天文学选修课课件

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1、第三章　天体的辐射和天文观测主要内容•天体的辐射•天文观测工具•天体光度测量•天体光谱分析•天文测量•天体距离、大小、质量和年龄的测定一、天体的辐射来自宇宙的信息•电磁辐射(electromagneticradiation)•宇宙线(cosmicrays)•中微子(neutrinos)•引力波(gravitationalwave)1、电磁辐射电磁辐射是由发生区域向远处传播的电磁场。它以变化的电磁场传递能量、是具有特定波长和强度的波（波动性）波长范围：0.01Å～30m1Å=10-10m(波长λ)×(频率ν)＝光速c=3×1010cms-1产生电磁波的方式：能级跃迁热辐射电磁振荡等根

2、据波长由长到短，电磁辐射可以分为射电、红外、可见光、紫外、X射线和γ射线等波段。可见光又可分解为七色光(红橙黄绿青蓝紫)•射电(无线电波)：>1毫米•红外线：0.77微米～1毫米•可见光：390纳米～770纳米•紫外线：10纳米～390纳米•Ｘ射线：0.1埃～100埃•g射线：<0.1埃大气窗口(atmosphericwindow)地球大气有选择地吸收电磁辐射只有某些波段的电磁辐射能穿过大气层，达到地面，这些波段称为“大气窗口”。两个窗口：光学窗口：波长300nm～700nm射电窗口：波长1mm～20m2、宇宙线天体发出的高能粒子流，主要是电子、质子、α粒子（氦原子核）等。虽然它们

3、运动很快、穿透力强，但由于它们带有电荷，在到达地球表面之前，不仅会和途中物质发生相互作用，而且会受到宇宙空间磁场的影响，不断改变运动方向。因此很难判断它们的真实源头，在使用它所携带信息上有一定困难。3、中微子一种以光速运动的基本粒子，其穿透力极强，停止一个中微子的运动要厚达1光年的铅板。很少与其他物质发生相互作用，可以轻易地从天体内部深处跑出来，带出其他媒体无法传递的信息。现在虽可以探测到它的存在，但还没有很有效的设备去了解和研究它所携带的信息。4.引力波(引力辐射)根据广义相对论，引力也可以形成辐射作为天体信息的来源。引力是一切物质都具有的属性，其大小和物质的质量成正比。天体运动

4、发出的引力波，会携带天体运动状态的信息。目前，虽有一些间接证据，但还很难直接探测记录。虽然原则上可以从四种来源搜集天体的信息，但迄今为止最主要的来源仍是电磁辐射。二、天文观测工具•天文观测仪器系统的基本结构•光学望远镜•射电望远镜•空间天文观测1、光学望远镜(1)望远镜的作用：•增加聚光，尽可能多地收集天体辐射的能量(人眼瞳孔直径最大只有8mm)•提高分辨率(人眼看不清月球表面细节，望远镜则可以分辨出来)•望远镜机械装置容易对准天体进行较长时间跟踪观测(2)总体结构：光学系统机械装置:包括基座、转轴、刻度盘及指标，按转轴方向不同分为赤纬式和地平式。电控设备:用于保障观测过程中望远镜

5、对准天体并跟踪天体的视运动赤纬式装置•两个转轴分别是“极轴”、“赤纬轴”•望远镜绕赤纬轴转动可对向天体的赤纬•绕极轴转动可对向天体的时角(或赤经)，跟踪天体周日视运动•赤道仪地平式装置•两个转轴分别是“水平轴”和“垂直轴”•绕垂直轴转动可对向天体的地平经度(方位角)•绕水平轴转动可对向天体的地平纬度(高度角)•天体测量仪器(如经纬仪)和人造卫星观测仪器常用地平式(3)性能指标•口径:物镜的有效通光直径，用符号D表示。物镜收集星光的能力与其面积(πD2/4)成正比,物镜口径越大，越容易观测到更暗的天体•分辨角θ:指望远镜刚好可分辨的两个点光源的角距;用于表征望远镜的分辨能力，分辨角越

6、小，分辨能力越高;高品质物镜的分辨角与物镜口径(D)和波长(λ)关系目视观测最敏感的波长为0.55微米，当Ｄ以米为单位时，目视观测分辨角的角秒值为：;黑白照相观测最敏感波长为0.44微米，当D以米为单位时，黑白照相观测分辨角的角秒值为：;由于物镜的缺陷和大气的扰动，望远镜实际分辨角要大些例：1.口径为10mm的望远镜的目视观测分辨角为多少角秒？2.人眼瞳孔直径约为2mm（白昼）~8mm（黑夜），其分辨角的范围大致为多少角秒？•放大率和底片比例尺:目视望远镜的放大率等于物镜的焦距F与目镜的焦距f之比，即G=F/f物镜Ff目镜ωωω¡¯AA¡¯BB¡¯焦面目视望远镜可以观测延展天体的放

7、大像，实际上是视角放大。放大率实际是“角放大率”。一架望远镜配备多个目镜，就可以获得不同的放大率。显然目镜的焦距越短可以获得越大的放大率。但这样并不好，小望远镜用过大的放大率，会使观测天体变得很暗，像变得模糊。目视望远镜观测一般使用的放大率为30～300倍。•底片比例尺:当直接在望远镜物镜焦面进行天体摄像时，用底片比例尺作为望远镜的性能指标。定义：底片中央每１毫米所对应的星空角距•相对口径:又称“光力”，是口径Ｄ和焦距Ｆ之比，以符号Ａ表示:A=D/F;它的倒数(F/D