天文学知识

自然科学知识

五个部分

宇宙

星系

恒星

太阳系

航天技术

一、宇宙

1、宇宙观与宇宙学

2、宇宙模型

3、大爆炸宇宙学说

二、星系

1、星系的形态与结构

2、星系的起源与演化

3、银河系

三、恒星

1、恒星世界的图景

2、恒星演化理论

四、太阳系

1、太阳系的结构与组成

2、太阳系的运动与起源

3、我们的太阳

4、行星与卫星

五、航天技术

1、火箭与人造卫星

2、宇宙飞船与航天飞机

3、宇宙空间与星际探测器

4、航天技术的特点与应用

一、宇宙

（一）、几个概念：

1、宇宙：是指广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。

宇——无限空间

宙——无限时间

哲学上叫世界

2、宇宙观：又称世界观，是关于宇宙的整个图景及其一般性质的观点。

图景——宇宙的本质或物质基础

一般性质——宇宙的演化过程以及贯穿于这个过程中的一般规律

3、宇宙学：是天文学的一个分支学科，它从整体的角度来研究宇宙的结构和演化，即从大尺度的范围来研究时间、空间的性质，物质及运动的基本规律。

4、宇宙模型：是指对观测可及的大尺度时空结构和物质演化的统一的理论描述

5、大爆炸宇宙学说：宇宙曾有一段从热到冷，物质密度从密到稀的演化历史。

（二）、知识点：

1、宇宙世界是物质世界，它处于不断的运动和发展中，在空间上无边无界，在时间上无始无终。宇宙是多样而又统一的，它的多样性在于物质的表现形态，它的统一性在于其物质性。 2、人类的宇宙观概括起来有两条主线：一是宇宙结构观念的发展；二是宇宙演化观念的发展。

3、中国古代的宇宙观主要有：

（1）、盖天说：创立于商代

（2）、浑天说：创立于周朝

（3）、宣夜说：创立于周朝

（4）、昕天说：盖天说的改进型

（5）、穹天说：盖天说的改进型

（6）、安天说：宣夜说的改进型

4、最早认识到大地是球形的是古希腊人。

5、1519—1522年，葡萄牙的麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后，地球是球形的观念才被最终证实

6、公元2世纪，托勒密提出了一个完整的地心说

7、1543年，哥白尼提出科学的日心说。

8、古代希腊和罗马关于宇宙的构造学说有：

（1）、中心火焰说（毕达哥拉斯党派）

（2）、日心说（阿里斯塔克）

（3）、正多面体宇宙结构模型（柏拉图）

9、日心说的胜利被认为是人类认识史上的一次飞跃，它使自然科学从神学中解放出来。  太阳是太阳系的中心，而不是宇宙的中心

10、现代宇宙学包括密切联系的两个方面：

观测宇宙学——侧重于发现大尺度的观测特征

理论宇宙学——侧重于研究宇宙运动学和动力学以及建立宇宙模型

11、人择原理：研究人类存在与宇宙产生的关系问题

12、现代宇宙模型主要有：

——牛顿无限、静止宇宙模型：1692年，牛顿根据他的万有引力理论，提出了“无限均匀的宇宙模型”

——爱因斯坦表态模型：1917年，爱因斯坦在《普鲁士科学院会议报告》上，发表了《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文，提出了一个“有限无边表态宇宙模型”。 ——弗里德曼宇宙模型

——稳恒态宇宙模型

——大爆炸宇宙模型

13、爱因斯坦《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文的发表，开创了现代宇宙学研究的先河。爱因斯坦坚持广义相对论，认为物质分布决定空间的几何性质，进而决定天体的运动，这显然比牛顿的理论前进了一步。

14、1929年，发现哈勃定律：离我们越远的星系，远离我们的速度越快。

15、大爆炸宇宙学说：

——1932年，比利时天文学家勒梅特在爱丁顿工作的基础上，探讨了宇宙起源问题，提出一个宇宙起源于“原始原子”的假说。

——1948年，美籍奥地利物理学家伽莫夫把基本粒子同宇宙学联系起来，提出热宇宙大爆炸学说。他把勒梅特的“原始原子”改为“原始火球”。

——大爆炸宇宙模型的主要观点是：我们的宇宙曾有一段从热到冷，物质密度从密到稀的演化历史。

宇宙演化的去向有三种可能：

——封闭的宇宙

——开放的宇宙

——临界宇宙

16、宇宙难题：

——宇宙视界问题

——宇宙平直性问题

——奇点问题

17、哲学与自然科学关于宇宙概念的区别：

哲学概念所反映的是无限多样、永恒发展的物质世界

自然科学所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统

18、人类对宇宙的视野：100亿光年

19、为什么科学家用光度学方法和用动力学方法测出的天体质量相差很大？

答：宇宙中有一种暗物质（90%）

二、星系

1、星系、河外星系、总星系

——星系：由几十亿甚至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等构成，占据几千光年甚至几十万光年的空间天体系统

——河外星系：银河星系之外

——总星系：把我们观测所及的宇宙部分称为总星系

2、形态与结构

哈勃按星系的形态进行分类：

椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒漩星系、不规则星系

20世纪60年代天文学四大发现：

星际有机分子

微波背景辐射

脉冲星

3、星系的分布

星系一般很少单独存在，有成群、成团的倾向

星系团：超过100个星系的天体

星系群：100个以下

银河系属于星系群，有40个星系

4、星系的运动：

（1）星系内部的运动有两种：

——围绕星系核心的旋转运动

——弥散运动

（2）星系整体也有运动

5、星系的起源

星系分类的序列并不是星系演化的序列，而只是初始条件的反映。

星系形成的时期在100亿年之前。

关于原星系的诞生有两种见解：

——引力不稳定假说

——宇宙湍流假说

7、银河系

银河系的组成

由包括太阳在内的大约一两千亿颗恒星组成的庞大的天体系统

银河——因其成乳白色亮带而得名

8、银河系的结构：

银盘——是银河系的主体

银河系核球

银核

银晕

银冕

秒差距：天文学中使用的距离单位，主要用于量度太阳系外天体的距离。

1秒差距等于3.2614光年

银河系是一个漩涡星系

椭圆星系与漩涡星系的区别：

有无旋臂

三、恒星

是由炽热气体组成的、能自己发光的球状或类球状天体

离地球最近的恒星是太阳，其次是半人马座比邻星

描述恒星特性的基本参量： 距离、亮度、光度、大小、质量、压力和化学组成

恒星的化学组成按质量计算，氢最多，氦其次。

变星

——爆发变星按规模可分为超新星、新星、矮新星、类新星、耀星

赫罗图：指恒星光谱型和光度的关系图

这是恒星天文学最重要的基础

巨星——光度大的恒星

矮星——光度小的恒星

绝对星等——显示恒星的真实光度，就是设想把恒都放在32.6光年（10秒差距）的地方所得出的亮度

恒星的演化

恒星的末态：

白矮星、中子星、黑洞

恒星演化与元素起源

2元素合成理论（BFH理论）

四、太阳系

太阳系是由太阳、行星及其卫星、小行星、慧星、流星体和行星际物质构成的天体系统。 太阳是太阳系的中心，其他星体在太阳的引力作用下，绕着太阳公转。

太阳系的结构特征

1、在太阳系中，太阳的质量占太阳系总质量的绝大部分，约为99%。

2、八大行星都在接近同一平面的圆形轨道上，朝着同一方向绕太阳公转，这就是行星的共面性、近圆性和同向性。

3、三类行星密度分布特点是：类地行星最大，远日行星次之，巨行星最小。行星的大小和质量分布特点是：巨行星大，类地行星和远日行星小。

太阳系的结构特征(续)

4、行星距太阳的距离有规律性，符合提丢斯—波得法则。

5、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星的自转周期为几小时到1天左右，但金星、水星的自转周期很长，分别为243天和58.65天。多数行星自转与公转方向相同，但金星相反。 太阳系的结构特征(续)

6、在太阳系中，质量占99.8%的太阳的角动量只占1%左右，而质量不到0.2%的其他天体的角动量总和却占99%左右，这就是太阳系角动量的特殊分布问题。

7、除了水星和金星外，其他行星都有卫星绕转。

太阳系的主要成员：

水星：最近

金星：第二远

地球：第三远

火星：第四颗行星

木星：第五颗行星

土星：第六颗行星

天王星：第七颗行星

海王星：第八颗行星

彗星：1600

小行星：

流星： 多颗

太阳系主要成员

太阳系运动

开普勒定律（行星运动三大定律） ——轨道定律

——面积定律

——周期定律

万有引力定律

太阳的物质构成：

太阳的圈层构造：

太阳的能量：

太阳的起源与演化

行星与卫星

五、航天技术

火箭与人造卫星

人类要想进入太空，必须解决的四大难题： 地球引力、

真空、

剧烈变化的环境温度、 防辐射