2016广东省 开信杯 低年组 天文知识竞赛学习资料

广东省天文奥赛低年组学习资料.恒星演化弥漫于银河系中的星际物质（尘埃和气体，主要由氢和氦组成），在万有引力的作用下聚集起来，形成星体。聚集过程中它们的引力势能转化为热能，使原本很冷的物质温度升高，如果聚集成星体的物质很多，多到相当于太阳质量或大于太阳质量，引力势能转化成的大量热能可使星体内的温度升高到1000万度，从而点燃星体中的氢的聚变反应。这时，一颗发光发热的恒星就诞生了。如果星体的质量小于0.1M。，点燃不了氢的聚变反应，不可能是恒星，只能是行星。恒星中氢燃烧生成氦的热核反应，大约可以维持100亿年，这时，恒星处在一个长期稳定的时期，这个时期约占恒星寿命的99%。这样的恒星称为主序星。我们的太阳就是处于主序星阶段的恒星，中心温度高达1500万度，压强达到3X1016Pa,那里正进行着猛烈的热核反应，太阳已经在主序星阶段燃烧了50亿年，目前正处在它的中年时期。恒星的存在，一方面依赖于万有引力把物质聚集在一起，不至于漫天飞扬，另一方面则靠热核反应产生的热量，造成粒子迅速运动，产生排斥效应，使物质不至收缩到一点。正是万有引力的吸引作用与热排斥作用的存在，才保证了恒星的生存。当恒星中心部分的氢全部燃烧之后，恒星中部的热核反应就停止了，这时万有引力战胜了热排斥，星体开始收缩。由于恒星表面的温度远低于中心部分（例如太阳中心温度为1500万度，而表面温度只有6000度），那里还没有发生过氢合成氦的热核反应。这时随着星体的塌缩，恒星外层的温度开始升高，那里的氢开始燃烧，这就导致恒星外壳的膨胀。外壳的膨胀和中心部分的收缩同时进行，中心部分在收缩中温度升高到1亿度，开始点燃那里的氦，使之合成碳，再合成氧，这些热核反应短暂而猛烈，像爆炸一样，称为“氦闪”。这种过程大约经历100万年，在整个天体演化中，这是个很短的“瞬间”。此后几亿年中，恒星进入一个短暂的平稳期。当中心部分的氦逐渐燃烧完之后，外层氢的燃烧不断向更外部扩展，星体膨胀的越来越大，膨胀到原来的10亿倍。由于外壳离高温的中心越来越远，恒星表面的温度逐渐降低，从黄色变面红色。由于体积巨大，这种红色巨星看起来很明亮，称为红巨星。50亿年后，太阳也将由主序星演变成这样的红巨星，膨胀的太阳将逐步燃烧吞食水星、金星和地球。地球的轨道将被包在红巨星之内。海洋将全部沸腾蒸干，地球的残骸将继续在红巨星内部公转，红巨星外层气体灼热而稀薄，比实验室中所能得到的最好的真空还要空，所以地球仍然存在并继续转动。当然生命已不可能在地球上生存。核能源进一步枯竭之后，红巨星将抛出一些气体，形成“行星状星云”。这个阶段，红巨星的中心部分将塌缩，形成小而高密、高温的白矮星。白矮星的密度一般在0.1〜100t/cm3之间。白矮星温度高，呈白色；体积小，因而亮度小。随着热核反应的逐渐停止，白矮星将逐渐冷却成为黑矮星，黑矮星是一颗比钻石还要硬的巨大星体。白矮星冷却成黑矮星的过程十分缓慢，可能需要100亿年左右。可以说，在宇宙间，至今还没有生成一颗黑矮星。白矮星的主要化学成分是高密度的碳和氧。那么宇宙中硅、镁、铁等元素来自何方呢？它们来自超大质量恒星的演化。如果一颗恒星，在中心部分氢一氦热核反应终止，开始向红巨星演变时，还有8M。以上的太阳质量，那么它们会发生更深层次的热核反应。这种超大质量恒星内部，在塌缩时巨大的引力势能可把那里的温度加热到6亿度以上，使氧和碳发生聚合反应生成氖和镁，这时进一步升高到10亿度，氖和氦又合成镁。此反应导致温度再升到期15亿度以上，氧开始燃烧合成硫、硅等元素。然后，温度进一步升到30亿度以上，硅开始燃烧，并引发成百上千种的核反应，最终生成铁。超过8M。以上的太阳质量的主序星在演变成超红巨星之后，中心温度可升高到30亿度，生成以铁为中心的核，当生成的铁核越来越大，仅靠原子间的电子斥力已不能支撑它自身的重量，这时铁核进入白矮星状态，电子的泡利斥力将起来抗衡万有引力。当铁核质量超过1.4M。时，铁核突然塌缩，电子被压入原子核中，与其中的质子中和生成中子，成为中子星。中子星和白矮星有些相似，它不是靠热排斥或电磁作用来抗衡引力，而是靠中子间的泡利斥力来抗衡。中子星是一种非常致密的天体，它自身的万有引力可将相当于一个太阳质量的物质压缩在半径为10千米的球体内。也就是说，一匙中子星的质量差不多相当于地球上一座大山的质量。其密度高达1亿〜10亿t/cm3。在中子星的形成过程中，猛然的大爆炸把部分重元素抛向太空，成为星际物质。这些星际物质在适当的情况下可以形成新的恒星、行星，或被其它恒星俘获，聚集成行星。这就是行星中重元素的来源。中子星的质量有个上限，大约为3〜4MO,超过这一极限的中子星是不稳定的，会进一步塌缩形成黑洞。几十年前，科学家们根据爱因斯坦广义相对论的理论研究，预言了一种叫做黑洞的天体。黑洞是一种奇怪的天体。它的体积很小，而密度却极大，每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。假如从黑洞上取来一粒米那样大的一块物质，就得用几万艘万吨轮船一齐拖才能拖得动它。如果使地球变成一个黑洞，其体积就象一个乒乓球。因为黑洞的密度大，所以它的引力也特别强大。黑洞内部的所有物质，包括速度最大的光都逃脱不了黑洞的巨大引力。不仅如此，它还能把周围的光和其它的物质吸引过来。黑洞就象一个无底洞，任何东西到了它那儿，就不用想再出来，给它命名黑洞是再形象不过了。.太阳黑子及其观测通过普通的光学望远镜观测太阳，观测到的太阳表面叫做光球层（也就是太阳大气最下面一层）的活动。通过投影观测或者目视观测的方法，在光球上经常可以看到许多黑色斑点，那就是太阳黑子。那么太阳黑子是什么呢？简单的说，太阳黑子是太阳表面温度较低的部分。太阳黑子本身其实并不黑，它的温度一般也有4500摄氏度，但是比起高达6000摄氏度以上的太阳光球层来，它的温度要低一、二千度，在更加明亮的光球衬托下，它就成为看起来像是没有什么亮光的、暗黑的黑子了。假设光球上百分之百地覆盖着黑子，太阳仍旧会是相当亮的，只是比现在看到的稍微暗一些罢了。太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明显的活动现象。太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡。因为比太阳的光球层表面温度要低，所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动，常常成群出现。太阳黑子活动频繁而且较大的时候，会对地球的磁场和电子产品产生影响，尤其对通讯等产生的电波影响较大，会使电波中断。

人类发现太阳黑子活动已经有几千年了。黑子活动的周期平均是11.1年。在开始的4年左右时间里，黑子不断产生，越来越多，活动加剧，在黑子数达到极大的那一年，称为太阳活动峰年，也叫太阳活动极大年。在随后的7年左右时间里，黑子活动逐渐减弱，黑子也越来越少，黑子数极小的那一年，称为太阳活动谷年也叫太阳活动宁静年或太阳活动极小年。太阳黑子中间部分特别黑，而四周则不太黑，像是一些阴影。事实上太阳黑子是由本影和半影构成的，特别黑的部分是本影部分，不太黑的叫半影部分。半影是由许多纤维状纹理组成的，具有旋涡状结构。当大黑子群具有旋涡结构时，就预示着太阳上将有剧烈的变化。太阳黑子在日面上的大小、多少、位置和形态等，每日都不一样。有的年份黑子多，有的年份黑子少，有时甚至几天，几十天日面上都没有黑子。据天文学家预测，2006年的年底到2007年，太阳黑子会出现活动较为频繁的情况。.木星探测木星在中国古代被称为“岁星”，绕太阳运行一周的时间为12年，与地支相同。这使得木星成为了天空中一个巨大的时钟，具有纪年和修订历法的重要意义。止匕外，中国古代还认为木星与农业之间有着特殊的联系。在《史记》、《汉书》等史书中明确记载岁星是主管农业的星官，地位崇高，有专门建造的庙宇来供奉岁星。这一祭祀制度甚至一直延续到了晚清。［图片说明］：2000年12月7日由“卡西尼”探测器所拍摄的木星照片。左下角黑色斑点是木卫二所投下的影子。版权：NASA。古巴比伦人把木星视为他们的主神马尔杜克，他在诸神中地位最高。他们还利用木星为期12年的轨道来定义黄道星座。在古罗马，木星被称为朱比特，是罗马神话中的众神之神，相当于希腊神话中的宙斯。木星在太阳系的八颗行星中，质量、体积都独占鳌头。质量达到了太阳的大约千分之一，超过了其他行星质量总和的2.5倍。它庞大的体积需要1300多个地球才能“填满”。木星的内部是个什么样子？木星被认为拥有一个高密度的核心。在它之上则是一层参杂有氦的液态金属氢—一氢被充分压缩之后经过相变而产生的。再往外就是由液态和气态氢组成的木星大气。天文学家通常假设木星的核心是由岩石组成的，具体组成莫衷一是。原因在于对超高压下物质的性质几乎一无所知。虽然地球上的实验室也正在想尽办法来模拟木星内部的极端物理状况，但是这些实验目前所能仿真的程度和本身的误差都远没有达到让人满意的程度。于是，与其从内部着手也许不如从外部深入。通过对木星重力场的测量，推测出它可能有一个质量为12〜45个地球质量的核。核的存在倒是和木星是从一个岩质或者冰质核心通过吸积原太阳星云中的氢和氦而形成的理论相符，但是随着时间的流失高温的液态金属氢会将核心物质融化，并且通过对流将其带到木星的其他地方。因此木星的内核也许早就被“侵蚀”殆尽了，而目前的低精度测量根本无法给出一个具有决定性的结论。［图片说明］:木星的内部结构到底是什么样子？版权：JPL/NASA。另外，观测还发现了一个有意思的现象，木星能发出相当于它所接收的阳光20倍的辐射。这些辐射都来自其内部液体的对流，因此木星可能都具有绝热并且充分混合的内部结构。假设木星是均匀的并且完全由对流来冷却，再假设木星所辐射的能量是45.5亿年前它形成时所残留下来的，那么由此得出的木星辐射功率和观测到的值很接近。但是木星并不是均匀的，具有显著的分层结构。虽然木星的大气中充满了湍流，但是大气中的云带却是极为稳定的，一个多世纪以来几乎没有发生过变化。这是否意味着这些云层具有很深的“根基”呢？下一代的木星探测器将对木星的重力场进行详尽地测量，期望能从局部的重力变化中反演出云带的构造，进而得知木星的内部结构。木星是怎样形成的？从1995年首次发现到2009年8月，已经发现360颗太阳系外行星。其中绝大部分是通过测量宿主恒星的视向速度变化而发现的。在这些太阳系外的行星中，绝大多数又是距离恒星较近的高温气态巨行星。作为气态巨行星的代表，木星为我们提供了一个足不出“户”就能研究它的这些“远亲”的机会。了解木星的形成过程也会为了解气态巨行星的形成提供重要的线索。气态巨行星的形成牵涉到两种可能的机制：核心吸积和引力坍缩。核心吸积事先需要一个大约10个地球质量的固体冰质或者岩质核心，随后它会吸积周围的气体形成木星这样的气态巨行星。核心吸积过程必须按部就班地一一进行，所以历时较长。与之形成对比的是引力坍缩机制。由于恒星周围行星盘中的局部引力不稳定性，气态巨行星可以直接由此坍缩而成。虽然可以借此方式快速形成，但是这一过程需要一个大质量的行星盘，而且在不稳定性出现之前还要等上相当长的一段时间。为了甄别这两种机制，就需要了解这些气态巨行星的组成，尤其是氧的丰度（含量）。［图片说明］:在行星盘中形成的气态巨行星。版权：NASA/FUSE/LynetteCook。了解氧在木星中的丰度，要了解木星中含有多少水。由于距离太阳较远，太阳热量不会破坏具有挥发性的物质。因此木星很可能现在还保留着和原太阳星云相同的物质丰度，这意味着木星中水的含量像是被埋藏在木星内部的“化石”。不幸的是，测量木星中水的丰度却并非易事。它们在木星的云顶中都凝聚成了冰晶，很难从远距离进行测量。因此必须深入木星内部，在那里水会呈现为液态。“伽利略”木星探测器曾在木星不同的深度测量了水的丰度，但是结果却和任何一个理论模型都对不上。因此不是理论模型都错了，就是探测到的数据本身具有特殊性。现在科学家们相信“伽利略”正好降落进了一片干燥的下沉气流，因此仅有少量的水，无法真正地反映出木星中有多少氧。氧是仅次于氢和氦的第三大元素，但是它对于木星的组成而言仍然是缺失的一环。木星中的水不仅反映了太阳系中氧和氢的含量，它还和木星的天气系统息息相关。在木星上可以看到巨大的闪电和雷暴，这些都是由水操控的天气过程的最底层表现。木星的大气从哪儿来？如果说木星中的氧元素隐藏着原太阳星云的秘密，那么木星中的其他重元素则暗含着木星大气由来的玄机。在“伽利略”木星探测任务之前，科学家们认为在太阳系形成的早期冰质的星子会俘获重元素，并且将它们带入形成中的气态巨行星内部。如果真是如此，通过比较现在木星和太阳的重元素组成就能知道木星是如何长成现在这个样子的。［图片说明］:木星巨大的磁场及木卫一向木星输入离子。版权：JohnSpencer。与预想中木星和太阳具有不同的重元素比例不同，“伽利略”探测器发现两者具有相同的重元素丰度。但是木星的含量是太阳的3倍。虽然还不清楚这一结果的真正含义，

但是它却实实在在是个问题。木星比太阳含有更多的硅和碳，可能是由于在形成的过程中“吞噬”了许多小行星。但木星富含氩这样的稀有气体就无法解释了。或许木星形成于行星吸积的晚期，当时这些气体还非常丰富。或者木星形成时的位置并非是现在它所处的地方，是迁移过来的。如果木星确实形成于目前所在位置的话，那么太阳星云的温度就会比原先设想的更低。对这个问题的回答还直接关系到地球的大气和海洋是从哪儿来的。地球靠近太阳，挥发性物质难以被保存，水很可能来自彗星。木星的磁场是如何产生的？木星有着太阳系行星中最强大、延伸范围最广的磁场，强度是地球磁场的14倍。假设木星的磁场从地球上能用肉眼看到的话，那么它所延伸的范围足有两个满月的直径那么大。木星的磁场可以延伸大约160万千米，是太阳直径的10倍左右。产生木星磁场的内部“发电机”和木星的自转轴之间有11°的夹角。综观地球的历史，地磁场曾发生过数次南北极翻转的事件，那么木星的磁场是不是也发生过类似的现象？为了回答这些问题唯有近距离飞临木星的两极才能寻找到答案。但这样也会造成巨大的风险，因为探测器在木星的两极必须要面对具有破坏性的辐射。在那里木星强大的磁场会加速带电粒子形成太阳系中最强烈的极光。［图片说明］:哈勃空间望远镜所拍摄到的木星极光。版权：JPL/NASA。美国宇航局的钱德拉X射线天文台对木星的极光观测发现，其中有高度电离的粒子撞入了木星两极上空的大气。X射线谱显示，木星的极光是由高价氧离子以及其他元素的离子所造成的。这就要求这些离子在木星的极区要被加速到百万伏特的高能量状态，暗示着木星极光的成因与地球的可能截然不同。在地球上，极光是由于太阳风暴中的高能粒子扰动地球磁场所产生的。来自太阳的粒子也可以产生木星的极光，但木星的极光来自于另一种机制。由于木星的高速自转、强大的磁场以及来自木卫一火山活动喷出的大量粒子，因此木星有巨大的电子和离子储备。这些带电粒子被束缚在木星的磁场中，并且会被不断地加速撞入木星极区大气产生极光，所以木星的两极几乎总是存在极光活动。如果产生极光的粒子来自太阳，那么这些粒子中应该含有大量的质子，它们会产生紫外极光。在“钱德拉”观测的期间，哈勃空间望远镜也对木星进行了紫外观测，只发现了微弱的紫外暴发。综合两者的观测，木星极光是由于束缚在木星极区上空的氧和其他元素的离子被加速所造成的。虽然引发极光的源头清楚了，但是产生极光的具体细节还需要木星探测器亲临现场才能一探究竟。4.天文望远镜原理天文望远镜是指收集天体辐射并能确定辐射源方向的天文观测装置，通常指有聚光和成像功能的天文光学望远镜。天文望远镜由物镜和目镜组成，接近景物的凸形透镜或凹形反射镜叫做物镜，靠近眼睛那块叫做目镜。望远镜分为三大类，折射望远镜，反射望远镜和折反射望远镜。天文望远镜（AstronomicalTelescope）是观测天体的重要手段，可以毫不夸大地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进人类对宇宙的认识。为什么说问“望远镜能看多远”是错误的？我们的肉眼就是一台光学仪器，肉眼可以看到220万光年以外的仙女座大星云，但是看不见距离地球最近的太阳系外恒星比邻星（4.2光年）。相信大家已经体会到了吧，说一个光学仪器能看多远是没有意义的，只能说看多清。伽利略式望远镜1609年，伽利略制作了口径4.2厘米，长约12厘米的望远镜。他是用平凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜，这种光学系统称为伽利略式望远镜。伽利略用这架望远镜指向天空，得到了一系列的重要发现，天文学从此进入了望远镜时代。开普勒式望远镜1611年，德国天文学家开普勒用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜，使放大倍数有了明显的提高，以后人们将这种光学系统称为开普勒式望远镜。现在人们用的折射式望远镜还是这两种形式，天文望远镜是采用开普勒式。折射和反射镜各有优点，现分别讨论：折射望远镜的优点.影像稳定折射式望远镜镜筒密封，避免了空气对流现象。.彗像差矫正利用不同的透镜组合来矫正彗像差（Coma）。.保养主镜密封，不会被污垢空气侵蚀，基本上不用保养。折射望远镜的缺点.色差不同波长光波成像在焦点附近，所以望远镜出现彩色光环围绕成像。矫正色差时要增加不同折射率的透镜，但矫正大口径镜就不用了。.镜筒长。为了消除色差，设计望远镜时就要把焦距尽量增长，约主镜口径的十五倍，以六口寸口径计算，便是七吠半长，而且用起来又不方便，业余制镜者要造一座这样长而稳定度高的脚架很是困难的一回事。博士能折射天文望远镜789971800X70（右图）.价钱贵光线要穿过透镜关系，所以要采用清晰度高，质地优良的玻璃，这样价钱就贵许多。全部完成后的价钱也比同一口径的反射镜贵数倍至十数倍！反射望远镜的优点.消色差。任何可见光均聚焦于一点。博士能折射天文望远镜789971800X70（右图）.镜筒短通常镜筒长度只有主镜直径八倍，所以比折射镜筒约短两倍。短的镜筒操作力便，又容易制造稳定性高的脚架。.价钱便宜光线只在主镜表面反射，制镜者可买普通玻璃去制造反射镜的主要部份反射望远镜的缺点.遮光。对角镜放置在主镜前，把部份入射光线遮掉，而对角镜支架又产生绕射，三支架或四支架的便形成六条或四条由光星发射出来的光线。可以利用焦比八至十的设计减低遮光率。.影像不稳定开放式的镜筒往往产生对流现象，很难完满地解决问题。所以在高倍看行星表面精细部份时便不容易了。.主镜便形。温度变化和机械因素，使主镜变形，焦点也跟着改变，形成球面差，球面差就是主镜旁边线和近光轴的平行光线聚焦于不同地方，但小口径镜不成问题。.保养镀上主镜表面的驴或银，受空气污染影响，要半年再镀一次。不过一块良好的真空电镀镜面可维持数年之久。折射望远镜由二块透镜组成，总共要磨四边光学面，反射望远镜只需要磨一边光学面，所以制造反射式望远镜花费较少时间。技术精良的话，一副自制的六时口径反射望远镜质量随时超过市面出售的三口寸折射望远镜。至于选择何种类型的望远镜则是根据天文爱好者的需要和喜爱而定。通常一枝四口寸以下的折射望远镜已足别作普通观测研究的用途。如果兴趣是观察行星或

双星，便应该设计八时口径而放大倍数高的反射望远镜，因为如此大口径的折射镜十分难制造，价钱非常昂贵，而且又非常笨重。初学者最适宜自制反射式望远镜。望远镜口径越大，集光力愈强，可以看见星星的数目亦增加，集光力是收音机收集光线比眼睛强多少倍的意思。集光本领乃望远镜物镜直径平方和瞳孔直径平方之比。人的瞳孔，日间受光影响，故收缩，晚上则尽量扩大，直径伸缩由四毫米至八毫米，平均值是七毫米。望远镜比肉眼大上许多倍，以一枝150毫米即六时口径反射镜来记算，就比肉眼看东西明亮495倍。当然望远镜口径大还可以观察到更加暗的星星。使用方法：先用寻星镜，就是上面的小望远镜，将想要观测的行星放在寻星镜的中间，然后用低倍的目镜寻找星体，对焦,直到看清为止，然后换高倍的目镜可以清楚观测行星细部，观测月亮前一定要使用最低倍的配置寻找，看到的月亮应该是很清楚但是很小，这时再换目镜就比较容易寻找焦距了。然后再换上L5倍放大镜筒观测，理想的观测时间应该正好可以把月亮细部看得清清楚楚，要注意当天的天气状况。观测其他的行星要用星图观测，带一定要找到相应的纬度的星图，然后调整坐标就可以用相同的方法寻找，但要注意口径太小是无法看到更远的行星的，要星图的话我可以帮你找，到开阔的地方观察很重要。在天文望远镜的观测之下，月亮的表面看的很清楚。你加增倍镜没有？1：装好天文望远镜后不要加增倍镜2：找月亮时加20mm的目镜3：找准月亮对好焦距看看是否满意清晰度放大程度4：确定好后在跟换目镜9mm或6mm再次对焦就不会盲目了（目镜不一定是你望远镜标配的目镜，但方法一样的）天文望远镜放大倍数的计算方法：目镜/焦距二望远镜放大倍数看月亮要用月亮镜才能看清楚的，不然由于光线太强只能看到白色模糊的像。关于月球的观测月球有环形山、链状山脉、月海、月谷、沟纹（干涸的河流）和亮辐射条纹，好的天文望远镜可看到月球上非常细微的细节。观测月球最好的放大倍率是（1-1.5）X主镜口径（mm）。关于天文望远镜的支架天文望远镜的支架有地平式和赤道式2种，都有2个互相垂直的转轴。天文望远镜的视野一般都比较小，而且放大倍率越大，视野就越小，所以，要选择一个不会因风吹而抖动的支架。.水星凌日行星竣白缠生原理水盍圈行星竣白缠生原理水盍圈天文学家说，凌日是内行星经过日面的一种天文现象。水星和金星的绕日运行轨道在地球轨道以内，称内行星。它们距离太阳比地球近，在运行过程中有时经过太阳与地球中间，在地球上的人们可观测到一个小黑圆点在日面缓缓移动，这就是凌日现象。观测太阳是非常危险的，若无适当的减光设备，不宜直接以肉眼透过望远镜观察太阳。建议望远镜必须加装适当的减光设备，或以投影在白色屏幕或白纸上、将太阳盘面直径放大到10公分以上的方式来观察水星凌日现象会比较明显。.变星和超新星的观测变星是天文爱好者重要的观测对象。一般爱好者观测变星主要采用目视观测的方法，亮于6等的变星可以直接用肉眼观测;棱镜双筒镜可以用来观测7.5等〜8.5等的变星；口径8厘米〜10厘米的小望远镜可用于观测10等〜12等的变星。变星观测最基础的工作是确定它们的亮度，目视观测变星时确定变星亮度的方法有三种：内插法、分级法和分级一内插法。无论使用三种方法中的哪一种，都需要选择一些亮度稳定的恒星作为“比较星”，把变星的亮度与比较星的亮度进行比较，从而估测出变星的星等。重要天文公式整理1、视星等和绝对星等星等与亮度的换算公式：m=2.51gE（m:视星等E为亮度）设有两颗星的亮度分别为E和E,则它们的星等m、m之差的关系为:m-m=—2.51g（E/E）注：在天文学上，天体的点度而光度都用星等表宗：”表示天体亮度等经的“口观星等，记柞益表示天体光度等级的叫绝对星等，记作M。星等越大，恒星亮度越暗。恒星的亮度与其距离远近有关。E/E=d2/d2E/E=d2/102单从亮度是看不出恒星的真实光度的。为了比较不它们的真正亮度即光度，必须把它们“移,匈同」位置（距法3上；才能对比出，天文学把标准距离定为10秒差距，合32.6光年，1秒差距等于206265天文单位。标准距离（10秒差距）下的恒星的亮度称绝对亮度，其星等叫绝对星等。又E/E=2.512『m便得，d2〃02=2.512『m两边取对数：那么可得，M=m+5-51gd（d单位为秒差距）该式是现代恒星天文学最重要得公式之一。只要测定恒星得绝对星等，便可按平方反比定律，求知该恒星的距离。2、天极的高度等于当地的地理纬度3、时角坐标系在时角坐标系中，主要的参量是时角t和赤纬6。时角t是从过观测者子午圈与天赤道交点算起，到天体的赤经圈与天赤道的交点，面向南，沿着赤道圈顺时针方向计量，按小时计算。一周360。是24小时，所以15°为一个小时。从子午圈向西（逆时针）量度的时角为负时角，如345。的时角为赤纬6是沿着赤经圈由天赤道向北天极或向南天极两个方向计算，从0〜±90°,从赤道向北天极方向量度为正，向南天极方向量度为负，这与赤道坐标一致。4、真太阳时与平太阳时以真正的的太阳为参考点，以真太阳的视运动来计量地球自转一周的时间，即太阳视圆面中心连续两次上中天的时间间隔叫做一个真太阳日。一个真太阳日分为24小时，一个真太阳小时分为60分，一个真太阳分分为60秒。以假象平太阳为参考点，来计量地球自转一周的时间，相应的时间叫一个平太阳日。真太阳时与平太阳时的关系，通过时差来联系。真太阳时角t与平太阳时角t之差，叫时差，即：n=t-t5、恒星日与恒星时恒星日是以某一个恒星为参考点来度量%勺地球自转周期；即该星连续两次经过上中关的时间间隔。天文学家规定，恒星日以天球上的春分点为参考点，来计量地球自转的周期，规定：春分点连续两次通过某观测地子午圈的时间的间隔叫做一个恒星日，并以春分点（Y）在该地上中天的瞬间作为恒星时的起算点，即以春分点的时角来计算恒星时：也就是『地方?星时在数值上等于春分点的।时角：以小时为单位）、我们知道产分、点的赤经等于5，又知恒星时春分点角『0：则有S二a+0h。因此「观测者由恒星钟知道观测是时刻的地方恒星，就知道了工中天恒星的/经。‘6、恒星时和平太阳时的关系平时和恒星时的关系，我们以地球某点A来计算（参见右图）。图过以恒星为参考点，地球转了一周之后又对向这个恒星，就是过了一个恒星日。由于地球除了自转外，还围绕着太阳公转，当地球自转一周之后，地球上的A点，没有正对太阳，必须再过0.986°才对准太阳。所以1个平太阳日比1个恒星日长。在一个回归年（地球公转周期）里有365.2422个平太阳日，而有366.2422个恒星日。在一回归年里，恒星日的日数比平太阳日的日数多一天，即：1平太阳日=366.2422/365.2422恒星日=（1+1/365.2422）恒星日引入符号u=1/365.2422=3m56.5554s因此，恒星钟比平时钟每天快约4分钟。7、地方时与世界时恒星时、平时都具有地方性，都是地方时。因为这些时间计量系统，计量时间的起算点是天体过天子午圈的时刻，而对于地面上不同地理经圈的两地，它们的天子午圈是不同的，使得不同地点时刻的起算点各不相同，这就形成了各自的时间计量系统—-地方时。不同的两地同时观测统一天体，其时角之差，等于这两地的地理纬度之差。世界时：以英国格林尼治天文台原址所在的子午线为起点，即格林尼治的地理经度入=0h,该地的地方平时就作为世界时，用字母UT表示。其他地方的平时0与时间时的关系为：m=UT土入（东经入取正，西经人取负）8、区时1884年国际子午线会议规定，全世界统一实行分区计时制。全球根据地理经度分为24个失去，每15°一个区，在同一时区内，都采用该区中央经线上的地方平时作为该时区的标准时间，相邻两时区的标准时间相差一小时。根据这一原则，东、西两半球各分为12个时区。格林尼治子午线为零时区的中央子午线，两旁各7.5°的经度范围属零时区。这一时区内采用格林尼治地方时，即世界时。类推有东一时区、东二时区……东十二时区；西一时区、西二时区……西十二时区。东十二时区和西十二时区重合，共同使用180°经线的地方时。区时等于世界时UT与区时号N相加，东时区N为正，西时区N为负。中国统一采用北京所在的东八时区的区时，即东经120°经线的地方时为“北京时间”。需要注意的是，北京时间是区时，不是北京的地方平时，二者相差约14.5分钟。北京区时=UT+8h9、区时与地方恒星时的换算如果在地理经度为人的地方（第N时区）的区时为T,那么此时的地方恒星时S可由下式确定：S=S+（T-N）（1+1/365.242）+入当式中S为当日世界时零时的地方恒星时，可查天文年历得到。10、日界线国际规定，在太平洋中以1800°经线为准，避开陆地和岛屿画一条国际日期变更线，叫做日界线。从日界线以东往西走，越过日界线，即从西十二区进入东十二区，日期增加一天，时间不变，如果自日界线以西往东走，越过日界线，即从西十二区进入东十二区，日期减一天。11、历法与节气以春分点作为标准，计算地球公转一周的时间，叫做一个回归年。一个回归年包括365.2422个平太阳日。二十四节气：节气黄经度数节气黄经度数节气黄经度数节气黄经度数型洒/-1t/若肿小需、・近1-1不半春分0夏至90秋分180冬至270清明15小暑105寒露195小寒285谷雨30大暑120霜降210大寒300立夏45立秋135立冬225立春315小满60处暑150小雪240雨水330芒种75白露165大雪255惊蛰345春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。一月两节不变更，最多相差一两天。上半年是六、廿一，下半年逢八、廿三。提示：农历一个月份一般会有2个节气，只有1个节气的月就是“闰月”。在要求不高的情况下，黄道上黄经的度数可以直接换算为赤经（黄经度数除以15）。12、干支纪年：干支就是：甲乙丙丁戍已庚辛壬癸10个天干和子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥12个地支。天干和地支的搭配，共60个顺序，又称“六十花甲子”。公元年数与年的干支可以用下述方法加以换算。序号01234567891011天干庚辛壬癸甲乙丙丁戍已地支申酉戌亥子丑寅卯辰巳午未对于任一公元年数：天干序号=公元年尾数；地支序号=（公元年数/12）的余数。13、天体的出没时刻由于地球绕日公转一周（360°）要运行365.2422天，所以视太阳在天球上沿着黄道每天大约东移1°,因此，同一颗星，第二天就比第一天早升起4分钟。14、天文望远镜的光学性能（1）有效口径（D）指望远镜的通光直径，即望远镜入射光瞳直径。望远镜的口径愈大，聚光本领就愈强，愈能观测到更暗弱的天体，它反映了望远镜观测天体的能力。（2）焦距（F）望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。物镜焦距F是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一天体而言，焦距越长，天体在焦平面上成的像就越大。⑶相对口径（A）：A=D/F相对口径又称光力，它是望远镜的有效口径D与焦距F之比，它的倒数叫焦比（F/D）。有效口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体是非常有利的，因为它们的成像照度与望远镜的口径平方成正比；而流星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积成正比。故此，作天体摄影时，应注意选择合适的相对口径A或焦比。⑷视场（3）能够被望远镜良好成像的区域所对应的天空角直径称望远镜的视场。望远镜的视场与放大率成反比，放大率越大，视场越小。视场的理论值初步计算可以用公式：tan（3/2）=D/F（5）放大率（G）目视望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比，即G=F/F（6）分辨角分辨角（6）通常以角秒为单位，是指刚刚能被望远镜分辩开的天球上两发光点之间的角距，理论上根据光的衍射原理可得6=1.22人/D（rad）式中人为入射光的波长，对于目视望远镜而言，以人眼最敏感的波长人=555纳米来代替,并取物镜口径D以毫米计,则有：6”=140/D（mm）由于大气视宁静度与望远镜系统像差等的影响，实际的分辨角要远大于此（一般介于0.5到2角秒间）。⑺分辨本领望远镜的分辨本领由望远镜的分辨角的倒数来衡量，望远镜的分辨率愈高，愈能观测到更暗、更多的天体，所以说，高分辨率是望远镜最重要的性能指标之一。（8）贯穿本领指在晴朗的夜空将望远镜指向天顶，所能看到的最暗的天体，用星等来表示。在无月夜的晴朗夜空，我们人的眼睛一般可以看见6等左右的星；一架望远镜可以看见几等星主要是由望远镜的口径大小决定的，口径愈大，看见星等也就愈高。对于目视望远镜，它的极限星等可以用经验公式计算：m=6.5+lgD/d+2.5lgkd=6mm,k=0.6则有m=2.1+5lgD

⑼集光力集光力是指望远镜较人眼聚集多少倍光来表示,与望遂镜焦距,放大倍无关。人眼的瞳孔口径在黑暗的环境能够扩大至7mm，所以计算望远镜的集光力是用以下的方程式：望远镜口径（山山）的平方集光力=72固定倍率的望远镜是用“倍率x物镜口径（直径）”来表示，如7x35表示该种望远镜的倍率为7倍，物镜口径35毫米，10X50表示该种望远镜的倍率为10倍，物镜口径为50毫米；变倍望远镜是用“最低倍率-最高倍率x物镜口径（直径）”来表示，如8-25x25表示该种望远镜的最低倍率是8倍、最高倍率是25倍、口径是25mm。（10）底片比例尺（a）照相望远镜在焦面获得天体的像，像平面上1mm与天空的角直径（角秒）的比率，叫做底片比例尺。采用（"）/mm为单位。我们知道1rad=206265’’，则底片比例尺a=206265/F（（”）/mm）（11）行星的轨道运动定律：1、万有引力定律：任何两质点间都存在着相互吸引力，其大小与两质点的质量乘积成正比，与两质点间的距离平方成反MM比，力的方向沿着两质点的连线，万有引力定律：G:引力常量，大小为6.67X10-11牛•米2/千克2。F=G丁2、开普勒三定律第一定律：行星沿椭圆轨道绕日运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。第二定律：行星与太阳的连线（矢径）在相等的时间内扫过相等的面积。即vrsin。=常数（r:从太阳中心引向行星的矢径长度；。：行星速度与矢径之间的夹角）T2/T2=aT2/T2=a3/a3a3/T2=a3/T2/即：1212或者1122=Gm/42=常数©采取合适的单位，即用太阳质量为质量单位，以回归年表示行星运行周期T,以提阿斯纳文单位（日地平均距离AU）表示行星运动的半长径a,第三定律精确表示为:T2T21=2a3（m+m）a3（m+m）122、1m1和m2分别为两个行星的质量。由开普勒第二定律知道，行星在轨道上的运行速度不是均匀的，在近日点附近要比远日点附近运动得快。由第三定律知道，行星离太阳越远，共转周期越长，轨道半径与周期之间有确切的数量关系。依据第三定律可以计算太阳的质量及有卫星绕转的大行星的质量m。因为由近似公式可以得到：42a3m=GT2a表示行星运动的半长径，T行星运行周期，G:引力常量（13）行星的回合周期地内行星的观测最佳时期：大距（当行星与太阳角距离达到最大值时）大距时因为离太阳角距离远，收阳光影响小，所以是观察地内行星的最佳时机。地外行星的观测最佳时期：大冲（行星过近日点并发生冲时）地球所看到的行星视运动是行星公转和地球公转的复合运动，称为“回合运动”。行星相邻两次合（或冲）所经历的时间间隔，称为“会合周期”行星运动的会合周期S的近似计算是：—=-—-（对地内行星）STE1=E-对地外行星）T：公转周期E：地球近点年的周期，E=365.2596天。（14）三种宇宙速度的计算第一宇宙速度：卫星或飞行器对地球表面的环绕速度，噩=Gm+m2）rm1是地球质量，m2是飞行器质量，r是地球半径。飞行器质副2和地球质量m1相比可以忽略，最终求得丫0=7.9km/s。按此速度飞行，绕轨道一周的时间T=2r/“。"84min第二宇宙速度：卫星或飞行器在地球位置处对太阳引力的逃逸速度』1=12.3km/s。这是飞行器脱离地球引力束缚后应达到的速度。第三宇宙速度：脱离太阳引力场，飞出太阳系最低速度J2=16.7km/s。太阳系天体的宇宙速度名称环绕速度V0/(km*s-1)逃逸速度\/(km*s-1)名称环绕速度V0/(km*s-1)逃逸速度\/(km*s-1)水星3.04.3土星25.235.6金星7.310.3天王星15.121.4地球7.911.2海王星16.723.6火星3.55.0冥王星0.851.2木星42.159.5月球1.72.415、正午太阳高度计算公式：H=90°-|@-6|（@:当地地理纬度，永远取正值；5:直射点的纬度16、河外星系退行速度公式：V=HD（H:哈勃常数，当前的估算值为每百万秒差距每秒70千米;D:星系距离）17红移量Z：Z=V/c（c为光速：300000km/s）由于一般情况下V<<c,所以看不到光谱的红移现象；仅当与c可以比较时才有可能出现较为明显的红移现象。若光源是向着观察者运动的，这时只需将以上公式中V改为-V就可以了。所不同的是，这时将出现光的蓝移现象。最亮的1颗星:

号中国星名国际俗称所在星座目视视星等mv目视绝对星等Mv视差（弧秒）距离（光年）光谱型1天狼Sirius大犬座-1.461.410.3758.64A12老人Canopus船底座-0.730.160.018190FO3南门二RigilKentaurus半人马座-0.274.30.7514.35G24大角Arcturus牧夫座-0.06-0.20.09036K25织女一Vega天琴座0.040.50.12326.5AO6五车二Capella御夫座0.08-0.60.07245G87参宿七Rigel猎户座0.11-7.0~850B88南河三Procyon小熊座0.352.650.28811.41F59水委一Achernar波江座0.48-2.20.023130B510马腹一Agena半人马座0.65.0-~480B111河鼓二Altair天鹰座0.772.30.19816.1A712参宿四Betelgeuse猎户座0.80-6.0-~650M213毕宿五Aldebaran金牛座0.85-0.70.04868K514十字架二Acrux南十字座0.9-3.5~370B215角宿一Spica室女座0.96-3.4-~270B116心宿二Antares天蝎座1.08-4.7~425M117北河三Pollux双子座1.150.950.09336KO18北落师门Formalhaut南鱼座1.160.080.14423A319十字架三Mimosa南十字座1.24-4.7-~490BO20天津四Deneb天鹅座1.25-7.3~1600A221轩辕十四Regulus狮子座1.35-0.60.03984B7主要流星群:序号可见日期辐射点特征周期（年）有关彗星赤经赤纬附近星座11月2〜5日230+49天龙座।迅速，路径长，暗，蓝色524月16〜25日210-10室女座k缓慢，火流星34月22〜23日271+33天琴座K迅速，亮4151861I45月3〜10日335-2宝瓶座n迅速，路径长76哈雷56月22〜30日228+58天龙座।缓慢6温尼克67月25日~8月10日308-12白羊座a缓慢，3.61881V77月27〜8月1日339-16宝瓶座6缓慢，两个辐射点，路径长4.288月7〜15日45+57英仙座Y迅速，路径长，亮，黄色12018621n98月下旬287+50天鹅座k迅速，火流星，亮7.8108月下旬4+45仙女座v1861W118月30〜9月4日89+39御夫座口缓慢1911n1210月8〜9日262+54天龙座Z缓慢6.6贾科比尼1310月18〜23日92+17猎户座v迅速，有光迹76哈雷1410月末〜11日43+22白羊座41缓慢，生光3.3恩克1511月上旬56+15金牛座入缓慢，生光3.3恩克1611月14〜19日150+22狮子座Y迅速，路径长，青绿色，流星多，每小时流星数逐年差异很大呈33年周期。33.21866n1711月17〜23日25+43仙女座Y缓慢，有余迹6.7比拉1811月20日98+8猎户座a1911月20〜23日56+22金牛座n缓慢，亮流星3.3恩克2012月5日15-46凤凰座B缓慢，生光2112月11〜16日111+33双子座a迅速，路径短，亮流星很多，白色1.62212月21〜23日206+80小熊座6缓慢14.4塔特尔2016天文航天领域重要的科学进展据国外媒体报道，2016年物理学将会发生一些重大的科学事件，其中粒子物理学、天文学和宇宙学似乎提前规划好了。来自欧洲核子研究中心总干事法比奥拉的观点，明年大型强子对撞机会继续在13TeV能量上对撞质子，预计会有一个新的发现，是后上帝粒子时代的产物。但是强子对撞机可能还无法达到14TeV能量，科学家正在不断进行尝试，欧洲核子研究中心的ATLAS和CMS实验已经暗示超对称粒子存在的可能性，它们位于更高对撞能量中。在太空方面，美国宇航局在2016年会有一个重大事件，这就是朱诺号木星探测器进入木星轨道，经过长达五年的深空飞行，朱诺号终于抵达了木星。时间会在2016年7月4日，之前的木星探测器是伽利略号，任务时间在上个世纪。日本航天局

JAXA）也会在明年让晓号宇宙飞船进入金星轨道，目前任务专家已经得