天文学的基础知识（四）（转载）

松柏林光139 2014-04-30

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天文学的基础知识（四）（转载）

88个星座的总名单?
　　对天文学家而言，星座更像是国家的疆界。星座本身并不包含科学知识，它们只是人为强制划出的边界。全天一共88个星座，星座是古人把天上的星星用假想的线连在一起想象成的形象。但地球是个球体，所以在北极点上永远看不到天赤道以南的星座，在南极点永远看不到天赤道以北的星座。换句话说，越靠近两极，能看到的星座就越少，在赤道上可以看到全部88个星座。星座的具体名字如下：仙女座、唧筒座、天燕座、宝瓶座、天鹰座、天坛座、白羊座、御夫座、牧夫座、雕具座、鹿豹座、巨蟹座、猎犬座、大犬座、小犬座、摩羯座、船底座、仙后座、半人马座、仙王座、鲸鱼座、堰蜓座、圆规座、天鸽座、后发座、南冕座、北冕座、乌鸦座、巨爵座、南十字座、天鹅座、海豚座、剑鱼座、天龙座、小马座、波江座、天炉座、双子座、天鹤座、武仙座、时钟座、长蛇座、水蛇座、印地安座、蝎虎座、狮子座、小狮座、天兔座、天秤座、豺狼座、天猫座、天琴座、山案座、显微镜座、麒麟座、苍蝇座、矩尺座、南极座、蛇夫座、猎户座、孔雀座、飞马座、英仙座、凤凰座、绘架座、双鱼座、南鱼座、船尾座、罗盘座、网罟座、天箭座、人马座、天蝎座、玉夫座、盾牌座、巨蛇座、六分仪座、金牛座、望远镜座、三角座、南三角座、杜鹃座、大熊座、小熊座、船帆座、室女座、飞鱼座、狐狸座。这个顺序是按照88个星座的英文名字首字母排列的。最后再说一句，现行的星座主要起源于古希腊神话，而希腊是看不到南天的部分星空的。因此北天的星座以希腊神话中的英雄、怪物等命名的较多，例如狮子座、猎户座等；而南半球的星空是在进入航海时代后才为北半球的人所知，因此多以那时刚出现的仪器命名，例如望远镜座、显微镜座等。
　　出生月份、农历与太阳星座的如何对应?
　　出生月份与太阳星座的对应如下，由于天体运行的轨道与公历历法有差异，不同年份会前后相差1-2天，与中国农历的二十四节气各个“节”之间的距离吻合，节气时间的计算准确至分钟（并非子时开始），亦是星座的界线，每年均有差异。
　　　　星座名称黄道带时间（一般认知）恒星时间太阳所在星座时间对应的农历节气　

　　　白羊座 03月21日-04月19日 04月15日-05月15日 04月19日-05月13日春分-谷雨前一天

　　　　金牛座 04月20日-05月20日 05月16日-06月15日 05月14日-06月19日谷雨-小满前一天
　　　　双子座 05月21日-06月21日 06月16日-07月15日 06月20日-07月20日小满-夏至前一天
　　　　巨蟹座 06月22日-07月22日 07月16日-08月15日 07月21日-08月09日夏至-大暑前一天
　　　　狮子座 07月23日-08月22日 08月16日-09月15日 08月10日-09月15日大暑-处暑前一天
　　　　处女座 08月23日-09月23日 09月16日-10月15日 09月16日-10月30日处暑-秋分前一天
　　　　天秤座 09月24日-10月23日 10月16日-11月15日 10月31日-11月22日秋分-霜降前一天

　　　　天蝎座 10月24日-11月21日 11月16日-12月15日 11月23日-11月29日霜降-小雪前一天

　　　　蛇夫座－－ 11月30日-12月17日
　　　　射手座 11月22日-12月21日 12月16日-01月14日 12月18日-01月18日小雪-冬至前一天

　　　　摩羯座 12月22日-01月19日 01月15日-02月14日 01月19日-02月15日冬至-大寒前一天
　　　　水瓶座 01月20日-02月18日 02月15日-03月14日 02月16日-03月11日大寒-雨水前一天
　　　　双鱼座 02月19日-03月20日 03月15日-04月14日 03月12日-04月18日雨水-春分前一天
　　　　这只是时间表，12星座一般指的是黄道12星座（黄道带时间），即没有蛇夫座。

　　什么是彗星?
　　是星际间物质，俗称“扫把星”。在《天文略论》这本书中写道：彗星为怪异之星，有首有尾，俗象其形而名之曰扫把星。彗星是由冰和少量岩石组成的小天体，平均物质密度只有10-1000千克/立方米，天文学家们把彗星形象地称为“脏雪球”。在一般的情况下，彗星都在太阳系的边缘地区，这时即使被观测到，也与极其微弱的恒星相似，看不出细致的结构。但当其逐渐接近太阳的时候，由于太阳的热辐射、太阳风和太阳光压作用的加大，尤其当它进入火星轨道区域以后，表面物质挥发形成彗尾，表现出其独特的结构。
　　彗星有多少颗?有什么作用?

　　迄今发现的彗星共有1800多颗，它们中的大部分和我们仅有一面之缘，匆匆绕过太阳后，便沿着抛物线或双曲线一去不返了。科学家们一直对彗星感兴趣，因为彗星被认为是我们太阳系里最古老最原始的天体，其物质构成与太阳系形成前的星云类似。这种星云后来坍塌形成太阳和行星，因此它含有46亿年前太阳和行星形成时的尘埃和气体。科学家们认为，形成地球生命的原始物质很可能是在彗星撞击地球时带到地球上来的，彗星为科学家研究太阳系和地球上生命的形成提供了一个窗口。

　　彗星的起源?

　　彗星的起源是个未解之谜。有人提出，在太阳系外围有一个特大彗星区，那里约有1000亿颗彗星，叫奥尔特云，由于受到其它恒星引力的影响，一部分彗星进入太阳系内部，又由于木星的影响，一部分彗星逃出太阳系，另一些被“捕获”成为短周期彗星；也有人认为彗星是在木星或其它行星附近形成的；还有人认为彗星是在太阳系的边远地区形成的；甚至有人认为彗星是太阳系外的来客。　　什么是哈雷彗星?多少年能观察一次彗星?
　　是以英国天文学家哈雷命名的，哈雷彗星每76年回归一次，绝大部分时间深居在太阳系的边陲地区，即使用现代最大的望远镜也难以搜寻到它的身影。地球上的人们只有在它回归时有三四个月的时间能够见到它。一般来说，人的寿命只有70岁左右，因此一个人很少能两次看到哈雷彗星。只有一些“老寿星”才有这种机会，第一次看到它是在牙牙学语的幼年，而第二次看到它就到了步履蹒跚的晚年了。1910年哈雷彗星非常亮，达-3.3等;1986年哈雷彗星星很暗，几乎看不到。

　　彗星的公转周期是多少?

　　哈雷彗星的平均公转周期为76年，但是你不能用1986年加上几个76年得到它的精确回归日期。主行星的引力作用使它周期变更，陷入一个又一个循环。非重力效果（靠近太阳时大量蒸发）也扮演了使它周期变化的重要角色。在公元前239年到公元1986年，公转周期在76.0（1986年）年到79.3年（451和1066年）之间变化。最近的近日点为公元前11年和公元66元。哈雷彗星在众多彗星中几乎是独一无二的，又大又活跃，且轨道明确规律。这使得Giotto飞行器瞄准起来比较容易。但是它无法代表其他彗星所具有的公性。

　　简述天文学发展的历史?

　　1.许多早期的关于宇宙的看法都是将地球摆在所有物体的中心。从古希腊到印度和中国，许多文化发展了地心说或者被称之为地球中心论这样的对宇宙的观点。这个幻想毕竟很强烈。地球感觉上非常像是固定的，天上的光每天每夜都绕着它转。

　　2.最先受亚里士多德影响，许多古希腊人区分了天地的领域：天在上面地在下面。对于亚里士多德来说，地球上的所有东西都由四种元素组成：土地，空气，火和水。天上的太阳，月亮和已知的五大行星也被装在了水晶球里。这些球体被包含所有恒星的天球包含。它们都绕着地球转圈。它们必须作圆轨道运动，亚里士多德说，因为圆是完美的。而天上的东西都是以完美的方式运动。这些天体和它们的水晶球是由五种元素组成的，或称为五种精华。在它们下面属于地球的领域。有一条恒定的规律，就是出生，死亡和腐烂。但是在天空的领域，所有的东西的都是纯净的，无瑕疵的，永恒不变的。天上在外表上看永远是平静的，不变的。一切都是完美的。
　　3.亚里士多德的宇宙图是优雅的，但是不够精确。古中国的天空观测者不知道亚里士多德的这些论断，因此也没有受到亚里士多德的影响。他们观测并且记录下了天空的变化。这些包括被假设为无瑕疵的太阳上的黑子的出现和消失。彗星像扫把一样划过天空，客星突然间发光，以至于白天也能看到。（西方人肯定也看到过这种现象，但是当时最好的做法是保持沉默，不要让自己的言论与哲学的伟人们矛盾）如果出现一次观测，非常明显并且非常持久，那么就不可能忽略掉它。
　　4.一些行星的表现不够“规矩”。经常搞观测的人都知道在一定的时间在自己轨道上运行的火星，木星，土星会停止它们一贯的向东行进而改为一个U形的弯运动。即有的时候向西运动，然后再作一个U型弯运动。最后才改回到原来的向东行进。更糟糕的是，这些退行，环形或者Z型运动几乎没有相同的形状和大小。为了保留亚里士多德的天体运动的假设，大量的天文学家，哲学家和数学家在试图保留亚里士多德的“宗教”假设（天上的物体必须做完美的圆轨道运动）的前提下试图解释这个复杂的运动。

　　5.托勒密的复杂天球机器。公元二世纪，一位希腊的数学家，天文学家托勒密继承了亚里士多德的理论体系，并且在外层行星的大球上加了一些小球（本轮）。这样表示外层的行星在小球上运动，而它们的中心又在主水晶球上绕着地球转动。加上的这些小球（总共有80个）是为了解决观测上出现的退行现象。用这种聪明的方法，托勒密和他的同事们就既能解释外层行星的退行现象又能使它们符合圆周运动。这种模型在西方整整统治了14个世纪。
　　6.在16世纪，一个羞涩的波兰传教士发起了革命，并且改变了宇宙。在接下来的几个世纪里，仍然有人对托勒密的大环套小环的复杂模型不满意。尼古拉斯哥白尼有着数学功底和敏锐的洞察力，他准备做点什么。他意识到他可以去除掉托勒密系统中的本轮，只要通过一点点改变就能使这个复杂的系统变得简单得多。这个办法就是把地球从中心的位置剔除，把太阳放在那里，并且让地球也像其他行星一样绕着太阳转。这样的解决办法很简单，但是要借助大量的数学。这就是所谓日心说的宇宙模型。

　　7.托勒密体系之所以很长的时间内都有很高的地位是因为宗教原因。哥白尼很小心，他没有立即站出来说他的新观念是正确的。因为那样只能使当权者不高兴，甚至威胁到自己的健康。他只是简单的把它带给世界，作为一本“数学练习”带个罗马教皇统治下的世界。因为不准备去冒险，哥白尼直到去世的时候才将它发表。
　　8.意大利天文学家伽利略找到了支持哥白尼模型的证据。对亚里士多德和他的追随者们，科学顶多是建立在科学实验的纯粹推理上。而对于伽利略来说，证据就在布丁里，如果你想知道天空的机制是什么，你的布丁就在天上。听说了一种可以使远处物体在近处看的很清楚的装置（望远镜）之后，伽利略造了许多自己设计的望远镜，并且把它们对准了天空。他记录下月亮其实很不完美，不像众多哲学家相信的那样，月亮上既有高山又有深谷。伽利略还记录了太阳的黑子。并且发现了木星的四颗卫星。最后，他观测了金星，它像地球的卫星月亮，并且也有相的变化。这个发现听起来就是亚里士多德和托勒纳米体系的丧钟。因为能看到金星的相的变化，金星就必须绕着太阳转，而不是地球。然而伽利略的发现在他的那个年代并不受欢迎。更喜欢亚里士多德和托勒密体系的教廷迫使他放弃自己的观点，并且在他的后半生软禁了他。

　　9.两位与伽利略同时代的人也帮助摧毁了亚里士多德的水晶球系统。伽利略有力的打击了亚里士多德的宇宙体系，并且证明了哥白尼的理论是正确的。但是即使是哥白尼也没有完全抛弃宇宙中所有的运动都是圆运动的观念。第谷，伽利略同时代的一个人，在他的工作里没有使用望远镜，但却给出了那个年代行星运动最精确的测量法。他的合作人，稍微有点神秘兮兮但却是一位精明数学家的开普勒，通过观测来检查行星运动。他的工作比任何前人做的都要好。
　　10.开普勒首先提出行星绕太阳作椭圆轨道运动。当他检查第谷数据的时候，他意识到行星不能像人们想象的那样绕着太阳作圆轨道运动，取而代之的应该是椭圆轨道运动。开普勒还提出了今天所有行星遵循的行星运动三大定律。下面是开普勒的行星运动的三大定律：
　　1)行星绕太阳作椭圆轨道运动，太阳在椭圆的一个焦点上。
　　2)行星不是以恒定速度绕太阳运动的，行星距离太阳越近，运动的越快。　

　3)距离太阳越近的行星，它绕太阳转一圈所用的时间就越短。
　　11.一个叫伊萨克牛顿的天才把开普勒的工作推进了一步。在伽利略去世的那年，伊萨克牛顿出生了。开普勒提出了行星绕太阳作椭圆轨道运动而不是圆轨道运动，这符合事实，但他自己却不知道为什么。牛顿发明了数学的一个分支——微积分学，并且以它为工具，以一种今天我们称之为引力的力来解释物体的运动。

　　12.牛顿很可能从来没有像传奇中说的那样被苹果砸到。但是他很可能确实看到过苹果从树上掉下来，这激发了他对引力的思考。那么这种看不见的力既然能到达树上把苹果拉到地上，为什么它不能到达月球把月球拉到地球上来呢？用数学描述引力的行为，牛顿可以证明相同性质的力确实控制着苹果，月球以及宇宙中其他所有运动物体。通过极其敏锐的洞察力，牛顿说明了引力是普遍存在的力，并且用数学语言给出了这个统治宇宙中所有运动物体的力的精确表达式。他不只说明了我们在地球上经受的物理现象与宇宙中其他地方也是一样的，还表明了人类有能力了解这种力。
　　13.除了万有引力定律，牛顿还描述了三大运动定律。

　　1)如果没有外力作用，一个物体将保持静止或匀速直线运动。
　　2)如果一个拉力或推力作用在一个物体上，它将改变物体的速度或速度的方向。
　　3)如果一个物体对另一个物体施加力的作用，那么它将受到等量的反向的力的作用。
　　这些定理控制一切，从曲棍球到赛车，从宇宙飞船到绕太阳运动的行星。
　　14.在20世纪初期，爱因斯坦又突破了牛顿的体系。在1913年，阿尔伯特爱因斯坦出版了他的狭义相对论。在书中，他表示牛顿定律在平时的低速世界里是适用的，但在高速世界里它就被破坏了，即当速度接近光速的时候。这个理论的一个基本假定是光速是不变的。光速与光源的运动速度和观测者的运动速度无关。这看似荒谬，但已经被大量的独立实验证实。并且它引出了三个与观测者速度相关的物理量---质量，长度和时间。举例来说，一个以接近光速的飞船朝你飞来的时候，它的质量变大，在行进方向的长度变短，并且飞船上的时间与停在你旁边的飞船相比慢很多。尽管同样的奇怪，但这也被证实了，并且应用于现实的计算中。　　15.几年过后，爱因斯坦出版了他的广义相对论。广义相对论解决牛顿力学里引力的问题，并且指出一个物体影响它旁边另一个物体的运动，不仅仅是因为引力，它的质量也弯曲了它周围的空间。更进一步的还有，物体的质量不止影响空间，还会影响时间，使时间变慢。这同样使人很困惑，但这已经被证实是一个很有效的理论。