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儿童天文学事实

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18世纪的天空图

天文学 是一门自然科学。它是对地球大气以外的所有事物的研究。

它研究天体(例如恒星,星系,行星,月亮,小行星,彗星和星云)和过程(例如超新星爆炸,伽马射线爆发和宇宙微波背景辐射)。这包括那些对象和过程的物理,化学。

一个相关的主题是物理宇宙学,它与研究整个宇宙以及宇宙随时间变化的方式有关。

天文学这个词来自希腊语 天文学 这意味着星星和 诺莫斯 这意味着法律。学习天文学的人称为 天文学家

天文学是最古老的科学之一。古代人利用恒星的位置进行导航,并找出何时是播种农作物的最佳时间。天文学与天体物理学非常相似。自20世纪以来,天文学有两种主要类型, 观察性的理论的 天文学。观测天文学使用望远镜和照相机来 观察 或看看恒星,星系和其他天文物体。理论天文学使用数学和计算机模型来预测应该发生什么。两者经常一起工作,理论上会预测应该发生什么,而观测值则表明预测是否有效。

天文学与 占星术,相信恒星和行星的模式可能影响人类生活。

天文学史

早期的天文学家只用眼睛看星星。他们出于宗教原因使用了星座图和恒星图,并且还计算了一年中的时间。诸如玛雅人和古埃及人之类的早期文明建立了简单的观测站,并绘制了星星位置图。他们还开始考虑地球在宇宙中的位置。长期以来,人们一直认为地球是宇宙的中心,而行星,恒星和太阳围绕着它。这就是所谓的 地心 宇宙的模型。

古希腊人试图通过测量来解释太阳和星星的运动。一位名为Eratosthenes的数学家是第一位测量地球尺寸并证明地球是球形的人。另一位名为Aristarchus的数学家的理论是,太阳位于中心,地球围绕其移动。这就是所谓的 日心 模型。只有一小部分人认为这是对的。其余的人继续相信 地心 模型。

我们拥有的大多数星座和恒星名称都来自那个时代的希腊人。

阿拉伯天文学家在中世纪取得了许多进步,包括改进了星图和估算地球大小的方法。

文艺复兴到现代时代

伽利略月相

伽利略(Galileo)绘制的月亮图。他的绘画比他之前的任何人都更详细,因为他使用望远镜看着月球。

在文艺复兴时期,一位名叫尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus)的神父从观察行星的移动方式出发,认为地球不是一切的中心。根据先前的工作,他说地球是一个行星,所有行星都围绕太阳运动。这个 日心说 是个老主意。一位名为伽利略伽利略(Galileo Galilei)的物理学家建造了自己的望远镜,并首次使用它们更仔细地观察恒星和行星。他同意哥白尼的观点。约翰尼斯·开普勒和艾萨克·牛顿发明了引力理论,他们的想法也得到了改善。这时,天主教会认为伽利略是错的。他不得不在软禁中度过余生。

在伽利略之后,人们制作了更好的望远镜,并用它们看了更远的物体,例如天王星和海王星。他们还看到了恒星与我们的太阳有何相似之处,但有多种颜色和大小。他们还看到了成千上万个其他遥远的物体,例如星系和星云。

现代

望远镜拖车22

业余天文学家可以建造自己的设备,并可以举办明星派对和聚会,例如Stellafane。

20世纪见证了天文学的重要变化。

1931年,卡尔·詹斯基(Karl Jansky)在试图隔离无线电通信中的噪声源时发现了来自地球外部的无线电发射,这标志着射电天文学的诞生,也是首次尝试使用电磁频谱的另一部分来观测天空。大气中未被阻挡的电磁频谱部分现已向天文学开放,可以进行更多的发现。

宇宙上这个新窗口的打开见证了全新事物的发现,例如脉冲星,它们将规则的无线电波脉冲发送到太空。最初认为波浪是起源于外来的,因为脉冲是如此规则,以至于暗示了人工来源。

第二次世界大战后的时期,出现了更多的观测站,通常由政府在良好的观测地点建造和操作大型而精确的望远镜。例如,伯纳德·洛弗尔(Bernard Lovell)使用剩余的军用雷达设备在乔德雷尔银行开始了射电天文学。到1957年,该站点拥有世界上最大的可操纵射电望远镜。同样,在1960年代末,在夏威夷的莫纳克亚山(Mauna Kea)开始建造专用的天文台,由于其高海拔和晴朗的天空,这里是可见和红外望远镜的好去处。莫纳克亚(Mauna Kea)最终将拥有超大型,非常精确的望远镜,例如带有10米镜的凯克天文台。

天文学的下一次重大革命归功于火箭技术的诞生。这样就可以将望远镜放置在卫星的太空中。

基于卫星的望远镜向人类开放了宇宙。地球大气中的湍流会使地面望远镜拍摄的图像模糊,这种现象被称为“看见”。正是这种效应使星星在天空中“闪烁”。结果,即使基于地球的望远镜非常大,用卫星望远镜在可见光下拍摄的照片(例如,由哈勃太空望远镜拍摄)也比基于地球的望远镜清晰得多。

太空望远镜有史以来第一次允许访问整个电磁光谱,包括被大气阻挡的射线。当发射观测望远镜时,X射线,γ射线,紫外线和部分红外光谱都向天文学开放。与频谱的其他部分一样,也有了新发现。

从1970年代开始发射卫星,用更精确,更好的卫星代替,从而使天空被映射到电磁频谱的几乎所有部分。

发现

LH 95

蟹状星云

发现大致分为两种类型:身体和现象。身体是宇宙中的事物,无论是像我们地球这样的星球还是像我们银河系这样的星系。现象是宇宙中的事件和事件。

身体

为方便起见,本节按发现天体的位置进行了划分:在恒星周围发现的是太阳体,在星系内部发现的是银河体,其他所有较大的都是宇宙体。

太阳能的

扩散物体:

紧凑星:

宇宙的

现象

爆发事件是指天堂突然发生变化并迅速消失的事件。之所以将其称为“爆发”,是因为它们通常与产生能量“爆发”的大爆炸相关。他们包括:

周期性事件是指以重复方式定期发生的事件。周期性的名称来自周期,周期是一个波完成一个周期所需的时间长度。周期性现象包括:

噪声现象往往与很久以前发生的事情有关。这些事件的信号在宇宙周围反弹,直到它似乎无处不在并且强度变化很小。这样,它类似于“噪声”,它是遍及用于天文学的所有仪器的背景信号。噪声最常见的例子是在模拟电视上看到的静电。主要的天文示例是:宇宙背景辐射。

方法

天文台Lomnickýštít1

太阳观测台Lomnickýštít(斯洛伐克)建于1962年。

凯克斯巴鲁和红外天文台

莫纳克亚山上的Subaru望远镜(左)和Keck天文台(中),都是在近红外和可见光波长下工作的天文台的示例。 NASA红外望远镜设施(右)是仅在近红外波长下工作的望远镜的一个示例。

仪器

  • 望远镜是观察的主要工具。他们将大区域的所有光线全部吸收,然后放入小区域。这就像使您的眼睛很大而有力。天文学家使用望远镜观察遥远而昏暗的事物。望远镜使物体看起来更大,更近,更明亮。
  • 光谱仪研究光的不同波长。这说明了东西是由什么制成的。
  • 许多望远镜都装在卫星中。它们是太空观测站。

技术技巧

天文学家有一些方法可以更好地了解天堂。来自遥远光源的光通常会通过人眼或照相机到达传感器并进行测量。对于非常暗的光源,可能看不到足够多的光源发出的光粒子。天文学家使它可见的一种技术是使用 积分,(就像摄影中的长时间曝光)。

积分

天文学的源头移动不多:只有地球的旋转和移动才使它们在天上移动。随着光粒子随时间到达相机,它们会撞击同一位置,使其比背景更明亮,更清晰,直到可以看到为止。

通常,大多数天文台(和卫星仪器)的望远镜都可以跟踪源在天上移动时的来源,从而使恒星在望远镜中看上去仍然静止不动,并允许更长的曝光时间。此外,可以在不同的夜晚拍摄图像,因此曝光时间长达数小时,数天甚至数月。在数字时代,天空的数字化图片可以通过计算机添加在一起,计算机在校正运动后将其覆盖。

孔径合成

使用射电望远镜,较小的望远镜可以组合在一起,形成一个大望远镜,其工作原理与两个较小的望远镜之间的距离一样大。

自适应光学

自适应光学器件意味着在观察物体时改变镜子或透镜的形状,以便更好地观察。

数据分析

数据分析是从天文观测中获取更多信息的过程,而不仅仅是查看数据。观测值首先存储为数据。然后,该数据将具有用于分析它的各种技术。

傅立叶分析

数学上的傅立叶分析可以显示观察值(在一定时间范围内)是否周期性变化(像波浪一样变化)。如果是这样,它可以提取出频率和波型的类型,并找到许多东西,包括新的行星。

领域

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寻找空间

ALMA天文台是地球上最高的天文台之一。智利阿塔卡马。

一个很好的例子是来自脉冲星的脉冲星,它们定期在无线电波中脉动。这些结果与X射线中称为低质量X射线二进制的某种类型的亮源相似(但不是全部)。事实证明,所有脉冲星和某些LMXB都是中子星,其差异是由于发现中子星的环境造成的。那些不是中子星的LMXB原来是黑洞。

本节试图概述天文学的重要领域,它们的重要时期以及用于描述它们的术语。应当指出,现代时代的天文学主要是由电磁频谱划分的,尽管有证据表明这种情况正在改变。

身体领域

太阳天文学

太阳天文学是对太阳的研究。太阳是离地球最近的恒星,位于约9,200万(92,000,000)英里之外。详细观察最容易。观测太阳可以帮助我们了解其他恒星是如何工作和形成的。太阳的变化会影响地球的天气和气候。一束带电粒子流(称为太阳风)不断从太阳散发出来。太阳风撞击地球磁场会引起北极光。研究太阳有助于人们了解核聚变的工作原理。

行星天文学

行星天文学是对行星,卫星,矮行星,彗星和小行星以及绕恒星运行的其他小物体的研究。许多来访的航天器,例如卡西尼-惠更斯(土星)和旅行者1号和2号,都对我们自己太阳系的行星进行了深入研究。

银河天文学

银河系天文学是对遥远星系的研究。研究遥远的星系是了解我们自己的星系的最好方法,因为我们自己的星系中的气体和恒星使其难以观测。银河系天文学家试图通过使用不同类型的望远镜和计算机模拟来了解星系的结构以及它们是如何形成的。

电磁频谱场

射电天文学

磁流体动力学(MHD)

流体力学在天文学中用于对气体的行为进行数学建模。在许多物体周围发现的强磁场会极大地改变这些气体的行为,从而影响从恒星形成到紧凑恒星周围气体流动的事物。这使MHD成为天文学中重要而有用的工具。

其他领域

引力波天文学

引力波天文学是对万有引力波谱的研究。到目前为止,所有已经完成的天文学都使用了电磁频谱。引力波是时空中由非常稠密的物体发出的涟漪,它们的形状发生了变化,其中包括白矮星,中子星和黑洞。由于没有人能够直接检测到引力波,因此引力波天文学的影响非常有限。

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