒差距）=1/視差（角秒 丁、視星等公元前2世紀(jì)古希臘希帕恰斯首先用肉眼估計(jì)了星的亮度，按明暗程度分成6 I等級(jí)，星的亮度越大，星等越小。肉眼能見(jiàn)到的約有6000顆恒星。星等按等差級(jí)數(shù)增加，亮度按等比級(jí)數(shù)減小。1等星比6等星大約亮100倍，相鄰2個(gè)星等的亮度差2.512倍（視星等不是恒星真實(shí)發(fā)光能力，有的星發(fā)光強(qiáng)度大，可看起來(lái)暗（距離遠(yuǎn)），可有的星發(fā)光強(qiáng)度不大，但看起來(lái)亮（距離近））取零星等的亮度（E）為單位普森公式：m=-2.5X1gE絕對(duì)星等把恒星移到10秒差距（32.6光年）處，再比較它們的亮度（目視星等），其目視星等叫做絕對(duì)星等。（相等的距離）視星等和絕對(duì)星等的關(guān)系：M=m+5-51ogD（m表示目視星等，M表示恒星的絕對(duì)星等，D表示恒星的距離（以秒差距為單位），由D和m算出恒星的絕對(duì)星等M。）如：天狼星的視星等是-1.45等，距離為2.7秒差距，絕對(duì)星等+1.5等。太陽(yáng)離我們最近，看起來(lái)光輝奪目，它的目視星等達(dá)到-26.7等，絕對(duì)星等才只有+4.83等。24恒星的光度和亮度光度L（luminosity）:天體在單位時(shí)間內(nèi)輻射的總能量，是恒星的固有量，單位：爾格/秒亮度F（brightness）:在地球上單位時(shí)間單位面積接收到的天體的輻射量。亮度的大小取決于三個(gè)因素：天體的光度、距離和星際物質(zhì)對(duì)輻射的吸收和散射。光度和體積、溫度的關(guān)系恒星的光度由其溫度和表面積決定，溫度愈高光度愈大。表面積愈大光度也愈大。光度大的恒星叫做巨星，光度比巨星更強(qiáng)的叫超巨星，光度小的稱為矮星。光度大的巨星，體積也大。光度小的矮星，體積也小。25.測(cè)距法分光視差法測(cè)定出未知距離的恒星的特征譜線強(qiáng)度比率后就可求出絕對(duì)星等。再利用視星等、絕對(duì)星等和距離的關(guān)系式，求出恒星的距離。非常暗弱的恒星不可能獲得光譜資料，分光視差法失靈。造父變星法

1784年，發(fā)現(xiàn)仙王座D星是變星，我國(guó)叫做“造父一”。造父一最亮?xí)r是3.6等，最暗時(shí)是4.3等，周期性變化（5.37天）。后來(lái)發(fā)現(xiàn)的造父變星越來(lái)越多，成為一種類型一一造父型變星。造父變星的光變曲線：變化周期幾天至幾月。造父變星越亮光變周期越長(zhǎng)測(cè)出一批知道距離的造父變星得到變光周期和絕對(duì)星等，得到造父變星的光變周期和絕對(duì)星等的關(guān)系曲線。利用這個(gè)關(guān)系就可以根據(jù)造父變星的光變周期，由關(guān)系式M=m+5-5lgr，算出造父變星的距離。紅移測(cè)距法方法多普勒效應(yīng)：恒星遠(yuǎn)離我們而去，使譜線產(chǎn)生紅移。星系和類星體都能測(cè)出其紅移量。紅移量=（觀測(cè)波長(zhǎng)一真正波長(zhǎng)）/真正波長(zhǎng)=v/c可以求出視向速度Vr，再有Hubble定律哈勃定律 r哈勃于1928年測(cè)定40多個(gè)星系的紅移和距離，發(fā)現(xiàn)：視向速度（公里/秒）和距離（兆秒差距）成正比Vr=Hr（H是哈勃常數(shù)：50?100公里/（秒?兆秒差距）由Z可以求出距離r）三角視差法近處的恒星可以用三角測(cè)量法，在地球上利用三角測(cè)量法的困難地球上的基線太短，地球直徑1.3萬(wàn)公里（1.3X10—9光年），最近恒星4.3光年角度太小無(wú)法測(cè)量但地球軌道提供3億公里基線，情況好轉(zhuǎn)，可用測(cè)恒星周年視差的方法估計(jì)距離周年視差觀測(cè)某一恒星，隔半年再觀測(cè)一次，由于地球繞太陽(yáng)作軌道運(yùn)動(dòng)，我們是在相距2倍日地距離在基線兩端觀測(cè)這顆恒星的。結(jié)果可發(fā)現(xiàn)恒星在天球上的視位置會(huì)發(fā)生變化，也就是有視差。測(cè)量其視差，便可以得到距離。（見(jiàn)右圖）還有HR圖法，和超新星法。超新星法一一認(rèn)為某類超新星爆發(fā)時(shí)的光度是常值。例如最近根據(jù)Ia超新星爆發(fā)測(cè)量遙遠(yuǎn)星系的距離