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太阳系天文学

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概述编辑本段回目录

太阳系天文学太阳系天文学

随着人类社会的发展,天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。  

当您抬头仰望天空时,您知道那些闪闪发光的东西是什么吗?一些是行星,但多数为恒星,还有一些是巨大的星系,每个星系中都有成百上千亿颗恒星。天文学就是研究宇宙中的行星、恒星以及星系的科学。天文学家的任务就是解释我们在夜空中所看到的各种天体,他们还致力于了解其他一些东西,例如,恒星的年龄以及他们与地球之间的距离等等。   

“几乎所有的自然科学分支研究的都是地球上的现象,只有天文学从它诞生的那一天起就和我们头顶上可望而不可及的灿烂的星空联系在一起。天文学家观测从行星、恒星、星系等各种天体来的辐射,小到星际的分子,大到整个宇宙。天文学家测量它们的位置,计算它们的轨道,研究它们的诞生,演化和死亡,探讨它们的能源机制。天文学和物理学、数学、地理学、生物学等一样,是一门基础学科。   

牛顿力学的出现,核能的发现等对人类文明起重要作用的事件都和天文研究有密切的联系。当前,对高能天体物理、致密星和宇宙演化的研究,能极大地推动现代科学的发展。对太阳和太阳系天体包括地球和人造卫星的研究在航天、测地、通讯导航等部门中有许多应用。”(南京大学天文系黄天衣教授)   

天文起源于古代人类时令的获得和占卜活动。是以观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科。主要研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化。在古代,天文学还与历法的制定有不可分割的关系。天文学与其他自然科学不同之处在于,天文学的实验方法是观测,通过观测来收集天体的各种信息。因而对观测方法和观测手段的研究,是天文学家努力研究的一个方向。   

同时天文学是简洁,优美的,令人陶醉的!不少人认为天文学离现实生活很远,其实这也对,但说的不够严谨!天文学不仅是一门自然科学,而且还是一门自然哲学,吸引无数人研究!总的来说,天文学是一门古老而又年轻的科学!天文学的发展历程象征着人类文明的成果与辉煌!

简介编辑本段回目录

太阳系天文学,人类所处的太阳系只是处于由无数恒星组成的银河系中的一隅。而银河系也只是一个普通的星系,除了银河系以外,还存在着许多的河外星系。星系又进一步组成了更大的天体系统,星系群、星系团和超星系团。

研究编辑本段回目录

太阳系天文学太阳系天文学

很早以前在太阳系中的岩石相互碰撞、形成各个行星时诞生的。行星从形成之初直至现在,主要是由液态岩石或者气态物质构成的。在引力极小的太空,液态物质将自动形成球形。宇航员在太空环境中用水、果汁和液态金属等物质做的实验已证明了这一点。行星是与太阳有相当遥远距离的巨大的液态球体,它在太空运行过程中逐渐形成了圆形。小行星以及诸如火星的卫星等小型星体由于自身的引力非常弱,一旦在它们形成固态星体以后无法使自己形成圆形。行星由于质量大,它的引力足以使自己形成圆形

由太阳,行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星)及其卫星、小行星(主要指位于火星与木星之间的小行星带)、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统。在太阳系中,太阳是中心天体;其它天体都是在太阳的引力作用下,围绕太阳公转。 

太阳系的中心天体,其它天体及九大行星都围绕它运动。它是银河系中一颗普通的恒星。位于银心约10秒差距(1秒差距=3.2616光年=206,265天文单位=308,568亿公里)的悬臂内,银道面以北约8秒差距处。它一方面和悬臂中的恒星一起绕银心运动,另一方面又相对与它周围的恒星所规定的本地静止标准(银经56度,银纬+23度)作每秒19.7公里的本动。九大行星  的发现在历史上,太阳系概念的确立可谓几经周折。在远古时代的中国,人们把五颗行星(金星、木星、水星、火星、土星)加上太阳,月亮,总称“七曜”。到了十七世纪初,伽利略用望远镜发现了木星的四个大卫星,观测到金星的盈亏等。接着,德国天文学家 开普勒 分析了第谷的大量观测资料,提出行星运动三定律。十七世纪八十年代,牛顿发现万有引力定律,从理论上阐明了行星绕太阳运动的规律。十八世纪初,英国天文学家 哈雷计算了许多彗星的轨道,成功的预言了哈雷慧星在1759年初的再次出现。1781年 F.W.赫歇耳 发现了天王星,后来又发现天王星的卫星。1846年在用天体力学方法推算的位置附近找到了海王星。1930年又发现了冥王星。此后,又发现了更多的卫星、小行星。[1]

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天文学家用新方法发现一颗系外行星
冥王星是柯伊伯带已知最大的天体冥王星是柯伊伯带已知最大的天体

德国耶拿大学2010年7月9日说,一个国际研究小组用一种全新的方法发现了一颗小质量的太阳系外行星,这种新方法将有望成为天文学家发现太阳系外小行星的好手段。

由耶拿大学和保加利亚及波兰天文学家合作发现的这颗行星已被命名为WASP-3c,它在天琴座中绕距地球约700光年的母星WASP-3飞行,其质量大约是地球的15倍。这一发现的重要意义在于它是天文学家用一种名为“凌日时间差”的新方法发现的首颗系外行星。

此前,不少系外行星是通过“凌日”现象间接发现的,这是因为系外行星距地球遥远,亮度很低,人们很难获得它们的直接观测图像,而“凌日”法则是通过测量行星从其母星前方通过时造成母星亮度的变化来间接发现行星。

英国天文学家曾在几年用“凌日法”发现了绕WASP-3飞行的行星WASP-3b,它的质量大约是地球的630倍。而上述国际研究小组从2008年开始观测WASP-3b,他们使用了位于德国和保加利亚境内口径分别为90厘米和60厘米的两个天文望远镜,结果发现WASP-3b从母星前面穿越的“凌日”现象存在周期性变化,即所谓“凌日时间差”。

研究人员说,如果WASP-3只有一颗行星,那么其“凌日”现象发生的周期应该不变。它之所以出现“凌日时间差”,正是因为这一恒星系中还存在另一颗行星。他们认为,“凌日时间差”这种间接观测法将可帮助人们用口径较小的天文望远镜发现质量比WASP-3c还小的系外行星。

这项研究成果刊登在新一期英国《皇家天文学会月刊》上。[2]

天文学家观测到太阳系边缘冰质天体

 天文学家称,在海王星之外的太阳系内观测到一个遥远的冰质天体。当时它从一颗明亮的恒星前短暂地掠过,天文学家得以观测到这颗遥远的天体。

一个由美国科学家领导、由18个天文组织组成的小组利用这难得的机会,对位于柯伊伯带的“KBO 55636”进行观测研究。柯伊伯带位于太阳系的边缘地带,其名称源于荷兰裔美籍天文学家柯伊伯(Kuiper)。早在上世纪50年代,柯伊伯和埃吉沃斯就预言:在海王星轨道以外的太阳系边缘地带,充满了微小冰封的物体,它们是原始太阳星云的残留物,也是短周期彗星的来源地。柯伊伯带同小行星带相似,但是小行星带的天体主要是岩石和金属构成的,而位于柯伊伯带的天体主要是由冰冻的挥发性物质构成的,比如甲烷、氨水和水。

在柯伊伯带有大量的天体,被称为“柯伊伯带天体”(KBOs)。它们是太阳系中在海王星以外轨道上运行的小型冰质天体,难以进行观测。偶尔,这样的一个天体会引起“掩星”现象。天文学家正是利用一次“掩星”机会对“KBO 55636”进行了观测研究。天文学家对《自然》杂志表示,此次“掩星”持续了约10秒钟时间,不过这已经足够确定这一天体的体积和反射率。

太空撞击

截至目前,科学家已经探测到超过1000颗“柯伊伯天体”,不过他们认为“柯伊伯天体”可能多达70000颗。

这一研究的第一作者、麻省理工学院的行星天文学教授詹姆斯-埃利奥特表示,最近观测到的“KBO 55636”很可能是大约10亿年前一次太空碰撞的结果。

他说,一个名为“Haumea”的矮行星被另外一个天体碰撞,形成包括“KBO 55636”在内的数十个冰质天体。柯伊伯带是至少三颗矮行星的家园,其中一颗是冥王星,它也是已知最大的“柯伊伯天体”

埃利奥特教授解释说,为了在“KBO 55636”从一颗恒星前掠过时发现它,他召集了18个天文观测站的42名天文学家对其密切追踪,这些观测点位于澳大利亚、南非、墨西哥和美国。

埃利奥特说,“好几年来,我们一直精确地测量着‘KBO 55636’的位置。得到其精确的轨道数据后,我们推算出它在天空的运行轨迹,并寻找可能发生‘掩星’现象的恒星。”

埃利奥特解释说,很难推测出“KBO 55636”的精确运行轨迹。为了保证能找到它,埃利奥特领导的研究小组的观测站分布在其预计的轨迹下方地球表面,绵延长达5900公里。尽管如此,对准天空严阵以待的18架天文望远镜中,只有设在夏威夷的两部观测到这10秒钟的“掩星”现象。

高反射率

研究人员测量出恒星被遮挡的时长,以及“KBO 55636”的阴影在夏威夷移动的速率。利用这些数据,研究小组确定出“KBO 55636”的大小——直径大约为300公里,并测算出它的反射率。

科学家们原以为“KBO 55636”的表面十分晦暗,不能反射太多的光线。但是研究结果大大出乎预料。

埃利奥特教授说:“我们发现这一天体比我们原先所想的要小许多,而且反射率很高,能将照射到其表面的大部分光线反射出去。”他解释说,“KBO 55636”的表面很可能是冰构成的,同冥王星非常相似。

然而更大的天体,比如冥王星和土卫二能够通过冰火山等过程补充冰,使其表面变得明亮。所谓冰火山,喷发而出的是冰,而非岩浆,在土卫二和冥王星上存在有冰火山喷发的现象。不过这一解释并不适用于“KBO 55636”,因为其微小的体积和在太空中所漂浮的时间。

埃利奥特教授说:“我不清楚其反射率为什么这么高。或许是因为水冰表面更为结实,并没有因宇宙射线和其他因素的影响而变暗”。

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