天文观测基础知识-课件

天文学天文观测基础知识天文观测基础知识天文爱好者协会天文学天文观测基础知识

一、星名：

1.有的根据神话故事,如牛郎星、织女星、天狼星、老人星等；

2.有的根据中国二十八星宿,如角宿一、心宿二、娄宿三、参宿四和毕宿五等；3.有的根据恒星颜色，如大火（心宿二）；

4.还有的根据所在天区,如天关星、北河二、北河三、南河三、天津四、五车二和南门二。天文学

二、星座：为了认星方便，人们用假想的线条将亮星连接起来，构成各种各样的图形，或人为地把星空分成若干区域，这些图形连同它们所在的天空区域，中国称之星官，西方叫做星座。天文学天文观测基础知识三垣：北天极及附近的三个较大天区紫微垣：（中垣）天北极周围天区太微垣：（上垣）包括紫微垣与二十八宿之间的狮子座、后发座、室女座、猎犬座等天区。天市垣：（下垣）包括蛇夫座、巨蛇座、天鹰座、武仙座、北冕座等天区。天文学天文观测基础知识四象：将二十八宿分成四组，每组七宿，分别与四个地平方位、四种颜色相匹配。东方苍龙，青色：角、亢、氐、房、心、尾、箕；北方玄武，黑色：斗、牛、女、虚、危、室、壁；西方白虎，白色：奎、娄、胃、昴、毕、觜、参；南方朱雀，红色：井、鬼、柳、星、张、翼、轸；二十八宿的范围有大有小，最大的为井宿，赤经跨度约为330，而最小的觜宿和鬼宿，仅有20

–30

。天文学天文学天文观测基础知识

88个星座的确定：

1928年，国际天文联合会正式公布了88个星座，并规定以1875年的春分点和赤道为基准的赤经线和赤纬线作为划分星座范围的界限。（其中北天29个，黄道12个，南天47个。）星座大小相差悬殊，所含星数也各不相同，同一星座的星无任何物理联系。天文学天文学三、四季星空天文学天文学

斗柄指东天下皆春斗柄指南天下皆夏斗柄指西天下皆秋斗柄指北天下皆冬天文学1.春夜星空

春天的夜晚，最引人注目的是高悬于北方天空的北斗七星（即大熊座α、β、γ、δ、ε、ζ、η），它斗柄指向东方，除ε星是3m外，其它6颗均为2m。从北斗七星出发，连接北斗星斗口的β星和α星并延长到这两颗星距离5倍远的地方，可找到明亮的北极星（小熊座α，星等为2m）；沿斗口的另外两颗星δ星和γ星的联线向西南巡去，可找到一颗白色亮星——轩辕十四(狮子座α，星等为1m)；顺着斗柄的δ星、ε星、ζ星、η星所形成的曲线延伸出去，能找到一颗橙色的零等亮星——大角星（牧夫座α）；继续南寻可找到另一颗1m亮星——角宿一（室女座α）；再继续向西南巡去可找到由4颗小星组成的四边形，这就是乌鸦座。这条始于斗柄、止于乌鸦座的大弧线称为春季大曲线；由大角、角宿一和狮子座β构成的三角形称为春季大三角。牧夫座中有5颗由3m以下的暗星组成的五边形，加上大角星，很像一个风筝。大角星就像挂在风筝下边的明灯。紧靠牧夫座的东偏北有7颗3m以下的暗星，它们像一个小小的半环形串珠，开口对着北方，这就是北冕座，古人把它想象成一顶王冠；其中最亮的是北冕座α星（3m）。室女座呈“土”字形，角宿一位于土字下面一横的东段，土字的一竖同下面一横的交点处是3m的室女座γ星，它几乎位于天赤道上，且离秋分点很近。狮子座是春夜星空中很引人注目的角色，它像一个反写的问号；东边的三颗星构成一个小直角三角形，最东边角顶上是一颗黄色的2等星——狮子座β星。乌鸦座南面是长蛇座，它的星都很暗，最亮的长蛇座α星（角宿一）是一颗2等星。此外，春夜星空中还可看到巨蟹座、天龙座等。附：四季星空特点天文学2.夏夜星空

夏日黄昏以后，北斗七星位于西北方天空，斗柄指向南方（见本书配套光盘夏季星空图）。这个时期星空的特点是，银河像美丽的光带挂在天穹，从北偏东的地平线向南方延伸，明亮的织女星（天琴座α）和牛郎星（天鹰座α）在银河两旁含情脉脉相望。织女星附近是4m的天琴座β星（渐台二），它是著名的食变双星。靠近牛郎星西北和东南各有一颗暗星，俗称扁担星，传说那是牛郎挑着来同织女相会的一双儿女；它们同牛郎星排成一条直线，统称河鼓三星。在天琴座的东北，在银河背景上可看到一个十字形的星座叫做天鹅座，十字的东北端那颗白色的1等星是天津四（天鹅座α），十字西南端的一颗3等星是辇道增七（天鹅座β），它是用小望远镜就可以分辨出的目视双星。由银河两侧的织女星、牛郎星和银河之中的天津四所构成的大三角，称夏季大三角，这是夏夜星空的重要标志。由织女星顺着银河“岸”边向南边巡去，可看到一颗红色的亮星——心宿二（天蝎座α,星等为1m），它和十几颗星组成S形曲线，这就是夏季的代表星座天蝎座，蝎尾浸没于银河之中。由牛郎星沿银河南下，可找到人马座，其中的6颗星组成南斗六星ξ星、τ星、σ星、ψ星、λ星、μ星，与西北天空的北斗七星遥遥相对。人马座部分的银河最为宽阔和明亮，因为人马座方向是银河系中心的方向。由织女星向牛郎星联线并继续向东南方向延伸，可找到由暗星组成的摩羯座。沿天津四与织女星的连线向西南方向巡去，可找到武仙座，武仙座以西就是由七颗小星围成的北冕座。天文学3.秋夜星空

秋高气爽，天空刚刚拉上夜幕时，北斗七星横在地平线上，斗柄指西，这时不容易看到它（见本书配套光盘秋季星空图）。

飞马当空，银河斜挂，这是秋季星空的重要特征。从头顶的秋季四边形开始，它由飞马座α星、β星、γ星和仙女座α星构成，除飞马座γ星为3m星外，其均为2m星，因而十分醒目。由飞马座γ星向仙女座α星延伸，经由仙后座β星可找到北极星；由飞马座γ星向南延伸可找到鲸鱼座β星；由飞马座的β星向α星延伸，在南方低空可找到秋季星空唯一的一颗1m的红色亮星北落师门（南鱼座α星）；由飞马座α向飞马座β星延伸可找到仙王座；沿仙女座向东北方向延伸可找到英仙座，其中的大陵五（英仙座β星）是著名的食变双星；秋季四边形的东南面是双鱼座和很大的鲸鱼座，鲸鱼座ο星是一颗著名的长周期变星。仙王、仙后、仙女、英仙、飞马和鲸鱼诸星座构成王族星座，是秋季星空的主要星座。秋季四边形的西南面是宝瓶座和摩羯座。秋季星空亮星很少，但像仙女座大星云M31这样的深空天体虽然不太亮却十分壮观。天文学4.冬夜星空

在寒冷的冬天，夕阳西下后的夜空，北斗七星出现在东北低空，斗柄指向北方（见本书所附光盘冬季星空图）。冬季星空中最引人注目的是高悬于南天的猎户座。它主要由七颗亮星组成，夹在红色亮星参宿四(猎户座α,星等为1m)和蓝白色亮星参宿七(猎户座β星，星等为1m)之间的三星(猎户座δ星、ε星、ζ星)被看作是猎人腰带上的明珠；著名的猎户座大星云就位于中间那颗明珠附近。顺着三星向南偏东巡去，可找到全天最亮的天狼星(大犬座α)，它是一颗双星。参宿四的正东另有一颗白色的亮星南河三(小犬座α星，星等为1m)。参宿四、天狼星和南河三组成冬季大三角，淡淡的银河从中穿过。沿猎户座三星向西北望去，可找到一颗红色亮星——毕宿五(金牛座α星，星等为1m)以及附近的几颗小星，它们组成毕星团；再继续向西北巡去，可看到由6-7颗小星组成的昴星团；它们皆属金牛座。金牛座的东北是形如五边形的御夫座，主星五车二(御夫座α星)是1m星。顺着参宿七和参宿四的联线向东北巡去可找到双子座，它像个矩形，其中可找到两颗亮星：橙黄色的1m星北河三(双子座β星)和蓝白色的2m星北河二(双子座α星)。五车二、北河三、南河三、天狼星、参宿七、毕宿五共同组成冬季大六边形。天文学一、天球

以任意点为球心，任意长为半径，为研究天体的位置和运动而引进的一个与人们直观感觉相符的假想圆球。特点：1、与直观感觉相符的科学抽象2、天体在天球上的位置只反映天体视方向的投影3、天球上任意两天体的距离用其角距表示4、地面上两平行方向指向天球同一点5、任意点为球心天体的周日视运动天文学1、天极(p、p’,)和天赤道(Q、Q’,)2、天顶(Z)天底(Z,)和真地平3、天子午圈、四方点、和卯酉圈4、黄道和黄极5、二分点和二至点天球上的基本点圈天文学天文观测基础知识天极：P过天球中心做一与地球自转轴平行的直线（天轴），它与天球相交的两点为天极。天赤道：QQ’

过天球中心做一与天轴垂直的平面（天赤道面），它与天球相交的大圆为天赤道。天文学天文观测基础知识天顶：Z过天球中心做一直线与观测点的铅垂线平行，交天球于两点，位于观测者头顶的一点称天顶。天底：Z’

与天顶相对的另一交点为天底。真地平：过天球中心做一与铅垂线垂直的平面，与天球相交的大圆为真地平。天文学天文观测基础知识天子午圈：过天极和天顶的大圆。四方点：天子午圈与真地平相交的两点为南北点，（靠近北天极的为北点）天赤道与真地平相交的两点为东西点。卯酉圈：过天顶和东西点所做的大圆弧。天文学天文观测基础知识黄道：过天球中心做一与地球公转轨道平面平行的平面为黄道面，与天球相交的大圆为黄道。黄极：黄道所对应的两个极点。黄赤交角：黄道与赤道的交角。ε＝230.5天文学天文观测基础知识二分点：黄道与天赤道的两个交点。春分点；秋分点二至点：黄道上与二分点相距900的另两个点。夏至点；冬至点天文学

当地的地理纬度等于北极星的高度天文学

在地球赤道地区看到所有天体都垂直于平面做圆运动

在中纬地区看到的天体的周日视动

在地球的南、北极地区看到所有天体都平行于地平圈做圆运动二、不同纬度处的天体视运动：

1、极区：δ＝h2、赤道地区：

3、中纬度地区：天文学

三、永不上升与永不下落天体1、永不下落天体：永不上升天体：

2、地理纬度越高，这类天体越多：极区：各半；赤道：无永不下落天体永不上升天体天文学天文学

这是北天恒星周日视运动的照片。每条弧线都是一颗恒星穿过夜空的轨迹。图(a)的暴光时间约为1小时，图(b)约为5小时。天文学天文观测基础知识天体的周年视运动天文学日期：3月21日~4月20日~5月21日~6月22日~7月23日~8月23日~9月23日太阳经过：白羊座|金牛座|双子座|巨蟹座|狮子座|室女座日期：9月23日~10月23日~11月22日~12月22日~1月20日~2月18日~3月21日太阳经过：天秤座|天蝎座|人马座|摩羯座|宝瓶座|双鱼座天文学天文观测基础知识

自古以来人们为熟悉星空、识别星空的亮度，习惯上把肉眼看到的星的亮度分为6等，把最亮的星定为1等，把勉强看到的暗星定为6等星。为了使星等系统更为精确，普森规定星等相差5等，亮度之比精确地等于100倍。后来星等的范围也向两端延伸了，比1等星亮的有0等星和负星等的星，比6等星更暗的有7等星、8等星。

例如：太阳是-26.7等，月亮满月是-12.6等，木星是-2.1，天狼星是-1.4等。天文学天球仪的使用1.天球仪的构造及校准

天球仪是一个表述各种天体坐标和演示天体视运动的天球模型。球面上标有亮星的位置、星名、国际通用的星座以及几种天球坐标系的标志和度数。天球仪上还绘有赤道圈、赤经圈、赤纬圈和黄道圈。天文学天文观测基础知识1.星表

星表记载着恒星的各类基本数据，如位置、星等、色指数、光谱型等。按照天体的类型，可将星表分为变星星表、星云星表、星团星表、星系星表、射电源星表和X射线源星表等。目视星表中最重要的有：

《波恩巡天星表》，HD星表，《亮星星表》，SAO星表美国海军天文台全天星表，《博斯星表》，《目视双星星表》《星云星团总星表》，变星总表天文学2.星图

将天体在天球上的视位置投影在平面上所绘成的图就是星图。实用星图可以帮助我们认星、找星、熟悉天体的星等和颜色。星图大致可分为：（1）全天星图全天星图按照一定的历元，标出每颗星在天球上的视位置（用赤纬和赤径表示）和星等（用大小不同的黑点表示），并用不同符号来表示双星、变星等。星图把天区按照赤经分成24个经区，每隔10°绘一个纬圈。一般包括有极区附近的天图及包括不同赤径、赤纬的分图。

天文学

（2）星图软件在现代天文观测中，由于计算机的广泛使用，借助于星图软件，可使天文观测变得既方便又准确，。如EZC软件可以展示不同地区、不同时间的星空图像、月像、大行星视运动的轨迹、以及各种天体如大行星、星系、星云等的图像，还可以提供主要亮星的坐标、星等、方位、地平高度等参数，以及地方时间的换算。目前常用的有Skymap和EZC等星图软件天文学天文观测基础知识天文学

（3）活动星图一般由两部分组成。“固定部分”上绘有星图，图中心为北天极。图上标有黄道和天赤道两个圆圈，天赤道上标有赤经的数值，每颗星的赤经赤纬都可在星图上读出。星图的四周标明日期，即太阳在黄道上视运行到相应位置的日期。另一部分是活动星图的活动部分。图的中心表示北天极，图上椭圆切口表示当地纬度的地平圈，即可见范围。图的周围标明一天中的24小时，将两张图的中心对准，就是一张活动星图。若想观测某日星空，可转动活动盘，将当日的日期对准固定盘对应的时刻，椭圆切口内出现的星空，即为观测时刻的星空。天文学3.天文年历

天文年历是天文学家运用天体力学理论推算的天文历书，其中列有每年天体（太阳、月球、大行星和亮的恒星等）的视位置；这一年特殊天象（日食、月食、彗星、流星雨和月掩星等）发生的日期、时刻以及亮变星的变化情况等。中国紫金山天文台每年编辑出版一本《天文年历》，天文爱好者杂志社每年编辑出版《天文普及年历》。天文学附录：附录一全天88个星座表附录二梅西叶天体表（梅西叶马拉松观测）附录三主要亮星表四季星空图SkyMap使用说明及软件天文学一、天文光学望远镜的性能指标

评价一架望远镜的好坏首先要看望远镜的光学性能，然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。望远镜的光学性能指标，主要有六个参量:

望远镜有效口径相对口径(光力)

视场目视望远镜的放大率(照相望远镜为底片比例尺)

贯穿本领(能观测的极限星等)

分辨本领天文光学望远镜天文学天文观测基础知识

有效口径即望远镜的通光直径。口径越大，其接受到的光流量越多，就能收集更多的辐射，聚光本领就越大，也就能观测到更暗弱的天体，因此它反映了望远镜观测天体的能力。因为地球大气湍流的影响及望远镜对光有衍射作用，恒星的像不是点而是一个小圆斑，其星像的半径叫作星像的视宁度直径。在大气宁静度、透明度好的天文台，星像的视宁度直径就越小。口径大的望远镜和优良的天文台址是同等重要的。

天文学光学望远镜口径加大的历史进程天文观测基础知识天文学

天文观测基础知识此两幅照片曝光时间相同，但下面的照片所用望远镜的口径大两倍。天文学天文观测基础知识

望远镜若有大的光力对观测有一定视面的天体如太阳、月亮、行星、彗星、星系和星云等是有利的，因为有视面天体像的亮度与望远镜的口径平方(面积)成正比，与望远镜的焦距的平方成反比，即与A2

成正比。相反，对于恒星的研究，望远镜的口径大、光力小（加大焦距，减弱背景光的亮度），才能观测到更暗弱的星。天文学天文观测基础知识

一架望远镜的放大率等于物镜的焦距F1与目镜的焦距F2之比，即M=F1/F2

一个望远镜物镜可以配好几个目镜，就可以获得不同的放大率，显然采用短焦距的目镜就可以获得较大的放大率。若目镜的焦距为4毫米,用它配在焦距800mm的物镜后，就可获得200倍的放大率。若用显微目镜，可获得上千倍的放大率，但这样并不好，小望远镜用过大的放大率，天体变得很暗，而且由于光的衍射效应，其像变得模糊。

若用探测器代替目镜直接成像，则放大率将没有意义，取而代之的是底片比例尺。天文学天文观测基础知识

不同的目镜有不同的ω’ω’为目镜对应的角直径，称为目镜视场，M为放大率。天文学天文观测基础知识

通过望远镜能看的最暗的星等为望远镜的贯穿本领(极限星等)。它反映了望远镜观测天体的能力。对于望远镜目视极限星等，根据人眼极限星等约为6.5等,有下列经验公式：m=6.5+5lgD/d+2.5lgk(d=6mm,k=0.6)

则有：m=2.1+5logD(mm)师大物理楼望远镜D=310mm,m=2.1+5log310≈15(理论)

对于照相观测或用电藕合器件CCD观测，由于有累积效应，在一定的时间范围内露光时间越长就能观测到越暗的星，望远镜的贯穿本领也越高。天文学

(6)分辨本领：

望远镜的分辨本领是望远镜能分辨天体细节的能力，是望远镜很重要的性能指标。望远镜的分辨本领由望远镜能够分辨天体上的最小角度(分辨角)来衡量。

分辨角：两天体的像刚刚能被分开时，它们所对应的天球上两点的角距离。天文学天文观测基础知识根据光的衍射原理，分辨角由如下公式确定，

δ=1.22λ/D或δ″=0.25λ(μm)/D(m)

式中D为望远镜的口径；λ为入射光的波长。若分辨角δ用角秒为单位(1弧度=206265″)，用目视望远镜最敏感的波长λ=555nm代入，则有：δ″=140″/D(mm)

天文学

在良好的天文台址条件下,望远镜的口径越大,分辨本领越高,越能分辨天体的更细结构，则能观测更暗、更多的天体。天文学Twocomparablybrightlightsourcesbecomeprogressivelyclearerwhenviewedatfinerandfinerangularresolution.天文观测基础知识天文学右图为东北师大物理楼望远镜（31CM）拍摄的图像左图是10CM寻星镜拍摄的图象天文学天文观测基础知识光学望远镜可按光学部分和机械装置来分类。光学部分主要的是望远镜的物镜和目镜。物镜是最核心器件，它的光学性能好坏对于天文观测来讲是致关重要的。它起着聚集光量的作用，显示着探测天体的威力。天文学物镜是物镜是透镜的叫折射望远镜；反射镜的叫反射望远镜；物镜是反射镜，它前面再加一块改正像差的透镜组成的望远镜叫折反射望远镜。

天文学天文观测基础知识

用透镜作物镜的望远镜。一、天文光学望远镜天文学

伽利略望远镜光路图

开普勒望远镜光路图

天文学

因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。双透镜物镜由相距很近的一块冕牌玻璃制成的凸透镜和一块火石玻璃制成的凹透镜组成，在满足一定设计条件时，还可消去球差和彗差。由于像散等像差未得到改正，双透镜物镜的相对口径(光力)较小，一般为1/15-1/20，可用视场也不大(2°—3°)。

为了增大相对口径和视场，可采用多透镜物镜组。我系原蔡司折射望远镜为三透镜物镜系统，相对口径130/1950=1/15。三透镜物镜系统的相对口径可达到1/7。天文学天文观测基础知识

折射望远镜适合于测定恒星的位置、运动等以及作为导星系统用。

目前由于大口径的光学玻璃易受温度、压力影响而变形，而且玻璃对紫外光吸收很严重，因此，19世纪制造的叶凯士(Yerkes)天文台口径

1016毫米的折射望远镜（A=1/19.4）成了最大的绝代折射望远镜。在现代设计新型下一代望远镜时已不再考虑折射望远镜系统。天文学Yerkes天文台40英寸折射镜天文学天文观测基础知识

用凹面反射镜作物镜的望远镜。反射望远镜的主要优点是不存在色差，当物镜采用抛物面时，还可消去球差。但为了减小其它像差的影响，可用的视场较小。反射望远镜可以工作在不同的焦点，就有不同形式的望远镜。（A）主焦点系统:在物镜的主焦点进行观测叫主焦点系统。

天文学天文观测基础知识

利用一块与光轴成45度平面镜作为副镜将影像反射至镜筒前侧。这种结构最为简单,影像反差较高,普及型望远镜经常选用,通常焦比在f=4至f=8之间。天文学天文观测基础知识

主镜为抛物面镜,副镜为一块双曲面凸镜,在主镜焦点前将光线聚集,穿过主镜一个圆孔而聚焦在主镜之后。因为经过一次反射,所以镜筒可以缩短,比较容易放置附属设备，但视场较小,被现代中大型望远镜普遍采用。天文学

(E)折轴(coudé)系统：望远镜的物镜出射的光束通过一平面镜反射到极轴方向，因为天体是绕极轴作周日视动，所以在望远镜跟踪天体转动时可以在空间固定处获得天体的像。这可以方便在其后附加大型的终端设备，例如大型摄谱仪等。（D）R-C系统：主镜是凹的旋转双曲面镜，副镜是凸的旋转双曲面镜。这种系统有较好的像质和较大的视场。天文学

反射望远镜的相对口径可以做得较大，主焦点式反射望远镜的