天文学学士毕业论文

主要是因为随着时代的变迁，我国的一些科技越来越好了，而且也达到了一定的程度，同时也探索了月球和火球这两个地方。

三角学与天文学 早期三角学不是一门独立的学科,而是依附于天文学,是天文观测结果推算的一种方法,因而最先发展起来的是球面三角学．希腊、印度、 *** 数学中都有三角学的内容,可大都是天文观测的副产品．测量天体之间的距离不是一件容易的事. 天文学家把需要测量的天体按远近不同分成好几个等级.离我们比较近的天体,它们离我们最远不超过100光年（1光年＝万亿1012公里）,天文学家用三角视差法测量它们的距离.三角视差法是把被测的那个天体置于一个特大三角形的顶点,地球绕太阳公转的轨道直径的两端是这个三角形的另外二个顶点,通过测量地球到那个天体的视角,再用到已知的地球绕太阳公转轨道的直径,依靠三角公式就能推算出那个天体到我们的距离了.稍远一点的天体我们无法用三角视差法测量它和地球之间的距离,因为在地球上再也不能精确地测定它们的视差了. 〔河内天体的距离又称为视差,恒星对日地平均距离（a）的张角叫做恒星的三角视差(p),则较近的恒星的距离D可表示为：sinπ＝a/D〕 若π很小,π以角秒表示,且单位取秒差距(pc),则有：D=1/π 用周年视差法测定恒星距离,有一定的局限性,因为恒星离我们愈远,π就愈小,实际观测中很难测定.三角视差是一切天体距离测量的基础,至今用这种方法测量了约10,000多颗恒星.因此从天文学中又衍生出了三角学,而三角学则为天文研究奠定了基础. 三角学起源于古希腊.为了预报天体运行路线、计算日历、航海等需要,古希腊人已研究球面三角形的边角关系,掌握了球面三角形两边之和大于第三边,球面三角形内角之和大于两个直角,等边对等角等定理.印度人和 *** 人对三角学也有研究和推进,但主要是应用在天文学方面.15、16世纪三角学的研究转入平面三角,以达到测量上应用的目的.16世纪法国数学家韦达系统地研究了平面三角.他出版了应用于三角形的数学定律的书.此后,平面三角从天文学中分离出来,成了一个独立的分支.平面三角学的内容主要有三角函数、解三角形和三角方程. 而三角学的发展历程又是十分漫长的． 最早,古希腊门纳劳斯（Menelaus of Alexandria）著《球面学》,提出了三角学的基础问题和基本概念,特别是提出了球面三角学的门纳劳斯定理；50年后,另一个古希腊学者托勒密（Ptolemy）著《天文学大成》,初步发展了三角学．而在公元499年,印度数学家阿耶波多（ryabhata I）也表述出古代印度的三角学思想；其后的瓦拉哈米希拉（Varahamihira）最早引入正弦概念,并给出最早的正弦表；公元10世纪的一些 *** 学者进一步探讨了三角学．当然,所有这些工作都是天文学研究的组成部分．直到纳西尔丁（Nasir ed-Din al Tusi,1201～1274）的《横截线原理书》才开始使三角学脱离天文学,成为纯粹数学的一个独立分支．而在欧洲,最早将三角学从天文学独立出来的数学家是德国人雷格蒙塔努斯（J•Regiomontanus,1436～1476）． 雷格蒙塔努斯的主要著作是1464年完成的《论各种三角形》．这是欧洲第一部独立于天文学的三角学著作．全书共5卷,前2卷论述平面三角学,后3卷讨论球面三角学,是欧洲传播三角学的源泉．雷格蒙塔努斯还较早地制成了一些三角函数表． 雷格蒙塔努斯的工作为三角学在平面和球面几何中的应用建立了牢固的基础．他去世以后,其著作手稿在学者中广为传阅,并最终出版,对16世纪的数学家产生了相当大的影响,也对哥白尼等一批天文学家产生了直接或间接的影响． 最先使用三角学一词的是文艺复兴时期的德国数学家皮蒂斯楚斯（B．Pitiscus,1561～1613）,他在1595年出版的《三角学：解三角形的简明处理》中创造这个词．其构成法是由三角形（tuiangulum）和测量（metuicus）两字凑合而成．要测量计算离不开三角函数表和三角学公式,它们是作为三角学的主要内容而发展的． 三角测量在中国也很早出现,公元前一百多年的《周髀算经》就有较详细的说明,例如它的首章记录“周公曰,大哉言数,请问用矩之道.商高曰,平矩以正绳,偃矩以望高,复矩以测深,卧矩以知远.”（商高说的矩就是今天工人用的两边互相垂直的曲尺,商高说的大意是将曲尺置于不同的位置可以测目标物的高度、深度与广度）1世纪时的《九章算术》中有专门研究测量问题的篇章． 16世纪三角函数表的制作首推奥地利数学家雷蒂库斯（G．J．Rhetucus,1514～1574）．他1536年毕业于滕贝格（Wittenbery）大学,留校讲授算术和几何．1539年赴波兰跟随著名天文学家哥白尼学习天文学,1542年受聘为莱比锡大学数学教授．雷蒂库斯首次编制出全部6种三角函数的数表,包括第一张详尽的正切表和第一张印刷的正割表． 17世纪初对数发明后大大简化了三角函数的计算,制作三角函数表已不再是很难的事,人们的注意力转向了三角学的理论研究．不过三角函数表的应用却一直占据重要地位,在科学研究与生产生活中发挥着不可替代的作用． 三角公式是三角形的边与角、边与边或角与角之间的关系式．三角函数的定义已体现了一定的关系,一些简单的关系式在古希腊人以及后来的 *** 人中已有研究． 文艺复兴后期,法国数学家韦达（F．Vieta）成为三角公式的集大成者．他的《应用于三角形的数学定律》（1579）是较早系统论述平面和球面三角学的专著之一．其中第一部分列出6种三角函数表,有些以分和度为间隔．给出精确到5位和10位小数的三角函数值,还附有与三角值有关的乘法表、商表等．第二部分给出造表的方法,解释了三角形中诸三角线量值关系的运算公式．除汇总前人的成果外,还补充了自己发现的新公式．如正切定律、和差化积公式等等．他将这些公式列在一个总表中,使得任意给出某些已知量后,可以从表中得出未知量的值．该书以直角三角形为基础．对斜三角形,韦达仿效古人的方法化为直角三角形来解决．对球面直角三角形,给出计算的完整公式及其记忆法则,如余弦定理,1591年韦达又得到多倍角关系式,1593年又用三角方法推导出余弦定理． 1722年英国数学家棣莫弗（A．De Meiver）得到以他的名字命名的三角学定理 ?（cosθ±isinθ）n＝cosnθ＋isinnθ, 并证明了n是正有理数时公式成立；1748年欧拉（L．Euler）证明了n是任意实数时公式也成立,他还给出另一个著名公式 ?eiθ＝cosθ＋isinθ, 对三角学的发展起到了重要的推动作用． 近代三角学是从欧拉的《无穷分析引论》开始的．他定义了单位圆,并以函数线与半径的比值定义三角函数,他还创用小写拉丁字母a、b、c表示三角形三条边,大写拉丁字母A、B、C表示三角形三个角,从而简化了三角公式．使三角学从研究三角形解法进一步转化为研究三角函数及其应用,成为一个比较完整的数学分支学科．而由于上述诸人及19世纪许多数学家的努力,形成了现代的三角函数符号和三角学的完整的理论． 如今,人们从更高、更深的角度来认识“三角学”,是由于复数的引入.人们对复数的思考由来已久,例如对方程x2＋1=0的根的思考,但人们认真地将虚数=i引入数学则是16世纪的事了.之后欧拉建立了著名的欧拉公式：eiθ=cosθ＋isinθ,使得三角学中的问题都可以化归为复数来讨论,于是三角学中一大批问题得以轻松地解决.有了复数与欧拉公式,使人们对三角学的已有理论的理解更为深刻,并可以把一些原始的、复杂的处理三角学的方法与工具“抛到一边”. 事实上,三角学是一门实用的数学分支,尽管源自于天文学,但在很多其他学科中都有用. 百年前,希尔伯特在他那著名的讲演中,用以下这段话作为结束语：“数学的有机统一,是这门科学固有的特点,因为它是一切精确自然科学知识的基础,为了圆满实现这个崇高的目标,让新世纪给这门科学带来天才的大师和无数热诚的信徒吧!”我深信,只要我们从现在开始,学好数学,用好数学,21世纪一定会“给这门科学带来天才的大师”,而且其中肯定有许多来自我们90后! 注：简单的将网上的排了一下序,仍需修改!

宇宙中有着大约1000亿个星系，每个星系又包含着大约1000亿个恒星，而这些恒星中的大多数拥有绕着它们旋转的行星，这其中是否存在适合人类繁衍生存的宜居星球？

无论是最近上映的科幻电影《沙丘》，还是刘慈欣的《三体》，宜居星球作为人类苦苦追寻的“归宿”，始终是科幻故事展开的地方。上个世纪五十年代，华裔科学家黄授书提出了文明生存的“宜居带（habitable zone）”理论，系统总结了宜居带的特征，使得人类寻找宜居星球的范围大大缩小，大海捞针般的行为也逐渐变得有迹可循。这篇论文发表在创刊于1889年的《太平洋天文学会汇刊》（Publications of the Astronomical Society of the Pacific）中，让我们跟随这部古老的汇刊开启一段天文学之旅，了解太平洋天文学会的成立、宜居星球论文的发表、和汇刊中的老插图背后的故事。

一、太平洋天文学会与《太平洋天文学汇刊》的创刊

太平洋天文学会（Astronomical Society of the Pacific）成立于1889年2月7日，该学会隶属于美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science）。经过一百三十多年发展，目前太平洋天文学会已经成为全世界最大的天文学会之一，学会旗下有三种出版物，包括：针对天文学家的专业学术期刊《太平洋天文学会汇刊》，从 历史 天文学、考古天文学、前沿天文学等角度科普天文学知识的《水星》（Mercury），以及始于1988年、出版了五百余卷的《太平洋天文学会会议录》（Astronomical Society of the Pacific Conference Series）。除正式出版物外，学会还设立很多奖项促进天文学的发展，其中包括在天文学领域最负盛名的，颁发给终身致力于天文 探索 的并取得杰出贡献的天文学家的“布鲁斯奖(Bruce Medal)”；颁发给为提升公众对天文学的理解与认识做出突出贡献的“克隆普克-罗伯特奖(Klumpke-Roberts Award)”；“戈登·迈尔斯业余成就奖（The Gordon Myers Amateur Achievement Award）”；以及颁发给优秀天文学博士毕业论文的“罗伯特·J·特朗普勒奖(Robert J. Trumpler Award)”。

太平洋天文学会的首卷发刊词由利克天文台创始人、太平洋天文学会的发起人爱德华·霍尔顿（Edward Singleton Holoden）撰写，在他的讲述中，太平洋天文学会的成立缘于1889年1月1日一次非常成功的日食观察集会。在集会上，学者们明确了学会的宗旨、章程、会员的职责等内容。

二、黄授书与宜居理论

黄授书（1915-1977），华裔理论天体物理学家，在天文学多个领域取得了出色的成就，为纪念他在天文学上的杰出贡献，紫金山天文台将该台发现的一颗小行星命名为“黄授书”星。早在1959年，黄授书在论文中便提出了“宜居带（habitable zone）”理论，是当时最早提出这一理论的科学家之一。从他的论文《宇宙中生命的问题和恒星形成的模式》中我们得知，离恒星太近的地方，烈焰熊熊，万物枯涸；离恒星太远的地方，冰天雪地，万物凝冻。只有正好处于离母星不远又不近区域里的行星，才能留存液态水，孕育已知的生命形式。一切天然适合人类生存的行星，也只能在宜居带内找到。这一理论的提出为人们对宜居星球的搜寻提供了方向，也为促进天文学领域的发展起到了重要作用。

三、《太平洋天文学汇刊》中的插图

在这部期刊中收集有大量天文学领域的精美插图，其中包括利克天文台冬天的景色、1889年的木星、月球表面、月全食彩色手绘、36英寸利克天文台望远镜等内容的图片，这些图片直观反映了当时天文学蓬勃的发展状态。本文选取海拔1283米白雪皑皑的汉密尔顿山顶的利克天文台（Lick Observation）图片供读者欣赏（图4）。利克天文台是世界首座建于山顶的永久天文台，在这里爱因斯坦的广义相对论、宇宙加速膨胀等重要理论发现获得证明与确认，如今利克天文台主要被用于搜索超新星和其它星系中的行星。

《太平洋天文学会汇刊》作为目前天文学领域重要期刊之一，发表了很多重要发现，文献情报中心馆藏1889年首卷至今的纸本文献，读者可通过中科知汇预约到馆阅览。

参考文献：

[1] Publications of the Astronomical Society of the Pacific[J]. 1889--1896,Vol1—7.

[2] Astronomical Society of the Pacific[EB/OL]. [2022-02-08]..

撰稿人：刘杨

初审：徐小牧

审核发布：翁彦琴

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