天文学选修课论文2000

浅论天文 天文学历史 天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时代，人们为了指示方向、确定时间和季节，而对太阳、月亮和星星进行观察，确定它们的位置、找出它们变化的规律，并据此编制历法。从这一点上来说，天文学是最古老的自然科学学科之一。 古时候，人们通过用肉眼观察太阳、月亮、星星来确定时间和方向，制定历法，指导农业生产，这是天体测量学最早的开端。早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学。从十六世纪中期哥白尼提出日心体系学说开始，天文学的发展进入了全新的阶段。此前包括天文学在内的自然科学，受到宗教神学的严重束缚。哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚，并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。 十八、十九世纪，经典天体力学达到了鼎盛时期。同时，由于分光学、光度学和照相术的广泛应用，天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展，诞生了天体物理学。 二十世纪现代物理学和技术高度发展，并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地，使天体物理学成为天文学中的主流学科，同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展，人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。 天文学就本质上说是一门观测科学。天文学上的一切发现和研究成果，离不开天文观测工具——望远镜及其后端接收设备。在十七世纪之前，人们尽管已制作了不少天文观测仪器，如中国的浑仪、简仪，但观测工作只能靠肉眼。1608年，荷兰人李波尔赛发明了望远镜，1609年伽里略制成第一架天文望远镜，并作出许多重要发现，从此天文学跨入了用望远镜时代。在此后人们对望远镜的性能不断加以改进，以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率。1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波，开创了射电天文学。1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜。之后，随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高，射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献。二十世纪后50年中，随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入，天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段，形成了多波段天文学，并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段，天文学发展到了一个全新的阶段。而在望远镜后端的接收设备方面，十九世纪中叶，照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测，对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用，可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科。 人类很早以前就想到太空畅游一番了。1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园。花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车，然后车身剧烈摇晃，最后登上一个月亮模型。 同一年，莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒，同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章。他在文内演算，一枚导弹要克服地球引力就必须以1．8万英里的时速飞行。他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭。 50年代，有一个公认的基本思想是，哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站，它迟早就能控制整个地球。冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行。他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站。他说：“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行，那么人们就能认识到，这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位。 1961年，加加林成为进入太空的第一人。俄国人用他说明，在天上飞来飞去的并不是天使，也不是上帝。美国约翰·肯尼迪竞选的口号是“新边疆”。他解释说：“我们又一次生活在一个充满发现的时代。宇宙空间是我们无法估量的新边疆。”对肯尼迪来说，苏联人首先进入宇宙空间是“多年来美国经历的最惨痛的失败”。唯一的出路是以攻为守。1958年美国成立了国家航空航天局，并于同年发射了第一颗卫星“探险者”号。1962年约翰·格伦成为进入地球轨道的第一位美国人。 许多科学家本来就对危险的载人太空飞行表示怀疑，他们更愿意用飞行器来探测太阳系。 而美国人当时实现了突破：三名宇航员乘“阿波罗号”飞船绕月球飞行。在这种背景下，计划在1969年1月实现的两艘载人飞船的首次对接具有特殊的意义。 补充回答： 20世纪的80年代，苏联的第三代空间站“和平”号轨道站使其航天活动达到高峰，都让美国人感到眼热。“和平”号被誉为“人造天宫”，1986年2月20日发射上天，是迄今人类在近地空间能够长期运行的唯一载人空间轨道站。它与其相对接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体”舱、“光谱”舱、“自然”舱等舱室形成一个重达140吨、工作容积400立方米的庞大空间轨道联合体。在这一“太空小工厂”相继考察的俄罗斯和外国宇航员有106名，进行的科考项目多达万个，重点项目600个。 在“和平”号进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间。延长人在空间的逗留时间是人类飞出自己的摇篮地球、迈向火星等天体最为关键的一步，要解决这一难题需克服失重、宇宙辐射及人在太空所产生的心理障碍等。俄宇航员在这方面取得重大进展，其中宇航员波利亚科夫在“和平”号上创造了单次连续飞行438天的纪录，这不能不被视为20世纪航天史上的一项重要成果。在轨道站上进行了诸如培养鹌鹑、蝾螈和种植小麦等大量的生命科学实验。 如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站，国际空间站则属于第四代空间站了。国际空间站工程耗资600多亿美元，是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物，又是当前美俄合作的结果，从侧面折射出历史的一段进程。 国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段，现已完成。这期间，美俄主要进行了一系列联合载人航天活动。美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行，训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力；第二阶段从1998年11月开始：俄罗斯使用“质子－K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道。它还担负着一些军事实验任务，因此该舱只允许美国宇航员使用。实验舱的发射和对接的完成，将标志着第二阶段的结束，那时空间站已初具规模，可供3名宇航员长期居住；第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空。当这些舱室与空间站对接后，则标志着国际空间站装配最终完成，这时站上的宇航员可增至7人。 补充回答： 美、俄等15国联手建造国际空间站，预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来。不过，几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求。“路漫漫其休远兮，吾将上下而求索”，人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心。1998年11月，人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程，这似乎在告诉人类：照此下去，征服太空不是梦。

宇宙是有限的？镜像是无限的？宇宙是有限的还是无限的？有没有中心？有没有边/有没有生老病死？有没有年龄？这些恐怕是自从有人类活动以来一直被关心的问题。宇宙学——它是从整体角度探讨宇宙结构与演化的天文学分支学科，其主要目的是利用已有的物理定律，或利用一些局部成立的定律，合情理地对宇宙作出推论。早在20世纪以前就有有关宇宙的记载。西方有关宇宙的研究可以分为四各时期。第一个时期是启蒙时期，主要是远古时代有关宇宙的神话传说。第二个时期是从公元前6世纪到公元前1世纪以至到中世纪（15世纪）为止，那时地心学主宰宇宙学。第三个时期是从16～世纪到17世纪，16世纪哥白尼的日心学说，开始把宇宙学从神话中解放出来，到17世纪，牛顿开辟了了以力学方法研究宇宙学的新经验，形成了经典宇宙学。第四时期，18世纪到19世纪，把研究扩大到银河系和河外星系，为现代宇宙学的发展奠定了基础。作为世界上四大文明古国之一的中国，在天文学方面有着灿烂的历史在天象记载、天文仪器制作和宇宙理论方面都为我们留下了珍贵的记录。现代宇宙学是从爱恩思坦1917年发表的论文《对广意相对论的宇宙学的考察》开始的，1922～1927年，原苏联数学家佛里得曼（）、比利时科学家勒梅特（）提出和发展了宇宙膨胀模型。1948年，邦迪（Bondi，H）、哥尔德（Gold,T）、霍伊尔（Huyle,F.）提出完善的宇宙学原理与稳恒的宇宙学原理模型。还有一些宇宙论研究者，把总星系的膨胀同万有引力常数G联系起来，1975年美国范佛兰登认为G正以每年百分之一的速度减少。有人提出了引力常数G的减少是总星系膨胀的原因。哈勃膨胀、微波辐射、轻元素的合成以及宇宙的测量被认为是现代宇宙学的四大基石。今天的宇宙学研究更依赖于观测技术以及科学水平的提高。这些观测事实都支持了目前流行的大爆炸宇宙学的理论观点现代宇宙学认为宇宙没有中心。现代宇宙模型中主要有五种模型：牛顿无限、静止宇宙模型、爱恩思坦静态模型、佛里得曼宇宙模型、稳恒态宇宙模型和大爆炸宇宙模型。美国数学家杰弗里·威克斯的最新宇宙模型令科学界震惊：一个大小有限、形状如同足球的镜子迷宫；宇宙之所以令人产生无边无界的“错觉”， 是因为这个有限空间通过“返转”效应无限重复映现自身。宇宙是有限的还是无限的？一个争论不休的古老问题。今天，根据天文观察资料和理论分析，多数天文学家都认定宇宙是无限的。 日前，根据美国国家航空航天局（NASA）2001年发射升空的WMAP宇宙微波背景辐射探测器获得的资料，美国数学家杰弗里·威克斯推断，宇宙其实是有限的，相对说来其实并不大，大约只有70亿光年宽度，形状为五边形组成的12面体，有如足球。人们之所以感觉宇宙是无限的，是因为宇宙就像一个镜子迷宫，光线传过来又传过去，让人们发生错觉，误以为宇宙在无限伸展

《果壳中的宇宙》霍金写的！~~

《恒星行星即查手册》——湖南科学技术出版社 作者：（英）莫里森，（英）潘斯顿译者：温静出版日期：2006-9 ISBN：7535746683开本：32开 市场价: ￥28 内容简介 恒星行星即查手册囊括了业余天文爱好者观测夜空所需的一切知识。给出了一些早期卓越的天文家对恒星、行星和行星运动等问题的简介；用详尽的章节介绍丁关于恒星、星系的有价值的信息，例如银河系、星云、星际物质和不同星座以及它们的特征。给出了使用望远镜、天文望远镜及其它光学辅助仪器的建议，你能通过北半球和南半球的季节星空图学会观察夜空。给出了天文学A列表中的50个天体的详细介绍以及各天体的星图以便让人们更加便捷地找出这些天体。对太阳系进行的详细的介绍，并附表提供了每一个行星的重要信息。本书是业余天文爱好者不可缺少的好书。 《剑桥天文爱好者指南》——湖南科学技术出版社 作者：迈克尔·E·白凯奇译者：李元 马星垣 齐锐 曹军 等出版日期：2008年1月 ISBN：978-7-5357-4967-3开本：16开 装帧：平装 市场价: ￥65 内容简介 在我国天文爱好者活动日趋增长的情况下，引进版指导性的图书是非常重要的。这本书内容全面、适中，而且资料最新。最可贵的是提供了大量当代活跃的一些天文爱好者的实测事例和经验。虽然和我们的国情不尽，但大部分是有用的。 《新天文观测手册》——福建科学技术出版社 [英]卡洛尔·斯脱特 著 尤仪 译 144页，230千字定价：元（附旋转星图）ISBN 7-5335-2259-1/ 这本书在以通俗的语言天文观测的基础知识时，穿插了大量精彩的图片——这是本书最大的特色。另外，作者以很大的篇幅对太阳系天体和每月所见的星座进行了详细的介绍，对每个行星，星图中都标出了1999年-2010年的黄道位置。随书还赠送了一个旋转星图，这些都体现了本书的特色。 《我爱天文观测——青少年天文观测活动指导》（天文爱好者丛书）——地震出版社 刘学富、李志安编著32开178页，161千字定价：元ISBN 7-5028-1573-2 天文观测是打开天文学大门的钥匙。人们不但可以从中开阔自己的眼界，了解宇宙之宏大，还可以培养观测者的动手能力和科学精神。本书主要针对青少年讲解了进行观测前必备的天文知识和基本的观测方法，由浅入深，很适合没有太多经验的天文爱好者。书中除了附有基本的一些星表外，还编入了两个练习（“月面地形识别”和“星系分类”），是一本很实用的书籍。（空间天文网 编写) 《大宇宙百科全书》——海南出版社 原书名：Companion to The Cosmos作者：[英]约翰·格里宾 ；译者：黄磷32开637页，565千字定价：元ISBN 7-5443-0145-1 无论是天文工作者还是业余天文爱好者，都会遇到自己不熟悉的天文专业名词，这就需要一本系统的书籍来查找。我认为本书就是此类书籍中较好的一本。本书共收录了1100余条天文及物理学相关名词、天文学家介绍，并按其英文单词的第一个字母进行排列（类似于英文字典。为了尊重原作者的著作权，中译本没有把其顺序重新排列）。为了方便不熟悉英文的读者，书后还附了一个按中文拼音顺序进行排列的检词表和一个按笔画进行排列的检词表（类似于汉语字典），使用上很是方便。除了在使用上有很大优势外，本书还有一个特点——在解释名词的基本含义后，还联系到相关的事件和科学家。而且，书中的正文部分还插有大量的高清晰度黑白照片，印刷质量很好。正文后，附有一个从前15000年到1995年的科学界和历史大事年表，对朋友们很有帮助。（空间天文网 编写)《天文爱好者手册》（爱好者丛书）——四川辞书出版社 主编：洪韵芳32开544页定价：元ISBN 7-80543-475-1本书是每个天文爱好者的必备之书！它较详细地介绍了天文学的各个方面，特别是包含了大量天文学资料，以及天文观测指导、望远镜的制作和使用。（朱陶立）《时间简史》[插图本]——湖南科学技术出版社 原书名：A Brief History of Time作者：[英]史蒂芬·霍金；译者：许明贤 吴忠超大32开245页，171千字定价：元ISBN 7-5357-3230-5本书是英国天文学家史蒂芬·霍金的心血之作。史蒂芬·霍金是当代最重要的广义相对论家和宇宙论家。20世纪70年代，他和彭罗斯一同证明了著名的奇性定理。本书是对宇宙的存在和发展进行的阐释，语言通俗易懂。本书的发行量超过了1000万册，被翻译成40多种文字，是世界上影响最大的天文普及读物。（朱陶立）不足之处是此版本的书中有数处错误，望大家注意！>> 更多感谢 朱陶立 同好提供以下资料《天文知识》 本书是一天文普及读物。它对整个天文学做了一个较详细的介绍，涵盖了各个方面，是一天文基础知识读物。《夜空》本书是《探索书系》的一分册。是初级天文爱好者的一本较好的入门读物。它分为遨游太空、天文爱好者、观察夜空三大部分。内含每个星座的介绍，对每个星座里的精彩天体都有作扼要的讲解。 《前进星河》 本书是台湾著名爱好者陈培堃的天文普及力作《星星俱乐部》丛书之一。本书对整个天文学做了一个极粗浅的概括介绍，它先从较实用的基础观星开始，再逐步扩及四季观星、太阳系家族及谜样的宇宙，配合精彩的彩色图片，图文并茂地作介绍。 《轻松使用望远镜》 本书是台湾著名天文爱好者陈培堃的天文普及力作《星星俱乐部》丛书之一。他在这本书当中简要介绍了当前爱好者手中常拥有的地平式和赤道式望远镜的特点和简要操作方法,是入门爱好者学用望远镜的启蒙之书。 《春季观星手册》 本书是台湾著名爱好者陈培堃的天文普及力作《星星俱乐部》。它对四季的一些壮观星座进行了详细的介绍和观测指导，特色部分在于每一张星座照片都有一张加连线的和没加连线的照片作对比。这是一本非常实用的初级爱好者读物。 《天文摄影入门》 本书是台湾著名爱好者陈培堃的天文普及力作《星星俱乐部》之一。它教我们如何进行天体摄影，如何选用胶卷等问题。这本书不失为天体摄影新手的启蒙读物。 《太空浪子——彗星》 本书是台湾著名爱好者陈培堃的天文普及力作《星星俱乐部》之一。它是对海尔·波普彗星的特别纪念。书中告诉我们：76年回归的哈雷彗星、15000年回归一次的百武彗星，以及4200年回归一次的海尔·波普彗星，它们的本质、它们的运动…… 《月面观测指南》 本书是台湾著名爱好者陈培堃的天文普及力作《星星俱乐部》之一。这是本非常实用的手册。书中介绍了月球的运动、日月食的成因等知识。最重要的部分是“看一个月的月亮”。它通过作者亲手拍摄的一张张月球照片，向读者展示了不同倍率下的月面，以及月面上的地形等。 《神奇宇宙探秘》 本书是《天文爱好者丛书》的一分册。这本书向读者展示了一个绚丽多彩的恒星世界：有变幻莫测的变星、成双结对的双星、致密的白矮星，以及能吞噬万物的黑洞；还展现了宇宙的过去、现在和未来，让读者欣赏美丽的星系、浩大的星系团、以及缥缈的星云。 《太阳系新探》 本书是《天文爱好者从书》的一分册。这本书涵盖了太阳系的方方面面，以地球为起点，由近及远地介绍了广阔的太阳系。并且把历史和现状结合起来，讨论了小行星、彗星是否会与地球相撞等问题。