[天文学汇总]1(6)

2018-12-17 11:15

天文学汇总

角宿一

22 天文望远镜

1.分类

折射式天文望远镜 反射式天文望远镜 折反射式天文望远镜 2.体系结构 ①棱镜系统

望远镜的棱镜系统通常用于把倒立的像转成正立的像。单镜头反射照相机的棱镜系统可以把光路分开用于对焦、取景、测距。并在取景时成正立的像。 通常,棱镜转像的原理,是利用光学中的“全反射现象”这种反射不会造成光线能量的损失。一个复杂的棱镜系统的光学原理,实际上等于多个平面反射镜起到的作用。

②物镜 ③目镜

现在用于研究的望远镜已不再使用目镜,取而代之的是装置在焦点上的高品质CCD传感器,而影像就可以直接在电脑的显示器上观察。有些业余天文学家也在个人的望远镜上安装了相似的设备,但普遍的仍然是直接使用目镜来观察影像。

除了伽利略式望远镜的目镜采用凹透镜以外,大多数望远镜的目镜都可以等效为凸透镜。一个好的目镜应该尽可能消除色差、像差、提供优良的像质,提供较大的表观视场,较长的适眼距以方便人们使用,提供较好的目镜罩以减少杂光干扰。

④赤道仪 ⑤经纬仪 3.规格参数 ①物镜口径

对于折射式望远镜,物镜口径一般是望远镜前端的凸透镜(或透镜组)的有效通光口径。

对于反射式望远镜,物镜口径一般是望远镜镜筒后部的反射镜的有效通光口径。 对于折反射式望远镜,物镜口径一般用望远镜前端的改正镜和后部的反射镜的口径共同表示。

物镜口径是衡量望远镜(特别是天文望远镜)性能指标的最重要的参数,它的大小直接决定了望远镜的聚光本领。

物镜口径与望远镜的分辨本领有直接的关系。天文望远镜中刚刚能够区分开两个星 点的角距离叫做分辨角,用希腊字母δ表示,采用弧度做单位。分辨角越小,表示越能

分辨出靠得近的天体。分辨角与物镜口径的关系(瑞利关系)是:

δ=1.22λ/D

其中λ是入射光的波长,D是望远镜的物镜口径。

上式仅仅是望远镜理论上能够达到的分辨角的极限。实际上由于大气湍流、望远镜镜片本身的形状偏差等原因望远镜很少能够到达此理论值。

从上式中可以看出,物镜口径越大,分辨角越小,望远镜的分辨本领越高,分辨出天体细节的能力越强。此外,望远镜的口径越大,收集到的光越多,从而能够看到越为暗弱的天体。基于以上原因,现代的大型望远镜都以追求大的物镜口径为主要目标。

如果把几台望远镜接受的光合并起来,其效果往往可以远远胜过一台单一的望远镜,这时候通常采用“等效口径”衡量望远镜的实际效果。例如,由4台8米口径望远镜组成的甚大望远镜(VLT)相当于一台等效口径为16米的望远镜。

②放大倍数

光学望远镜的放大倍数是指被观测物体的张角,在经过望远镜的光学系统后被扩大多少倍。比如1000米外一个1米大小的物体,肉眼直接观测时,其张角约为0.001弧度;用放大倍数为10倍的望远镜观察该物体,其张角为0.01弧度,相当于肉眼从100米外观察该物体。

放大倍数的计算公式如下:

M=F/f

其中M表示放大倍数,F表示物镜的焦距,f表示目镜的焦距。

望远镜的放大倍数通常刻在镜身上,用倍数3物镜口径来表达。比如8330,表示该望远镜放大倍数为8倍,物镜口径为30毫米。

③出瞳直径

光线经过目镜汇聚后,在目镜后形成的亮斑的直径。

对于肉眼使用的光学器材,光线必须经过瞳孔后进入视网膜成像,人类的瞳孔在白天大约为3毫米,夜晚最大可达7毫米左右。在用光学器材观察的时候,目镜汇聚光线形成的亮斑将投射到瞳孔上,因此,越大的出瞳直径,给人感觉成像的亮度也越大。但大于瞳孔直径的出瞳直径是没有意义的。

出瞳直径的计算公式为:

p=D/M

其中p代表出瞳直径,D代表物镜口径,M代表放大倍数。 ④出瞳距离

目视离隙是望远镜、显微镜或双筒望远镜等仪器,在使用者能清楚的看见影像时,

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所能允许的眼睛与目镜间的最大距离,在这段距离内出射瞳的直径与人眼的瞳孔值径相近。光学设计不良的系统,不是会强迫使用者的眼睛必须贴近目镜以避免影像周边的晕像产生,就是在可以舒适观察的位置上,出射瞳的直径大于瞳孔的直径,造成光线的浪费和影像变得黯淡。

一般而言,目视离隙和目镜的焦距有关,焦距越短目视离隙也就越短。

对于戴眼镜的人和射击者,目视离隙就显得特别重要。带着眼镜的人,需要比较长的目视离隙,才能透过目镜依然能看见完整的视野。 通常15mm以上比较合适。

射击者需要较长的目视离隙则是安全上的考量。光学的目视离隙太短,射击时的后座力会造成眼睛和目镜的距离缩短而造成接触的危险。

⑤视场角度 ⑥像场角度

23 太阴历

定义:主要按月亮的月相周期来安排的历法。

以月球绕行地球一周(以太阳为参照物,实际月球运行超过一周)为一月,即以朔望月作为确定历月的基础,一年为十二个历月的一种历法。它的一年有12个朔望月,约354 或 355日 。

月球运行的轨道,名曰白道,白道与黄道同为天体上之两大圆,以五度九分而斜交,月球绕地球一周,出没于黄道者两次,历二十七日七小时四十三分十一秒半,为月球公转一周所需的时间,谓之“恒星月”。唯当月球绕地球之时,地球因公转而位置亦有变动,计前进二十七度余,而月球每日行十三度十五分,故月球自合朔,全绕地球一周,复至合朔,实需二十九日十二时四十四分二秒八,谓之“朔望月”,习俗所谓一个月,即指朔望月而言。

因朔望月较之回归年易于观测,远古的历法几乎都是阴历。因为地球绕太阳一周为三百六十五天,而十二个阴历月只有约三百五十四天,所以古人以增置闰月来解决这一问题。我国的历法自古就是一种阴阳历。因为每月初一为新月,十五为圆月,易于辨识,使用方便,所以通常称这种历法为阴历。直到今天,由于历法中有节气变化,跟农业种植活动密切相关,所以“阴历”在国人尤其是农民的生活中起着举足轻重的作用。

伊斯兰教国家和地区采用的历法,又称回历。它纯粹以朔望月为历法的基本单位,奇数的月为30日,偶数的月为29日,平均每个历月为29.5日。积12个月为一年,共354日,12个朔望月实际上约有354.3671日。为使月初和新年都在蛾眉月出现的那天开始,回历采用置闰的办法,每30年为一周,共加11个闰日。在30年循环周期中,第2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、29各年为闰年。闰年在12月底增加一日,共355日。回历年比公历年约少11日,因之岁首逐年提早,约33年循环一周(即比公 历多出一年)。回历的起始历,元定在穆罕默德从麦加迁到麦地那的一天,即儒略历公元622年7月16日(星期六)。

两河流域的人们,通过观察月亮阴晴圆缺的变化,编制了太阴历。他们规定七天一星期,每天各有一位星神值班,从星期天到星期六分别是:太阳神、月神、火星神、水星神、木星神、金星神、土星神。我们现在使用的七天一星期的制度就是由此演变过来的。

24 太阳历

太阳历又称为阳历,是以地球绕太阳公转的运动周期为基础而制定的历法。 太阳历的历年近似等于回归年,一年12个月,这个“月”,实际上与朔望月无关。阳历的月份、日期都与太阳在黄道上的位置较好地符合,根据阳历的日期,在一年中可以明显看出四季寒暖变化的情况;但在每个月份中,看不出月亮的朔、望、两弦。 如今世界通行的公历就是一种阳历,平年365天,闰年366天,每四年一闰,每满百年少闰一次,到第四百年再闰,即每四百年中有97个闰年。公历的历年平均长度与回归年只有26秒之差,要累积3300年才差一日。

25 阴阳历

定义:兼顾月相周期和太阳周年运动所安排的历法。一年有12个朔望月,过若干年安置一个闰月,使年的平均值大约与回归年相当。

阴阳历以月亮绕地球一周为1个月,但设置闰月,使得一年的平均天数与回归年的天数相符,因此这种历法与月相相符,也与地球绕太阳周期运动相符合。夏历就是阴阳历的一种,具体的历法还包括纪年(纪元)的方法。日本、朝鲜、及中东以色列的传统历法也是阴阳历,其他民族如藏族、傣族也是使用阴阳历。

阴阳历历月的平均长度接近朔望月,历年的平均长度接近回归年,是一种“阴月阳年”式的历法。它既能使每个年份基本符合季节变化,又使每一月份的日期与月相对应。它的缺点是历年长度相差过大,制历复杂,不于记忆。我国的农历就是一种典型的阴阳历。

二十四节气

节气就实质而言是属于阳历范畴,从天文学意义来讲,二十四节气是根据地球绕太阳运行的轨道(黄道)360度,以春分点为0点,分为二十四等分点,两等分点相隔15度,每个等分点设有专名,含有气候变化、物候特点、农作物生长情况等意义。二十四节气即立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。以上依次顺属,逢单的均为“节气”,通常简称为“节”,逢双的则为“中气”,简称为

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“气”,合称为“节气”。现在一般统称为二十四节气。

节气歌

我国有一首“二十四节气”歌诀,广为流传,尽人皆知。内容如下: 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。

26 农历

农历,又称农民历、夏历、阴历、旧历,是中国传统历法之一。农历属于一种阴阳历,平均历月等于一个朔望月,但设置闰月以使平均历年为一个回归年,设置二十四节气以反映季节(太阳直射点的周年运动)的变化特征,所以又有阳历的成分。至今几乎全世界所有华人及朝鲜、韩国和越南及早期的日本等国家,仍使用农历来推算传统节日如春节、中秋节、端午节等节日。

地球以椭圆形的轨道绕日公转。地球的赤道面与它的公转轨道面成23度26分的夹角(黄赤交角)。四季由此角产生。因此,在北半球可以观测到: 春分 夏至 秋分 冬至 西历 3月21日(约) 6月22日(约) 9月23日(约) 12月22日(约) 昼 12小时 最长 12小时 最短 夜 12小时 最短 12小时 最长 正午影长 HtanΦ注1 Htan(Φ-23.5o) HtanΦ Htan(Φ+23.5o) 日出 正东 偏北 正东 偏南 日午 SZA=Φ注2 最北 SZA=Φ 最南 日落 正西 偏北 正西 偏南 农历的闰年为13个月。通常19年7闰,无中气那个月则为闰月。 农历置闰方法,简言之:定冬至,第一无中气月。

农历一个月为朔望月,农历一年通常有12朔望月(= 354.36708日),比1回归年短了10.87512日;农历闰年则有13朔望月(= 383.89767日),比1回归年长了18.65547

日。19个回归年的长度为6939.6018日,而19x12+7=235个朔望月(十九年置七闰)

的长度为6939.68865日。可见十九年置七闰的规则是为了协调阴历年与回归年日数的差。

因为1农历平年比1回归年少约11日,所以在公历中翌年的农历正月初一比每年的早11天;若遇到农历闰年,则推迟约19天。

农历基本上以19年为一周期对应于公历同一时间。如公历的2001年5月27日、1982年5月27日和1963年5月27日这个日子,都是闰四月初五。中间也有例外的例子,比如说公历的1917年4月4日是闰二月十三、1936年4月4日是三月十三、还有1955年4月4日是三月十二。不过日子相差也只是一天(多见)或两天(少见)或三天(罕见)。

闰月月份

-722年~-221年(500),出现185个十三月。 -220年~-104年(117),出现44个后九月。

-103年~1644年,农历使用平太阳,各月之后出现闰月的几率大致相等。闰正月、闰十二月常出现。

1645年之后使用真太阳,各月之后出现闰月的几率变为不相等。闰五月最多见;闰四月、闰六月、闰七月、闰三月多见;闰八月、闰二月常见;闰十月、闰九月少见;闰正月、闰十一月罕见;闰十二月到现在未见。

以下是-722年至2644年各闰月的统计。 年 -722~-221 -220~-104 -103~1644 1645~2644 十三月 185 后九月 44 闰正月 52 6 闰二月 48 23 闰三月 63 47 闰四月 49 61 闰五月 70 74 闰六月 48 60 闰七月 51 51 闰八月 54 26 闰九月 48 8 闰十月 61 9 闰十一月 38 5 第 28 页

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闰十二月 61 0 另有计算表明,2262年将会再次出现闰正月;3358年将会出现闰十二月。 以下是近年的闰年情况: 年 闰月 年 闰月 1984 闰十月 2006 闰七月 1987 闰六月 2009 闰五月 1990 闰五月 2012 闰四月 1993 闰三月 2014 闰九月 1995 闰八月 2017 闰六月 1998 闰五月 2020 闰四月 2001 闰四月 2023 闰二月 2004 闰二月 2025 闰六月

27 公历

现行公历即格里历,又译额我略历、格列高利历、格里高利历,是由意大利医生兼哲学家里利乌斯(Aloysius Lilius)改革儒略历制定的历法,由教皇格列高利十三世在1582年颁行。公历是阳历的一种,于1912年开始在中国正式采用,取代传统使用的中国历法农历,而中国传统历法是一种阴阳历,因而公历在中文中又称阳历、西历、新历。格里历与儒略历一样,格里历也是每四年在2月底置一闰日,但格里历特别规定,除非能被400整除,所有的世纪年(能被100整除)都不设闰日;如此,每四百年,格里历仅有97个闰年,比儒略历减少3个闰年。格里历的历年平均长度为365.2425日,接近平均回归年的365.24219日,即约每3300年误差一日,也更接近春分点回归年的365.24237日,即约每8000年误差一日;而儒略历的历年为365.25日,约每128年就误差一日。到1582年时,儒略历的春分日(3月21日)与地球公转到春分点的实际时间已相差10天。因此,格里历开始实行时,同时规定,原先儒略历1582年10月4日星期四的次日,为格里历1582年10月15日星期五,即有10天被删除,但原有星期的周期保持不变。格里历的纪年沿用儒略历,自传统的耶稣诞生年开始,称为“公元”,亦称“西元”。

格里历的闰年

闰年的计算方法:公元纪年的年数可以被四整除,即为闰年;世纪数被100整除为平年,被400整除的才为闰年。纪元是从传说的耶稣诞生那年算起。

格里历每月有月大、月小和月平的说法,月大为31天,月小为30天,月平只有2月,为28天(闰年29天)。

中国在1912年1月1日,中华民国成立时,以公历取代传统的农历,定格里历为

国历,但年份不使用公元纪年,另设民国纪年,以中华民国成立的1912年为首年,即中华民国元年等于1912年、中华民国二年等于1913年等(公元纪年减1911,即等如民国纪年),“中华民国X年”一般简称为“民国X年”、“民X”。但中国不久后进入不同军阀使用不同历法的军阀割据时期。1928年10月国民党北伐统一中国,中华民国政府命令自1929年1月1日起使用公历。1949年10月1日,中华人民共和国成立,取代中华民国统治中国大陆,继续使用公历,但年份改以公元纪年。而中华民国退守台湾后,仍在其有效统治的台湾地区使用民国纪年,台湾民间亦常使用民国纪年,一直至今。

格里历一年每月天数 月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 天数 31 28(闰年为29天) 31 30 31 30 月份 7月 8月 9月 10月 11月 12月 天数 31 31 30 31 30 31 格里历闰年计算方法 世纪年 400的倍数 100的倍数 4的倍数 结果 闰 不闰 闰 注:

**3200/1900的倍数是天文科学家研究出来

***增加4000的倍数不闰更准确,但目前只是世纪年还不足4000,因此尚未用到

28 地球概况

地球是太阳系从内到外的第三颗行星,也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。

地球是上百万种生物的家园,包括人类。地球是目前人类所知宇宙中唯一存在生命的天体。地球诞生于45.4亿年前,而生命诞生于地球诞生后的10亿年内。从那以后,地球的生物圈改变了大气层和其他环境,使得需要氧气的生物得以诞生,也使得臭氧层形成。臭氧层与地球的磁场一起阻挡了来自宇宙的有害射线,保护了陆地上的生物。地球的物理特性,和它的地质历史和轨道,使得地球上的生命能周期性地持续。地球预计将在15亿年内继续拥有生命,直到太阳不断增加的亮度灭绝地球上的生物圈。

地球的表面被分成几个坚硬的部分,或者叫板块,它们以地质年代为周期在地球表面移动。地球表面大约71%是海洋,剩下的部分被分成洲和岛屿。液态水是所有已知的生命所必须的,但并不在所有其他星球表面存在。地球的内部仍然非常活跃,有一层很厚的地幔,一个液态外核和一个固态铁的内核。

地球会与外层空间的其他天体相互作用,包括太阳和月球。当前,地球绕太阳公转

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一周所需的时间是自转的366.26倍,这段时间被叫做一恒星年,等于365.26太阳日。地球的地轴倾斜23.4°(与轨道平面的垂线倾斜23.4°),从而在星球表面产生了周期为1恒星年的季节变化。地球唯一的天然卫星,诞生于45.3亿年前的月球,造成了地球上的潮汐现象,稳定了地轴的倾角,并且减慢了地球的自转。大约38到41亿年前,后期重轰炸期的小行星撞击极大地改变了表面环境。

地球的矿物和生物等资源维持了全球的人口。地球上的人类分成了大约200个独立的主权国家,它们通过外交、旅游、贸易和战争相互联系。人类文明曾有过很多对于这颗行星的观点,包括神创造人类、天圆地方、地球是宇宙中心等。

地球历史

科学家已经能够重建地球过去有关的资料。太阳系的物质起源于45.672亿±60万年前,而大约在45.4亿年前(误差约1%),地球和太阳系内的其他行星开始在太阳星云-太阳形成后残留下来的气体与尘埃形成的圆盘状-内形成。通过吸积的过程,地球经过1至2千万年的时间,大致上已经完全成形。从最初熔融的状态,地球的外层先冷却凝固成固体的地壳,水也开始在大气层中累积。月亮形成的较晚,大约是45.3亿年前,一颗火星大小,质量约为地球十分之一的天体(通常称为忒伊亚)与地球发生致命性的碰撞。这个天体的部分质量与地球结合,还有一部分飞溅入太空中,并且有足够的物质进入轨道形成了月球。

释放出的气体和火山的活动产生原始的大气层,小行星、较大的原行星、彗星和海王星外天体等携带来的水,使地球的水份增加,冷凝的水产生海洋。新形成的太阳光度只有目前太阳的70%,但是有证据显示早期的海洋依然是液态的,这称为微弱年轻太阳谬论矛盾。温室效应和较高太阳活动的组合,提高了地球表面的温度,阻止了海洋的凝结。

有两个主要的理论提出大陆的成长:稳定的成长到现代和在早期的历史中快速的成长。目前的研究显示第二种学说比较可能,早期的地壳是快速成长的,随后跟着长期稳定的大陆地区。在时间尺度上的最后数亿年间,表面不断的重塑自己,大陆持续的形成和分裂。在表面迁徙的大陆,偶尔会结成成超大陆。大约在7亿5千万年前,已知最早的一个超大陆罗迪尼亚开始分裂,稍后又在6亿至5亿4千万年时合并成潘诺西亚大陆,最后是1亿8千万年前开始分裂的盘古大陆。

生命的进化

现在,地球提供了目前已知唯一能够维持生命进化的环境。通常认为,大约40亿年前,高能的化学分子就能自我复制,过了5亿年,最后共同祖先诞生。光合作用使得太阳的能量能够被生物直接利用。光合作用产生的氧气在大气层聚集,从而在大气层上层形成了臭氧层。相似的小细胞聚集形成更大更复杂的真核细胞(内共生学说)真正由细胞组成的多细胞生物开始逐渐分化。由于臭氧层抵挡了来自宇宙的有害射线,生命布

满了地球表面。

自从20世纪60年代,人们认为在7.5到5.8亿年前的新远古代曾出现冰河期,冰雪覆盖了大半个地球。这个假说被称作“雪球地球”,这个假说的有趣之处在于,它正好出现在寒武纪大爆发(多细胞生物种类开始迅速增多)之前。

大约5.35亿年的前寒武纪大爆发之后,一共发生了五次大灭绝。最后一次大灭绝是6500万年前的白垩纪-第三纪灭绝事件。陨石的撞击可能导致了恐龙和其他大型爬行动物的灭绝,但剩下的小型动物如哺乳动物则活了下来。在过去的6500万年里,哺乳动物开始多样化,几百万年后,一种非洲的猿类动物获得了直立行走的能力。这使它们能够使用工具,也促进了它们的交流,最终使它们的大脑越来越发达。于是它们发展了农业,然后开始出现文明。人类以其他生物从来没有过的速度称霸地球。影响了自然和大量其他生物。

4000万年前,冰河期开始,并在300万年前的更新世增强,极地开始了周期性的冻结和融化。最后一次冰期结束于1万年前。

地球概论特征

地球由内核到地表的构成是有一定规律的。如同其他的类地行星,地球内部从外向内分别为硅质地壳、高度粘滞状地幔、以及一个外层为非粘滞液态内部为固态的地核。地核液体部份导电质的对流使得地球产生了微弱的地磁场。

地球内部温度高达5270开尔文(4996.85摄氏度)。行星内部的热量来自于其形成之初的“吸积”。这之后的热量来自于类似铀钍和钾这类放射性元素的衰变。从地球内部到达地表的热量只有地表接收太阳能量的1/20000。

地球内部的金属质不断的通过火山和大洋裂缝涌出地表。组成地壳大部分的岩石年龄都不超过1亿(13108)年;目前已知的最古老的地壳年龄大约有44亿(4.43109)年历史。 深度 千米 英里 内部层 0–60 0–37 岩石圈(约分布于5或200千米之处) 0–35 0–22 地壳(约分布于5或70千米之处) 35–60 22–37 地幔/地幔外层(岩浆) 35–2890 22–1790 地幔/地幔 100–700 62–435 软流圈 2890–5100 1790–3160 外核 第 30 页


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