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天体

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天体宇宙间各种星体的总称。包括恒星(如太阳)、行星(如地球)、小行星卫星(如月球)、彗星流星星云星系等。

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天体概述编辑本段回目录


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白天高悬在遥远天空的太阳,当然是最受人们所关注的对象,它发出的光和热对地面万物的生长是密切相关的。到了晚上,黑夜降临后,那就更加热闹非凡。其中有大而圆的月球、划破天空一闪而过的流星、带着长长尾巴的彗星,以及众多的一闪一闪亮暗不一的各种星星。

如果用望远镜去观察,我们不可以看到更多的如小行星、行星的卫星,以及星云、星系等。所有这些都是人们研究的对象。到了现在,除了那些自然天体之外,人们还发射了许多各式各样的人造地球卫星、宇宙飞船空间站航天飞机等,这些人造天体同样是人们研究的对象和目标。

宇宙的起源编辑本段回目录

宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。
千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。
在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸。
大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西? “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。

 
恒星的形成
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恒星世界

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凡是由炽热气态物质组成,能自行发热发光的球形或接近球形的天体都可以称为恒星。
自古以来,为了便于说明研究对象在天空中的位置,都把天空的星斗划分为若干区域,在我国春秋战国时代,就把星空划分为三垣四象二十八宿,在西方,巴比伦和古希腊把较亮的星划分成若干个星座,并以神话中的人物或动物为星座命名。

1928年国际天文学联合会确定全天分为88个星座。宇宙空间中估计有数以万亿计的恒星,看上去好象都是差不多大小的亮点,但它们之间有很大的差别,恒星最小的质量大约为太阳的百分之几,最大的约有太阳的几十倍。
由于每颗恒星的表面温度不同,它发出的光的颜色也不同。科学家们依光谱特征对恒星进行分类,光谱相同的恒星其表面温度和物质构成均相同。
    恒星的寿命也不一样,大质量恒星含氢多,它们中心的温度比小质量恒星高的多,其蕴藏的能量消耗比小的更快,故过早地戕折,只能存活100万年,而小质量恒星的寿命要长达一万亿年.
恒星有半数以上不是单个存在的,它们往往组成大大小小的集团。其中两个在一起的叫双星,三、五成群的叫聚星,几十、几百甚至成千上万个彼此纠集成团的叫做星团,联系比较松散的叫星协。

太阳系

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是由受太阳引力约束的天体组成的系统,它的最大范围约可延伸到1光年以外。太阳系的主要成员有:太阳(恒星)、九大行星(包括地球)、无数小行星、众多卫星(包括月亮),还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质.在太阳系中,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,其它天体的总和不到有太阳的0.2%。太阳是中心天体,它的引力控制着整个太阳系,使其它天体绕太阳公转,太阳系中的九大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星)都在接近同一平面的近圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转。
九大行星中,一般把水星、金星、地球和火星称为类地行星,它们的共同特点是其主要由石质和铁质构成,半径和质量较小,但密度较高。把木星、土星、天王星和海王星称为类木行星,它们的共同特点是其主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成,石质和铁质只占极小的比例,它们的质量和半径均远大于地球,但密度却较低。冥王星是特殊的一颗行星。 行星离太阳的距离具有规律性,即从离太阳由近到远计算,行星到太阳的距离(用a表示)a=0.4+0.3*2n-2(天文单位)其中n表示由近到远第n个行星(详见上表) 地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的自转周期为12小时到一天左右,但水星、金星、冥王星自转周期很长,分别为58.65天、243天和6.387天,多数行星的自转方向和公转方向相同,但金星则相反。 除了水星和金星,其它行星都有卫星绕转,构成卫星系。

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在太阳系中,现已发现1600多颗彗星,大多数彗星是朝同一方向绕太阳公转,但也有逆向公转的。彗星绕太阳运行中呈现奇特的形状变化。 太阳系中还有数量众多的大小流星体,有些流星体是成群的,这些流星群是彗星瓦解的产物。大流星体降落到地面成为陨石。 太阳系是银河系的极微小部分,它只是银河系中上千亿个恒星中的一个,它离银河系中心约8.5千秒差距,即不到3万光年。太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动。可见,太阳系不在宇宙中心,也不在银河系中心。 太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团小云塌缩而成的,它的寿命约为100亿年。

 

眼见为星编辑本段回目录

我们站在地球上仰望星空,看到天上的星星好像都离我们一样远。星星就好像镶嵌在一个圆形天幕上的宝石。

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实际星星和我们的距离有远有近,我们看到的是它们在这个巨大的圆球球面上的投影,这个假想的圆球就称为天球,它的半径是无限大。而地球就悬挂在这个天球中央

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星星在天空中移动的方向并不是杂乱无章的,而且星座的形状并不会改变。星星从东方的地平线爬上来,爬到最高点(中天),然后往西方沉下去。看起来就像整个天球围绕着地球旋转一样。相信大家都明白,地球并不是宇宙的中心,星体并不会绕着地球转。星体在天空中绕着我们旋转,是因为地球自转而产生的错觉,天球本身是不会移动的。我们身在地球中,并不会感觉自己在转动的,就好像我们乘坐火车时看见窗外的景物向后移动,而并不感觉到自己在移动中。

 

周日运动编辑本段回目录

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星星在天上每日旋转一圈,这运动称为周日运动。把地球自转轴延伸到天球上的位置,就是天球的北极和南极。把地球的赤道伸延到天球上的位置,就是天球赤道了。


有一颗2等星非常接近天球北极,所以看来似乎永远静止不动,其它的星就好像绕着他旋转。我们称这颗星为北极星。因为北极星看来永远静止不动停留在正北方及不会下山,所以我们像居住在北半球的人便可以利用北极星来辨别方向。可惜的是,天球南极附近没有光星,所以没有「南」极星为南半球居民引路。
 

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北极星相对于地面的高度取决于观测者所在地的纬度,例如在北京北极星会在正北,离地面40 度;在北极,北极星会在头顶(天顶);在赤道的地方,北极星刚好躺在水平线上;而在南半球,北极星是永远不会升出地平在线,所以在南半球是永远看不到北极星。
 

同样道理,有些星永远不会东升。居住在北半球的人永远看不到接近南天极的星,而居住在南半球的人同样也看不到接近北天极的星。

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以上三幅模拟图例显示在北半球可以见到的恒星运动,第一幅指向天球北极方向(你会发现其实北极星并不是完全固定不动的) ,第二及第三幅分别指向南方及东方。

 

天球上的坐标系统编辑本段回目录

为了准确形容天上星体的位置,天文学家制订了一套坐标系统来标示星体在天球上的位置。 这套坐标系统地球上惯用的经纬度坐标十分相似。

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这套坐标系统把天球分为赤纬及赤经。赤纬的算法是从天球赤道开始至两极止,天球赤道是0度,向北至天球北极是+90 度, 向南至天球南极是 -90 度。赤经的算法较特别,和地球经度(由-180度至+180度)的算法不同, 赤经是在天球赤道自西向东由0小时至24 小时。和时间一样,赤经的每小时可分为60分,每分可再细分为60秒(注:赤经的分秒并不等如角度用的角分角秒) 。赤经计算的起点为春分点,春分点是天球赤道黄道的两个相交点其中一个(另一个是秋分点)。 


 

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 像转动中的陀螺一样,地球的自转轴在太空中其实并不固定,而是以26000年的周期在转动,这个运动称为岁差,所以,春分点和天球北极的位置亦会非常缓慢地移动。所以,当我们使用天球坐标来标示天体的位置时,应该同时指出是哪一年的坐标,例如公元2000.0年。

附录
 一、天体是就宇宙间物质的存在形式而言的,是各种星体和星际物质的通称,例如恒星(包括太阳)、星云、行星(包括地球 火星)、卫星(包括月球)、小行星、彗星、流星等。
宇宙物质的任何集聚形成的各种天文研究对象。如在太阳系中的太阳、行星、小行星、卫星、彗星、流星体、行星际物质,银河系中的恒星、星团、星云、星际物质,以及河外星系、星系团、超星系团、星系际物质等。通过射电探测手段和空间探测手段所发现的红外源 、紫外源 、射电源、X射线源和γ射线源,也都是天体。人类发射并在太空中运行的人造卫星、守宙火箭、空间实验室、月球探测器、行星探测器、行星际探测器等则被称为人造天体。
  天体的位置 天体在某一天球坐标系中的坐标,通常指它在赤道坐标系中的坐标(赤经和赤纬)。由于赤道坐标系的基本平面(赤道面)和主点(春分点)因岁差、章动而随时间改变,天体的赤经和赤纬也随之改变。此外,地球上的观测者观测到的天体的坐标也因天体的自行和观测者所在的地球相对于天体的空间运动和位置的不同而不同。天体的位置有如下几种定义:①平位置。只考虑岁差运动的赤道面和春分点称为平赤道和平春分点,由它们定义的坐标系称为平赤道坐标系,参考于这一坐标系计量的赤经 和赤纬称为平位置。②真位置。进一步考虑相对于平赤道和平春分点作章动的赤道面和春分点称为真赤道和真春分点,由它们定义的坐标系称为真赤道坐标系,参考于这一坐标系计量的赤经和赤纬称为真位置。平位置和真位置均随时间而变化,而与地球的空间运动速度和方向以及与天体的相对位置无关。③视位置。考虑到观测瞬时地球相对于天体的上述空间因素,对天体的真位置改正光行差和视差影响所得的位置称为视位置 。视位置相当于观测者在假想无大气的地球上直接测量得到的观测瞬时的赤道坐标。星表中列出的天体位置 通 常 是相对于某一个选定瞬 时(称为星表历元)的平位置。要得到观测瞬时的视位置需要加上:①由星表历元到观测瞬时岁差和自行改正。②观测瞬时的章动改正。③观测瞬时的光行差和视差改正。
  天体的距离 地球上的观测者至天体的空间距离。不同类型的天体距离远近相差十分悬殊,测量的方法也各不相同。①太阳系内的天体是最近的一类天体,可用三角测量法测定月球和行星的周日地平视差;并根据天体力学理论进而求得太阳视差。也可用向月球或大行星发射无线电脉冲或向月球发射激光,然后接收从它们表面反射的回波,记录电波往返时刻而直接推算天体距离。②对于太阳系外的较近天体,三角视差法只对离太阳 100 秒差距范围以内的恒星适用。更远的恒星三角视差太小,无法测定,要用其他方法间接测定其距离。主要有:分析恒星光谱的某些谱线以估计恒星的绝对星等,然后通过恒星的绝对星等与视星等的比较求其距离 ;分析恒星光谱中星际吸收线强弱来估算恒星的距离;利用目视双星的绕转周期和轨道张角的观测值来推算其距离;通过测定移动星团的辐射点位置以及成员星的自行和视向速度来推算该星团的距离;对于具有某种共同特征的一群恒星根据其自行平均值估计这群星的平均距离;利用银河系较差自转与恒星视向速度有关的原理从视向速度测定值求星群平均距离。③对于太阳系外的远天体测量距离的方法主要有:利用天琴座RR型变星观测到的视星等值;利用造父变星的周光关系;利用球状星团或星系的角直径测定值;利用待测星团的主序星与已知恒星的主序星的比较;利用观测到的新星或超新星的最大视星等;利用观测到的河外星系里亮星的平均视星等;利用观测到的球状星团的累积视星等;利用星系的谱线红移量和哈勃定律等。
  天体的形状和自转 由于天体不是质点,具有一定的大小和形状,天体内部质点之间的相互吸引和自转离心力使得天体的形状和内部物质密度分布产生变化,同时也对天体的自转运动产生影响。天体的形状和自转理论主要是研究在万有引力作用下天体的形状和自转运动的规律。
  在天体的形状理论中,通常把天体看作不可压缩的流体,讨论天体在均匀或不均匀密度分布情况下自转时的平衡形态及其稳定性问题。目前研究得最深入的是地球的形状理论 ,建立了平衡形状的旋转椭球体,三轴椭球体等等地球模型 。近年来利用专用于地球测量的人造卫星所得的资料,正在与地面大地测量的结果相配合,以建立更精确的地球模型。天体的自转理论,主要是讨论天体的自转轴在空间和本体内部的移动以及自转速率的变化。其中,地球的自转理论现已讨论得十分详细。地球的自转轴在本体内部的运动形成地极移动(见极移);同时,地球自转轴在空间的取向也是变化的(见岁差,章动)。地球自转的速率也在变化,它既有长期变慢,使恒星日的长度每100年约增加1/1000秒左右,又有一些短周期变化和不规则变化(见地球自转)。 

天体类型列表编辑本段回目录


太阳系 太阳系外天体
简单天体 复合天体 大范围天体


相关资料编辑本段回目录

中国科普网:http://www.kepu.gov.cn/zlg/yuzhou/zlg0.htm

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