天文观测基础知识

普通天文学-1-第一章天文观测基础知识第一节天球和天球坐标1、天球：天穹：人们所能直接观测到的地平之上的半个球形天空。天球：以地心为球心半径为任意的假想球体，表示天体视运动的辅助工具。（P1）由于天球球心的不同分为：观测者天球、地心天球、日心天球。黄道黄道是太阳周年视运动的轨迹，实际上是地球公转轨道所在平面与天球相交的大圆，这个平面是黄道面。2、天球坐标系（1）、地平坐标系基本要点：基圈：地平圈；始圈：午圈；原点：南点；纬度：高度：天体相对于地平圈的方向和角距离。（解释度量及天顶距）经度：方位：天体所在的地平经圈相对于午圈的方向和角距离。(0°到360°，自南点向西沿地平圈度量）。（2）、第一赤道坐标系(也称时角坐标系)基本要点：基圈：天赤道；始圈：午圈；原点：上点；纬度：赤纬：天体相对于天赤道的方向和角距离。（解释度量及极距）经度：时角：天体所在的时圈相对于上点（午圈）的方向和角距离。自上点沿天赤道向西度量（为使天体的时角“与时俱增”）。上、西、下、东为0时、6时、12时、18时。（3）、第二赤道坐标系基本要点：基圈：天赤道始圈：春分圈；原点：春分点；纬度：赤纬；（与第一赤道坐标相同）经度：赤经：天体所在的时圈相对于春分点的方向和角距离。自春分点沿天赤向东度量。（4）、黄道坐标系基本要点：基圈：黄道；始圈：无名圈；（过春分点的黄经圈）原点：春分点；纬度：黄纬：天体相对于黄道的方向和角距离。（解释度量）经度：黄经：天体所在的黄经圈相对于春分点的方向和角距离。自春分点沿黄道向东度量（为使太阳的黄经“与日俱增”）。普通天文学-2-（5）各天球坐标系的区别和联系仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度天体赤经＋天体当时时角＝当时恒星时第二节天体的视运动与四季星空1、天体的周日视运动所谓天体的周日视运动是指所有天体以一天为周期的自东向西运动。天体周日视运动的轨迹叫做周日平行圈，简称周日圈。恒隐星和恒显星2、太阳的周年视运动太阳的周年视运动是指因地球公转而引起的太阳在恒星背景上的运动轨迹（路线）：即黄道方向：自西向东周期：与地球公转周期相同，约为365天。3、视星等与绝对星等天体的亮度：天体的明暗程度。视星等：亮度等级。天体的光度：天体本身的发光强度。绝对星等：表示天体光度等级的星等。国际通行的星空区划——88个星座4、四季星空春季主要星座：①大熊座②小熊座③牧夫座④室女座⑤狮子座夏季主要星座：①天琴座②天鹰座③天鹅座④天蝎座⑤人马座秋季主要星座：①飞马座②仙女座③仙后座④英仙座⑤仙王座⑥南鱼座冬季主要星座：①猎户座②大犬座③小犬座④双子座⑤御夫座⑥金牛座第三节天文望远镜和空间探测器光学天文望远镜的类别：按轴系分：地平式、赤道式。按光学系统分：折射望远镜、反射望远镜、折反射望远镜。普通天文学-3-第四节天文观测时间系统1、恒星日与太阳日恒星日：某一恒星连续2次在同一地点上中天的时间间隔。太阳日：太阳连续2次在同一地点上中天的时间间隔。2、恒星时与太阳时3、地方时和世界时（1）地方时：以观测者本地经度测定的时间。缺点：过于分散，不便于远距离的交流与活动。（2）世界时：以本初子午线测定的时间。缺点：过于统一，不便于各地日常生活。4、时区和法定时区（区时和法定时）时区：以15°的倍数为标准经线，两侧各7.5°为一个时区，共24个时区。区时：该时区标准经线的地方时。法定时区：各国法定的全国统一或地区统一使用的时区。有时不是整数时区。法定时：法定时区的区时。5、原子时、世界时（及其优缺点）和协调世界时原子时：依据是原子内部电子跃迁振荡频率，以铯原子跃迁振荡9192631770次所经历的时间为1原子秒。优缺点：精度极高，但无实际物理意义。世界时：优缺点：日常所需，但精度一般。协调世界时：原子时的秒长与世界时的时刻相互协调。如何协调：闰秒。6、历法（1）历法：推算日、月、年的时间长度和它们之间的关系，并制定时间顺序的法则。（2）.阴历侧重协调历月与朔望月关系的历法，又叫太阴历。只考虑朔望月，不考虑回归年。所以，历月平均长度近于朔望月长度，历日与月相对应，但历年长度与回归年长度相差较大。历月安排：单数月为大月，30天，双数月为小月，29天。阴历的不足：历年长度比回归年短11天左右。缺乏季节意义，不能指导农业生产。只在伊斯兰国家和地区使用。置闰规则：30年11闰。普通天文学-4-（3）阳历侧重协调历年和回归年关系的历法，又叫太阳历。只考虑回归年，不考虑朔望月。所以，历年平均长度近于回归年长度，但历日与月相无对应关系。历月安排：1、3、5、7、8、10、12共7个月为大月，每月31天，4、6、9、11共4个月为小月，每月30天，2月在平年为28天，在闰年为29天。置闰规则：400年97闰。（4）阴阳历既考虑朔望月，又兼顾回归年，并以朔望月为主的历法，叫阴阳历。它实际是一种特殊的阴历或改进了的阴历。历月体现月相循环，以朔望月为标准安排大月和小月；历日与月相对应；历年是历月的十二或十三倍。历月安排：大月30日，小月29日，无固定大小月顺序，以朔望月为标准安排大小月。平均历月长度等于朔望月长度。置闰规则：19年7闰。（5）我国农历（二十四节气）的特点一是：以月相定日序二是：以中气定月序第二章地球和地月系第一节地球名称参考点旋转角度长度恒星时太阳时恒星日恒星360°24h23h56m太阳日太阳360°59'24h04m24h太阴日月球373°38'24h54m24h50m1、地球自转造成的后果一是：不同天体的周日运动普通天文学-5-二是：这种较快自转叠加缓慢公转形成地球上的昼夜交替三是：使水平物体方向发生偏转2、地轴进动是天轴绕黄轴作圆锥运动造成的天极位置在天球上自东向西的圆周运动。地轴进动的后果：一，天极周期变化。二，春分点西移。三，赤经赤纬黄经变化。3、视差：由于地球公转造成的恒星在天球上位置的移动。光行差：是地球轨道速度对于光速的影响4、恒星年：以恒星（恒星应无明显自行）为参考点，太阳视圆面中心连续两次经过同一恒星的时间间隔。回归年：以春分点为参考点，太阳视圆面中心连续两次经过春分点的时间间隔5、地球公转引起的天文现象：恒星的周年视差太阳的周年运动行星与太阳的会合运动：行星与太阳的相对视运动。月球与太阳的会合运动：月球与太阳的相对视运动6、地球运动的地理意义（1）昼夜交替与昼夜长短（2）太阳高度（3）地球上的四季原因：黄道与天赤道有23度26分的夹角7、昼夜交替与昼夜长短影响昼夜长短的主要因素：（1）地理纬度（2）太阳赤纬影响昼夜长短的其他因素：（1）太阳视半径：（2）大气折光：（3）眼高差：（4）晨昏蒙影：第二节月球1、月地平均距离为384401km。2、月球表面形态：月海：暗的熔岩流平原。月陆：亮的高地。环形山：月坑，陨石撞击坑。山脉辐射纹：从环形山向四周辐射的明亮线条。月谷：月面上的暗线条。普通天文学-6-第三节地月系1、月球公转轨道所在平面与天球的交线叫做白道2、恒星月是（以恒星为参考点）是月球视圆面中心连续两次经过同一恒星（无明显自行）的时间间隔。朔望月（以太阳为参考点）是连续两次新月即朔（或满月即望）之间的时间间隔。3、月相、方位和时刻月相距角与太阳出没比较月出中天月落夜晚见月时间新月0º同升同落清晨正午黄昏彻夜无月满月180º此起彼落黄昏半夜清晨通宵见月上弦月90º迟升后落正午黄昏半夜上半夜西天下弦月270º早升先落半夜清晨正午下半夜东天4、天体的影锥本影、伪本影、半影5、日食和月食的过程日食：（1）方向：太阳的西边开始，东边结束。（2）阶段：日全（环）食3个，日偏食1个。（3）食相：日全（环）食5个，日偏食3个。（4）食分：日全食≥1，日偏（环）食1。过程：日全（环）食要经过三个阶段五个食相：三个阶段是偏食、全（环）食和偏食；五个食相是初亏—食既—食甚—生光—复圆日偏食只有初亏、食甚和复圆食甚时，日轮（视直径作为1）被月轮遮蔽的程度叫食分月食：（1）方向：月亮的东边开始，西边结束。（2）阶段：月全食3个，月偏食1个。（3）食相：月全食5个，月偏食3个。（4）食分：月全食≥1，月偏食1。过程：月全食要经过三个阶段五个食相：三个阶段是偏食、全食和偏食；五个食相是初亏—食既—食甚—生光—复圆月偏食只有初亏、食甚和复圆食甚时，月轮（视直径作为1）进入地球本影部分与月球视直径之比叫食分日食月食的条件食必在朔望。朔望不一定必有食。朔望时太阳在黄白交点或附近，必有食。食限是指黄白交点附近可以发生日、月食的界限。食限大小与日地距离、月地距离和黄白交角的大小有关。食季是有可能发生日、月食的一段时间。实际上也是太阳经过食限的一段时间。普通天文学-7-6、一年最多7次食。5+2或4+3，一年最少2次食。2+07、引潮力：日（月）对地球表面的实际引力与对地心的引力（即平均引力）之间的差值。8、影响引潮力大小的因素：（1）天体到到地球中心的距离（2）吸引天体的质量（3）地面上距以正、反垂点为两极的大圆的距离9、海洋潮汐的基本周期（1）太阴潮为主导，太阴周期是海洋潮汐的一个基本周期，即一个太阴日内有两次高潮、两次低潮、两次涨潮、两次落潮。（2）太阳潮与太阴潮的叠加，构成海洋潮汐另一个基本周期，即一个朔望月内有两次大潮、两次小潮。10、洛希极限如果小天体内物质松散，在较远一些的距离上就会瓦解，这个极限距离，称为洛希极限第三章太阳和太阳系第一节太阳1、太阳的内部结构从里向外分为：核反应区、\辐射区、对流区2、太阳的大气——外部结构它从里向外分为：光球、色球、日冕：3、秒差距：是恒星周年视差为1秒时，所对应的距离光年：是光在一年时间内所走的距离天文单位：日地平均距离4、太阳常数：日地平均距离处，大气上界在垂直太阳光方向上每平方厘米每分钟接受到的热能。5、黑子：在光球层，太阳活动最明显的标志。黑子活动的特点：（1）与强磁场有关。（2）成双成群出现。（3）多出现在日面南北纬5°-25°区域。（4）活动周期为11年。（太阳活动周）6、日地关系（1）太阳是地球最主要的能量来源。（2）太阳活动影响地球上的生物。（3）太阳导致地球大气层产生某些现象。普通天文学-8-第二节太阳系1、开普勒行星运动定律第一定律（轨道定律）：行星绕日公转轨道是椭圆；太阳位于椭圆的焦点之一；第二定律（面积定律）：在相同的时间内，行星向径（太阳和行星的连线）在轨道平面上扫过的面积相等；即面速度不变；第三定律（周期定律）：两行星周期（T）平方之比，等于它们与太阳距离（a）的立方之比。T12/T22=a13/a232、牛顿对行星运动三定律的发展：扩展了第一定律：天体轨道可以任何一种圆锥曲线。论证了第二定律：用积分法进行证明。修正了第三定律：利用万有引力进行修正。第三节行星分类与行星简介1、行星同太阳相对位置的变化（P89）①地内行星：上合、下合和东、西大距；②地外行星：合、冲和东、西方照2、行星的分类：以地球轨道为界：地内行星（水、金）地外行星（火、木、土、天、海）以小行星带为界：内行星（水、金、地、火）外行星（木、土、天、海）以物理性质分：类地行星（水、金、地、火）类木行星（木、土、天、海）（均有光环）以体积：巨行星（木、土）以到太阳距离：远日行星（天、海）3、行星的定义（1）位于围绕太阳公转的轨道上；（2）有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状（近于球体）；（3）已经清空了其轨道附近的区域。4、太阳系行星的运动特征指公转轨道上的运动：—近圆性：椭圆轨道的偏心率均较小。—共面性：轨道倾角均较小。—同向性：均在轨道上自西向东公转。第四节太阳系的小天体1、太阳系的小天体（1）小行星（2）彗星（3）流星体：①流星体：存在于行星空间绕太阳运行的微小天体。②流星：流星体在大气中燃烧发光形成的光迹。普通天文学-9-2、流星为什么下半夜最亮？因为地球自转的原因，后半夜的流星要多于前半夜，而且后半夜灯光干扰小，流星看起来相对要好些第四章恒星1恒星光谱告诉我们哪些信息：组成元素、温度、压力、磁场、自转、距离、演化阶段2恒星距离的测定（1）三角视差法（2）分光视差法（3）造父周光关系测距法（4）谱线红移测距法