天体物理学ppt课件.ppt

《天体物理学ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天体物理学ppt课件.ppt（40页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第一讲 引言,1. 天文学的研究对象及意义,天文学基础引言,天文学意义,2,天文学基础引言,天文学意义,3,天文学的研究对象,天体或天体系统 地球大气以外宇宙空间的各类天体,地球 太阳太阳系行星 （九大行星，小行星）恒星 （太阳就是其中之一）星系宇宙,宇宙中的天体,天文学基础引言,天文学意义,4,天文学的研究对象, 太阳 太阳系的起源 太阳系行星系统 地球的起源 人类的起源 。,(1) 我们的近邻：太阳系,天文学基础引言,天文学意义,5,天文学的研究对象,宇宙中各类天体及其系统 天体的空间位置, 空间分布, 空间运 天体的形态, 结构, 物理状况, 化学组 天体间相互关系 天体的起源与演化,(

2、2) 宇宙深处,宇宙有多大？宇宙中有什么？宇宙是怎么来的？宇宙的未来是什么？ 人类是如何认识宇宙的？,天文学基础引言,天文学意义,6,两个问题:,1 天文学与气象学 ? 2 天文学研究的意义 ?,天文学基础引言,天文学意义,7,问题一: 天文与气象的关系,气象: 地球大气范围内的现象 风云雨雪, 电闪雷鸣, 冷热变化 等等,天文: 地球以外天体的一切现象 地球本身也是一个天体 有关联 地球大气影响天文观测 天气决定观测的成败 (地面光学, 红外) 大气扰动影响成象质量 大气折射影响观测精度 等等 其他现象,天文学基础引言,天文学意义,8,地球自转与厄尔尼诺现象有关,南美洲,亚洲,西太平洋,东太

3、平洋,Back,天文学基础引言,天文学意义,9,星象抖动，地面,天文学基础引言,天文学意义,10,星象抖动，高山上,Back,天文学基础引言,天文学意义,11,天文与气象,地球绕太阳公转黄道与赤道存在23.5交角 气候的四季变化,春，夏，秋，冬,天文学基础引言,天文学意义,12,天文与气象,月球对地球的引力作用 海水每天的 潮起潮落,Back,天文学基础引言,天文学意义,13,问题二: 天文学研究的意义 ?,天文学是一门古老的学科,是一门观测的科学, 在历史上它与人类的生产活动和日常生活密切相关, 例如:季节的变化, 潮水涨落, 野外方向的确定等等,中华文明为什么能在5000年的历史长河上不断

4、繁荣发展, 中国古代天文学的高度发达有重要的作用 ! 李政道, 2001, 北京,天文学基础引言,天文学意义,14,1. 天文学对基础学科的作用,数学：天体位置的确定，观测数据的处理都需要数学。 推动数学发展的动力 物理：经典力学体系，万有引力定律的发现 研究太阳系内天体的运动的需要海王星的发现 证实了万有引力定律 广义相对论的科学验证：天文学家极端条件下的物理规律：天体环境各种天体的起源和演化 天体物理学 (Astrophysics) 主流学科化学：He元素是天文学家在太阳光谱上首先发现的。 研究宇宙中气体和尘埃的相互作用，形成机制。 天体化学 (Astrochemistry) 新兴学科,天

5、文学基础引言,天文学意义,15,宇宙中各类元素的起源,天体化学,天文学基础引言,天文学意义,16,1. 天文学对基础学科的作用,生物： 天文学家通过研究不同天体环境中的生物分子，了解构成生命的组件的起源、这些生物分子如何构成生命、生命怎样与其诞生的环境互相影响，以及最终探究生命能否及怎样扩展到其母行星之外。 地外文明 天文生物学 (Astrobiology) 新兴学科地外生物学 (Exobiology),天文学基础引言,天文学意义,17,2. 天文学对技术科学的推动作用,天文望远镜 ：光学，机械，控制 天文探测器 ： CCD (电荷耦合器件)，军事，航空，遥感，日常生活 天文干涉技术：射电，光

6、学 提高分辨本领 空间望远镜 ：航空航天技术 等等,天文学基础引言,天文学意义,18,目前世界上最大的单个地面光学望远镜,Keck望远镜 ：口径 10 米,Back,天文学基础引言,天文学意义,19,甚长基线射电干涉仪Very Long Baseline Interferometer -VLBI,台站分布,上海,乌鲁木齐,天文学基础引言,天文学意义,20,VSOP (日本1997),空间射电望远镜口径 8 米,天文学基础引言,天文学意义,21,欧洲南方天文台VLT 4 个 8 米 光学望远镜,组成光干涉仪，口径可达 100米，光学波段，2012年,Back,天文学基础引言,天文学意义,22,哈

7、勃空间望远镜(1990发射上天),光学望远镜口径 2.4 m,天文学基础引言,天文学意义,23,红外空间望远镜SIRTF(2003年8月25日发射上天),红外望远镜口径 85cm,天文学基础引言,天文学意义,24,下一代空间望远镜（NGST, 2012）,口径 8m,天文学基础引言,天文学意义,25,3. 天文学对哲学的意义人类如何认识宇宙,托勒玫和地心说哥白尼和日心说大爆炸宇宙学理论宇宙的起源，太阳系的起源，人类的起源,天文学基础引言,天文学意义,26,4. 天文学对工农业生产的作用,计量时间 时间标准, 用于尖端科学星表,年历的编制 农业生产, 航海, 航空, 航天太阳活动 飞船, 卫星,

8、 通信精密定轨, 测距 卫星轨道天文高灵敏度探测器 遥感, 军事 。,天文学基础引言,天文学意义,27,天文学的分支,(1) 天体测量学 天体的位置及其变化(2) 天体力学 太阳系天体的运动规律(3) 天体物理学 天体本质研究：起源和演化,天文学基础引言,天文学意义,28,(1). 天体测量学: 天体的位置及其变化,球面天文学 : 天文学基础理论球面三角等数学方法来研究天体的视位置用各种天球坐标系来表示天体位置实用天文学:时间计量, 地极移动, 天文大地测量, 天文导航方位天文学研究和测定天体的位置及运动天体参考系的建立,天文学基础引言,天文学意义,29,1. 天体测量学: 天体的位置及其变化

9、 (cont.),4. 天文地球动力学天体测量和地球科学的交叉用天文手段研究地球的运动状态和力学机制地球内部结构，地幔物质运动，地壳相互作用海平面，大气圈物质的运动地磁的结构变化自转变化，极移板块运动 等等,天文学基础引言,天文学意义,30,(2). 天体力学: 太阳系天体的运动规律,摄动理论：研究多体问题三体问题轨道要素的分析解定性理论：天体运动轨道应当具有的性质轨道的稳定性，可能性天体间的碰撞和俘获问题数值方法：运动方程的数值解历书天文学：编制星表，天文年历，行星，小行星历表特异天象：日月食，彗星，掩星天文常数系统,天文学基础引言,天文学意义,31,(2). 天体力学: 太阳系天体的运动规

10、律(cont.),5. 天体形状和自转理论：研究天体在自转状态下的性质：平衡，稳定性，自转变化，引力场等6. 天文动力学：行星际飞行中的动力学问题如：人造天体的轨道设计，轨道变化研究对象：人造地球卫星，月球火箭，空间探测器等,天文学基础引言,天文学意义,32,(3). 天体物理学 :天体本质研究,形态，内部结构，物理状态，化学组成，相互关系, 起源，演化和死亡 实测天体物理 天体的观测方法，观测结果 理论天体物理 观测现象的解释,天文学基础引言,天文学意义,33,(3).天体物理学: 天体本质研究,太阳物理：太阳的本质，能源问题太阳系物理学 (行星物理)：太阳系其他小天体的性质太阳系的起源恒星

11、物理：研究恒星的结构，演化和死亡恒星天文学 (银河系天文学)：银河系恒星，恒星集团的分布和运动星云，星际介质的物理性质，分布和运动银河系的整体结构,天文学基础引言,天文学意义,34,(3) 天体物理学: 天体物理本质研究(cont.),5. 星系天文学 (河外天文学)：银河系之外星系的形态，运动，结构，起源，演化星系的相互作用宇宙学的重要基础之一6. 高能天体物理学：天体的高能现象类星体，活动星系核 ( 吸积过程 )超新星爆发，脉冲星X射线源，射线源， 暴7. 等离子体天体物理用等离子体物理的方法研究天文现象,天文学基础引言,天文学意义,35,(3) 天体物理学: 天体物理本质研究(cont.

12、),8. 相对论天体物理：引力理论为基础宇宙大尺度结构致密天体，如中子星，白矮星，黑洞等引力波，引力透镜9. 宇宙学：宇宙的整体研究；观测和理论大爆炸理论宇宙大尺度结构的形成和演化10. 天体演化学：太阳系，恒星，星系，宇宙动力学演化，化学演化化学元素的起源，宇宙中的分布，变化规律,天文学基础引言,天文学意义,36,天体物理学: 天体物理本质研究,从观测方法上分： 光学天文学 : 地面，空间红外天文学 ：地面，空间射电天文学 ：地面，空间空间天文学 ：X 射线和 射线 (高能粒子),X 射线天文学 ： 2002年 Nobel 物理学奖,天文学基础引言,天文学意义,37,与天体物理有关的诺贝尔物

13、理学奖 9 项,1907年A.A.迈克尔逊（美国人）发明了光学干涉仪并且借助 这些仪器进行光谱学和度量学的研究 1917年V.F.赫斯（奥地利人） 发现宇宙射线1948年P.M.S.布莱克特（英国人） 改进了威尔逊云雾 室方法，核物理领域和宇宙射线方面的一系列发现1967年H.A.贝蒂（美国人） 发现了星球中的能源1974年M.赖尔、A.赫威斯（英国人） 从事射电天文学方面的开拓性研究1978年 A.A.彭齐亚斯、R.W.威尔逊（美国人） 发现宇宙微波背景辐射,天文学基础引言,天文学意义,38,与天体物理有关的诺贝尔物理学奖 9 项,1983年S.昌德拉塞卡、W.A.福勒（美国人） 恒星演化的

14、物理过程的研究 1993年R.A.赫尔斯、J.H.泰勒（美国人） 发现脉冲双星, 为有关引力的研究提供了新的机会 2002年 R. 戴维 斯(美国)、小柴昌俊(日本), C.贾科尼(美国) 中微子天文学, X 射线天文学,天文学基础引言,天文学意义,39,2002年诺贝尔物理学奖,人类观测宇宙的两个新“窗口”: Raymond Davis 、 Masatoshi Koshiba “探测宇宙中微子” 中微子天文学的诞生； Riccardo Giacconi: “发现宇宙X射线源” X射线天文学的诞生。,天文学基础引言,天文学意义,40,天文学,宇宙学河外星系银河系恒星太阳系太阳,天体演化学,天文学史天体测量学天体力学天体物理学,光学天文红外天文射电天文空间天文,观测手段分类,研究方法分类,数学和物理科学,物理学和技术科学,化学和生物科学,