天文知識一起來學習

天文知識第一課天文學史簡介人們對自然界有了一個共同的認識：自然界是經歷了一個漫長的演化過程，並且這個演化過程仍然在繼續進行。從宏觀上來說，自然演化史的時空順序是：宇宙→星系→恆星→太陽系→地球→生命→人類文明社會，而人類的認識史的時空順序是：人類文明社會→生命→地球→太陽系→恆星→星系→宇宙。由此可以看出，天文學在人類對自然演化史的認識中起到多麼重要的作用，天文學在人類文明史中取得了多麼輝煌的成果。在眾多的自然現象中，人們發現兩個最基本的規律：晝夜交替和寒來暑往，人們就開始對物候和天象進行觀測和記錄，這就是最早的天文學。古埃及最大的金字塔——古國王第四王朝國王的墓的北面正中央有個入口，從入口進入地下宮殿的通道與地平線構成30度傾角。為什麼是這個角度呢？原來金字塔位於北緯約30度，此通道類似一個望遠鏡的鏡筒正指向北天極，夜晚北極星的光可以從通道射入地下宮內。公元4000年前，古埃及人也根據天狼星和尼羅河漲落的規律，創造了人類最早的太陽曆，定一年為365天。巴比倫人對星空觀察非常詳細，並在泥板上作記錄，公元前2000多年，他們和埃及人定下了沿用至今的黃道12個星座名稱，還將1天分成12小時，1小時分為60分鐘，1分鐘分為60秒，將1周天分為360度，並首用星期的概念。古印度很早創立並使用了陰陽曆的曆法，將黃道附近的天區分成27等分，叫27宿。1724年建了天文台。中美洲瑪雅人建成的太陽廟，作為確定一年四季中春分、秋分、夏至和冬至日出方位的標誌，就是天文觀象台。據考證建於公元前約1600年的英國索爾茲伯里以北的石籬村的巨石陣，也標誌著春分、秋分、夏至和冬至日出方位。中國古代有豐富的天象記載，有悠久的觀天機構，創製出精良實用的觀天儀器，制定出嚴格的天文曆法，提出樸素的宇宙結構理論，湧現出許多傑出的天文學家。如河南省登封縣的古觀星台仍保存完好，它是元代郭守敬創建的。台身中間的窗口有一橫樑，正北地面上有一石圭。每到正午，橫樑被太陽照射投出的影子就落在正北方的石圭上。祖先根據立竿見影的科學道理測出一年中影子最長和最短的日子，定為冬至日和夏至日，得出一個太陽年的日期，定出二十四節氣。夜晚還在上面觀星象。北京的古觀象台保存有8架造型精美、刻度準確的青銅觀天儀器：黃道經緯儀、赤道經緯儀、天體儀、地平經儀、象限儀、紀限儀、地平經緯儀和璣衡撫辰儀。除此之外，中國還發明了更有民族特色的天文儀器：渾儀、渾象、簡儀。南京紫金山天文台都保存著這三種儀器。著名的天文學家有東漢的張衡、南朝的祖沖之、唐代的和尚一行、元代多才多藝的郭守敬，外國的有古希臘的喜帕恰斯和托勒密、波蘭的哥白尼、義大利的布魯諾和伽利略、德國的開普勒和康德及愛因斯坦、荷蘭的惠更斯、英國的牛頓和愛丁頓、美國的沙普利和哈勃與央斯基……以後，這裡面會有你的大名嗎？1543年，哥白尼建立了日心說，而後牛頓發現了萬有引力定律，伽利略發明了天文望遠鏡，現代科技的發達，射電望遠鏡、脈衝望遠鏡、人造地球衛星、空間望遠鏡、宇航業的發展都給天文學的發展注入了新的活力。人類對宇宙的認識日見豐富，更期待你的加入！第二課參觀天文台一、認識天文台的結構我們學校正對著校門的教學樓頂層，有一個銀白色的球體，十分引人注目，它就是天文台。天文台分上下兩層。下層的圓柱體形建築物為通道和小型展廳，順著旋轉形的樓梯上去，就來到了天文台上層，它是天文台的主體。天文台是一種特殊的建築物，它裡面放置著天文觀測儀器，將它的半球形房頂打開，天文儀器就可以直接觀測太空。為了得到最佳的觀測效果，天文台通常修建在遠離城市燈光和大氣污染的高處。我校的天文台裡面有220MM折射天文望遠鏡一台，控制台一張，電腦一台，總價值三十多萬元。採用單片機控制，全部電動和精密恆動跟蹤天體目標。二、折射望遠鏡的結構我校的天文望遠鏡有主鏡、導星鏡、尋星鏡組成。主鏡由220MM的物鏡、四种放大倍率的目鏡組成。它可以用於對天體的目視、照相、電視顯示等，可觀測月亮、行星、彗星、星團、星雲和雙星測角，也可滿足特定的天文觀測。可觀看地面目標景物，白天可作目視和投影觀測太陽，描畫太陽黑子。導星鏡和尋星鏡是它的助手，觀測時，先用尋星鏡找到待觀測的天體，將該天體調到視場中央。這時，該天體自然也就在主鏡視場中央了。主鏡在進行較長時間的觀測時，為了及時糾正跟蹤中的誤差，在主鏡旁設一個起監視作用的導星鏡。三、折射望遠鏡的光學原理折射望遠鏡使用折射透鏡作為物鏡，世界上第一架望遠鏡就是折射望遠鏡。現代折射望遠鏡的物鏡由兩塊、甚至四塊透鏡組成，可以有效地消除各種像差。四、了解天文望遠鏡的工作步驟天文望遠鏡上有一個軸與天軸平行，叫極軸。另一個軸和極軸垂直，叫赤緯軸。天文望遠鏡就繞著極軸和赤緯軸旋轉，用電腦控制它的運轉，監視赤經和赤緯的變化。輸入目標星的位置後，啟動電腦上的自動尋星系統，自動尋找目標星，找到目標星後，電腦進入自動跟蹤狀態，保證目標星一直在天文望遠鏡的視場內，實現電動和精密恆動跟蹤。（教師進行操作演示，邊演示，邊解說。）第三課美麗的星空星空猶如一部無字天書袒露在我們面前。它蘊藏著無窮的奧秘，它呼喚人們投降向知識的海洋。面對滿天閃爍的繁星，我們彷彿進入晶瑩的迷宮，讓人不由自主地想起「牛郎織女」、「七仙女下凡」、「王族星座」、「寶瓶和南魚」等神話故事，中國流傳的諺語：「三星正南，家家拜年」就是指獵戶星座的「三星」在正南天空時，正是除舊歲、迎新年的時刻。晴朗的夏夜，繁星閃爍，銀河像一條明亮的絲帶，在天空中從東北向南舒展開來。銀河中密集的群星發出耀眼的光芒，使銀河呈現出無比壯麗的景象。我們看到的銀河是銀河系中的一部分。銀河系是群星薈萃之地，銀河系中包括無以計數的恆星。銀河系是宇宙中眾多星系中的一個。銀河系也只是宇宙中一個很小很小的小島。在宇宙中還有許多許多像銀河系一樣的恆星系統，叫「河外星系」。從20世紀初以來，天文學家在宇宙中發現了約10億個星系。如仙女座河外星系、大麥哲倫星系、小麥哲倫星系等。星系是由成百上千億顆恆星構成的龐大天體，在星系空間瀰漫著氣體及星雲。如行星狀星雲、暗星雲、獵戶座星雲、蟹狀星雲等。在星空圖中，我們看到許多各種符號標出的星星，這是各個等級的星星，是古希臘的喜帕恰斯最早提出的「星等」——在浩瀚無邊的星空中，恆星有的光彩耀眼，有的暗淡無光，天文學家們把這種恆星間的亮暗差別分成的許多等級稱為星等。星越亮，星等數值越小，反之，星等數值則越大。天文學家把比一等星更亮的定為零等星，比零等星更亮的定為-1等星，以此類推。肉眼能見的最暗的星等為五等星或六等星。恆星的家叫「星座」。中國古代把恆星天空劃分為三垣二十八宿。許多古老的民族都有各自的劃分方法，還編織了生動的神話故事。1928年，國際天文學聯合會決定，將全天劃分為88個星區，就是我們熟悉的88個星座。它們大小不一，形狀各異，長蛇陣東西跨越102度，範圍最大。45個星座用動物名稱命名，有飛禽、猛獸、昆蟲、水中動物，其餘的為傳說中的怪獸，如人馬座、麒麟座、摩羯座等，多像星空動物園啊！星空就像一部巨大的天書，具體內容還有待你去閱讀第四課四季星空寒來暑往，斗轉星移。這說明隨著一年四季的變更，四季星空也在變化。由於地球在繞太陽運動過程中，地球和太陽的相對位置不斷變化。因此，一年中同是在晚上，不同季節看到的星象是不一樣的，下面讓我們來看看四季星空。一、春季星空每年3-5月為春季，我們以4月中旬晚上八九點鐘看到的星空中主要星座為例。北斗七星斗柄指向東方。北斗七星南方的是獅子座。其中頭部最亮的是1等星軒轅十四，位於黃道上，尾巴在東，主要由3顆星組成一個三角形。它的西邊是巨蟹座，大螃蟹中有一個朦朧的光斑，叫蜂巢星團。獅子座的左下方是室女星座，最亮的恆星叫角宿一。從北斗七星的斗柄自然延伸出去，我們會看到牧夫座里的亮星——大角星（0等星）。在獅子座和牧夫座之間是后髮座，它不大且無亮星，名氣很大：北銀極就在這裡，而且還包含著許多星系級的天體系統，天文望遠鏡能揭開它們的秘密。

二、夏季星空每年6-8月為夏季，我們以7月中旬晚上八九點鐘看到的星空中主要星座為例。這時，北斗七星斗柄指向南方。星空中最引人注目的是從東北到南方橫跨的茫茫銀河。西岸是天琴座的織女星，和它遙遙想望的是牛郎星，屬於猶如一隻展翅高飛的天鷹座。牛郎星兩旁各有一顆小星，傳說是牛郎和織女的兩個孩子，就是民間傳說的扁擔星。牛郎星的左下方的東北方有一個大十字形的天鵝座，尾巴上的亮星叫天津四。南方天空中的銀河分外明亮，巨大而壯觀的天蠍座頭朝西，尾向東，形態十分逼真。它的東面是人馬座，其中6顆星組成一個類似北斗七星的「斗形」，它叫南斗六星。

三、秋季星空每年9-11月為秋季,，我們以10月中旬晚上八九點鐘看到的星空中主要星座為例。這時，北斗七星斗柄指向西方。仙后座正出現在頭頂天空,它的主要亮星組成一個「W」形，通過其中的a星和k星的連線延長出去，也可以找到北極星。仙后座南方是仙女座，它的形態雖然沒什麼顯著的特色，但它有一個名氣很大的天體，肉眼能見的仙女座星系（M31）。在仙女座東北方的是和仙女、仙后連在一起的英仙座，在仙后座西北方的是仙王座，古希臘神話把它們稱為「王族星座」：仙王座是國王，仙后座是王后，仙女座是安德美達，英仙座是帕修斯，飛馬座指飛馬，鯨魚座指海怪。秋夜星空的中心是仙女座的鄰居——飛馬座，它像一匹長著翅膀的飛馬。它的南方是雙魚座和寶瓶座，寶瓶座東方是鯨魚座。秋季雖然亮星不多，但秋季天高氣爽，仍然是認星的好時節。

四、冬季星空每年12月到第二年2月為冬季，我們以1月中旬晚上八九點鐘看到的星空中主要星座為例。這時，北斗七星斗柄指向北方。冬夜星空的中心是獵戶座，主要由7顆亮星組成，中間橫著的3顆亮星為「腰帶」——民間說的「三星」，下面豎著的3顆亮星為寶劍，獵戶右肩上的亮星發紅，是有名的紅巨星參宿四，左腿上的藍色亮星叫參宿七。在寶劍中間一顆星附近有久負盛名的獵戶座大星雲，像盛開的棉桃。獵戶座的左下方有獵戶的兩條愛犬——大犬座和小犬座陪伴著它。大犬座中的亮星是全天空看起來最亮的恆星，它就是赫赫有名的天狼星。在獵戶座的左上方是一對孿生兄弟——雙子座，傳說兄弟二人誠摯友愛，感動天神，升為星座。雙子座的西邊是一頭兇猛的野牛，叫金牛座，中間有一團小星，民間稱為七姐妹星團，也叫昴星團。金牛座中紅色的亮星叫畢宿五，它和軒轅十四、心宿二、北落師門被古人稱為「四王星」。金牛座的上方是御夫座，它正處於銀河之中，主要有5顆亮星組成五邊形，很像風箏，最亮的一顆星叫五車二，它發出黃色光芒，與太陽同屬一個恆星系統。同學們，四季星空奧妙無窮，快睜開你的雙眼，和星星交個好朋友吧！它們正等著你！

第五課秋季星空秋高氣爽，繁星閃爍，秋季星空十分迷人。今天，我們先來認識北極星。一、北極星因為地球自轉軸的北極正指向小熊座的2星，因此，它又叫北極星。在壯麗的恆星天空中，北極星和北斗七星像指路燈塔，似報時鳴鐘，自古以來就是人們最熟悉的星星朋友。北極星現在在很靠近地球北極所指向的天空，因此，看起來它總在北方天空，並由此而大名鼎鼎。其實，它只是一顆普通的二等星。離我們約400光年，是小熊座中最亮的恆星，中國古代稱它為「勾陳一」或「北辰」，正處於小熊的尾巴尖端。（註：北極星的「皇位」存在著輪流坐莊的可能，5000年前，天龍座中最亮的恆星是北極星——「右樞」，到了公元14000年前後，織女星將獲得北極星的美名。地球自轉軸這樣擺動一周的時間大約是26000年。這說明一切事物都是在運動的，靜止只是暫時的，是相對的，運動變化才是永恆的！）二、北斗七星北斗七星屬於大熊座的一部分，位於大熊的背部和尾巴，7顆星中有6顆是2等星，一顆是3等星。通過鬥口的兩顆星連線，朝鬥口方向延長5倍遠，就找到了北極星。有一首認星歌唱到「認星稱從北斗來，由北往西再展開。」中國古籍曰「斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆春秋；斗柄北指，天下皆冬。」不同季節，北斗七星的位置是不同的。三、秋夜星空秋季，北斗七星已來到北方低空，長江流域以南的地區很不容易見到它了，但我們仍有替代北斗七星的「助手」——仙后座。它正處於頭頂高空，主要亮星組成一個「W」形，特別像王后頭上戴的王冠，象徵王權。通過a星和k星的連線延長出去約7倍遠，就找到了北極星。仙后座南方就是美麗動人的仙女座，猶如希臘神話中的安德美達仙女正端坐在王后的南邊，傾聽各位的述說。在仙女座的東北方是和仙女、仙后連在一起的英仙座，他英姿颯颯，披著斗篷，右手握著一把劍，右腿成弓字步，左膝點地，雙足各長一對飛羽。他就是英俊瀟洒的帕修斯。他和國王、王后、安德美達、海怪（鯨魚座）、飛馬正在聚會呢。秋夜星空的中心是飛馬座。它像一匹長著翅膀的飛馬，頭頸部的三顆小星連成一個小三角形，而四顆星形成的「大四邊形」就是馬的身軀，這就是飛馬座的標誌，也就是人們常說的秋季四邊形，飛馬前腿伸向前方，似乎正在奮蹄奔騰，「天馬行空」也。飛馬座的南方是雙魚座和寶瓶座。雙魚座像「<」形狀，它像兩條朝不同方向游去的小魚，在水面上形成兩道水痕，漸漸向星際遠去。寶瓶座像是一位仙女手捧寶瓶，向人間傾倒幸福之水。雙魚座和寶瓶座都是黃道星座。四、流星雨流星雨是一種異常美麗壯觀的景象。流星雨出現時，眾多流星從天空中的某一點輻射出來，像是驟然盛開的燃燒的菊花。在行星際空間內，流星體有時會組成流星群，當地球與流星群相遇時，就會有大量的流星進入地球大氣，從而形成壯觀的流星雨。流星雨以其輻射點所處的星座的方向命名，如寶瓶座流星雨、獅子座流星雨都是指流星群從寶瓶座、獅子座這兩個方向而來。流星雨往往在每年大致相同的日子裡重複出現。獅子座流星雨大約33年出現一次，它的每一次出現都成為令人驚心動魄的奇觀，同時為科學家提供了珍貴的研究機會。今年11月18、19日凌晨都有獅子座流星雨的奇觀出現，大家可以親眼目睹這一天象奇觀。世界上最早關於流星雨的記載，出自公元前687年的中國，古人這樣記述天琴座流星雨：「夜中星隕如雨。」歷史上最為罕見壯麗的流星雨是1833年11月12日的獅子座流星雨。那天深夜，無以計數的流星，閃著熾烈的白光從天空潑灑而下，像閃亮的雪片紛紛飄落，其壯觀景象令觀者目瞪口呆。第六課太陽系太陽系與我們的關係最為密切，它是我們最熟悉的一個星系。太陽系包括太陽和圍繞太陽運轉的八大行星、彗星、小行星和石塊、塵埃等。太陽系時刻處於快速運動之中，它很像一架龐大的機械：太陽居於中心做著自轉；九大行星在各自的軌道上自轉並且繞太陽公轉。小行星、彗星、石塊等在太陽系中穿行、運轉。一、太陽系的形成大約100億年前，大量塵埃微粒和氣團渦流在宇宙空間。後來，這些塵埃和氣體逐漸聚集在一起，形成一個龐大而熾熱的不斷旋轉的圓盤。隨後這個圓盤甩出許多圓環，這些圓環的微粒又聚集起來，構成一個個巨大的火球，然後開始冷切。大約在50億年前，圓盤變成了太陽，火球冷卻後就變成了現在的地球、火星等八大行星，太陽繫於是形成了。二、太陽系的運動狀況早在公元2世紀，古希臘天文學家托勒密認為，宇宙中的太陽及星辰都圍繞地球轉動。這就是統治了人類意識1000多年的「地心說」。到16世紀初，波蘭天文學家哥白尼推翻了「地心說」，提出了「日心說」，他認為太陽居於太陽系中心，行星圍繞太陽運轉。後來17世紀的英國大科學家牛頓進一步研究了太陽系中的天體運動規律。他發現由於太陽和行星之間存在著萬有引力的作用，因此行星能圍繞太陽永不停息地運動。三、太陽系的行星太陽系的行星組成了一個轉動的世界，八大行星在各自的軌道上按逆時針方向繞太陽運行。行星間在結構、體積等方面存在很大差異，有些行星是氣體行星，例如天王星；有些則是固體行星，例如地球。最大的行星是木星，最小的行星是水星（以前是冥王星）。按照距離太陽從遠到近的順序，八大行星依次為：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。（冥王星已被除名，因此太陽系只有八大行星了）太陽系九大行星（原有數據）九大行星名稱水星Mercury金星Venus地球Earth火星Mars木星Jupiter土星Saturn天王星Uranus海王星Neptune冥王星Pluto與日距離57.9106.2149.6227.9778.01427.02870.04496.05946.0赤道半徑2440605063783395714006000025900247501350公轉周期87.9天224.7天1年1.9年11.8年29.5年84年164.8年247.9年公轉速度47.8935.0329.7924.1313.069.646.815.434.74自轉周期58.6天243天23時5624時379時5010時1416時18時9天6時質量0.050.8210.11317.9495.1814.6317.220.0024體積0.0560.085610.150131674565.257.10.009平均密度5.465.265.523.961.330.701.241.661.50表面狀態固體雲固體固體固體云云云云？衛星數001216221581光環無無無無有有有有無註：與日距離單位：百萬千米赤道半徑單位：千米公轉平均速度單位：千米/秒平均密度單位：克/立方厘米質量、體積以地球為1小實驗：材料：1：10種顏色的橡皮泥。2：一張大些的白紙。步驟：1、將橡皮泥做成大小不同的團。2、將代表太陽的大橡皮泥放紙的右上角。3、按照離太陽由近到遠的順序依次用橡皮泥排出行星的位置。四、太陽的未來太陽已經輝煌燦爛了50億年，現在正處在壯年期，穩定地釋放著光和熱。它核心的氫燃料經過50億年將被耗盡，然後，它就開始衰老，變成一顆鮮紅明亮的紅巨星。到那時，它的直徑要比現在大250倍，地球的軌道將被太陽的軌道環抱。太陽變成紅巨星後，將開始收縮，日核也將變成一個極小極密的核。接著風燭殘年的太陽就會成為一顆與地球差不多大小的白矮星。再過十幾億年，太陽將不斷冷卻，最終變成一顆又冷又暗的黑矮星，太陽也就結束了自己輝煌的一生。
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