星球-宇宙中球狀天體

1、星球-宇宙中球狀天體1 基本簡介 由各種物質組成的巨型球狀天體，叫做星球a.恒星由熾熱氣體組成的，能自己發(fā)光的球狀或類球狀天體。離地球最近的恒星是太陽，其次是半人馬座比鄰星。2 基本定義 a.天體；b.圍繞太陽運轉；c.自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀；d.能夠清除其軌道附近的其它物體符合這一新定義的包括：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，總計八顆。星球2.1 矮行星的定義谷神星、冥王星、齊娜，總計三顆。a.天體；b.圍繞太陽運轉；c.自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀；d.不能夠清除其軌道附近的其它物體；e.不是衛(wèi)星。符合這一定義的包括：2.2 太陽系小天體的

2、定義a.天體；b.圍繞太陽運轉；c.不符合行星和矮行星的定義。原來的小行星、彗星等全部歸入太陽系小天體的范疇。3 探索發(fā)現 很久以前，只要不是陰天，人們就可以在夜空中看到星星。在史前時代，地球上的大多數地區(qū)都幾乎沒有光污染，我們的祖先能夠看到非常暗的星光，其中的一些天體被今天的人們劃分為深空天體。這樣，這類天體中的一部分就和我們人類的歷史一樣古老了。這類“天體”中最顯著的當然是一個星系，我們自己的銀河；然而我們不會把它計算在內。同樣的，我們也不會考慮最顯著的“移動”星團，大熊座星團，這個星團是由著名的“北斗七星”中的大部分恒星組成的，構成了大熊座中最顯著的部分。首先，大部分現代人并不把它們看成

3、是“深空天體”，其次，它們的本質，比如銀河是個星系，大熊座的那些恒星是個物理上的星團，是直到現代才逐漸清楚的，因此這種忽視是恰當的。麥哲倫星云一些明亮的星團一定也是很早就被人知道了，甚至比有記載的歷史還要早。其中當然包括金牛座中的昴星團（M45）和畢星團，它們在肉眼中也很顯著，很早就被記錄下來（比如最早關于昴星團的確切記錄是大約公元前1000到700年的Hesiod（赫西奧德）留下的）。在南半球，兩個麥哲倫云（LMC - 大麥哲倫云，和SMC - 小麥哲論云）當然也是很早以前就被發(fā)現了，只是南半球沒有多少古代記錄被保存下來。很可能Aristotle（亞里斯多德）在公元前325年左右就對疏散星團

4、M41做了古代的觀測記錄；這使得這個星團成為古代觀測記錄中的最暗天體。按照Burnham的說法，根據P. Doig在1925年引用的一份J.E. Gore寫的聲明，Aristotle有可能在那一時期也觀測到了天鵝座的M39，將其描述為“彗星狀天體”。 Hipparchus（伊巴谷），著名希臘天文學家，公元前146年到127年在Rhodes進行觀測。他是第一位編寫星表的天文學家；他在公元前134年觀測到了一顆出現在天蝎座的 “新星”，可能是這件事促使他編寫了這份星表。在他的星表中包括了兩個“云霧狀天體”，鬼星團（M44）和英仙座的雙星團，后者現在被稱為英仙座h+chi（NGC 869+884，不

5、在Messier星表中）。Ptolemy（托勒密），在他于公元127-151年編寫的Great Syntaxas中（通常被稱為天文學大成（Almagest），列出了7個天體，其中3個是一般的星宿，并非物理的天體，2個是從Hipparchus那里繼承過來的（M44和英仙座雙星團），還有2個是全新的：一個是位于“天蝎座毒刺后面的星云”，現在被認證為顯著的疏散星團M7，它被一些現代的作者提議命名為“托勒密星團（Ptolemy's Cluster）”，另一個則是后發(fā)星團，現在被編為Melotte 111（但是不在Messier星表中）。仙女座星系第一個被發(fā)現和記錄下來的真正的“星云”

6、天體是仙女座星系（M31），在公元905年左右被觀測到，在公元964年被波斯天文學家Al Sufi記錄在他的恒星之書（Book of Fixed Stars）中。他還提到了一個“云霧狀恒星”，位于船帆座Delta星的北側超過2度的地方，這也是個相當顯著的疏散星團IC 2391，船帆座Omicron。書中還包括了Ptolemy的6個天體，以及狐貍座中一個新的“星宿”（事實上是Brocchi星團，Collinder 399，也被昵稱為“衣架星團”），因此他一共記錄了9個天體。與這里提到的其他深空天體不同，中國和北美洲（很有可能）的古代天文學家在1054年7月4日觀測并且記錄了一顆超新星的爆發(fā)；這顆

7、超新星創(chuàng)造了蟹狀星云（M1），最有趣的深空天體之一。以后一直沒有發(fā)現新的深空天體，直到1519年，Magellan（麥哲倫）報告說看到了一大一小兩個麥哲倫云。這使得1609年Galileo（伽利略）將望遠鏡引入天文以前，被人們觀測到的深空天體總數達到了11個，盡管當時Al Sufi的工作還不被大多數人知道。通過望遠鏡，伽利略發(fā)現鬼星團（M44）不是星云，而是星團。 Nicholas-Claude Fabri de Peiresc（1580-1637）在1610年發(fā)現了第一個真正的星云，獵戶星云M42，這也是第一個用望遠鏡發(fā)現的深空天體。天主教會天文學家J.-B. Cysatus（1588-16

8、57）在1611年獨立發(fā)現了M42，但在很長一段時間內，這個天體并不為大眾所知。此后不久，1612年，Simon Marius（1570-1624）發(fā)現了（獨立地重新發(fā)現）仙女座星系（當時的仙女座星云，M31）。Montechiaro公爵的宮廷天文學家Giovanni Batista Hodierna（1597-1660）編寫了一份包括40個條目的星表，這些都是他用簡單的放大20倍的伽利略式折射鏡發(fā)現的，其中包括19個真正的云霧狀天體，這份星表于1654年在Palermo發(fā)表。但這段歷史長期被人遺忘，直到1980年代初期才被重新發(fā)現（由Serio，Indorato，Nastasi發(fā)表在the

9、Journal of the History of Astronomy，第45卷（1985年2月）和第50卷（1986年8月）上）。這份星表中包括了獨立重新發(fā)現的仙女座星云（M31），獵戶座星云（M42），以及Brocchi星團，首次描述了英仙座Alpha移動星團，還至少包括了9個（很可能是13個，甚至可能是15個）真正由他發(fā)現的天體：確定由他發(fā)現的天體有M6，M36，M37，M38，M41，M47，NGC 2362，NGC 6231，以及NGC 6530（與礁湖星云M8聯系在一起的星團），很可能由他發(fā)現的有M33，M34，NGC 752，以及NGC 2451，可能由他發(fā)現的有NGC 2169

10、和NGC 2175。Christiaan Huygens（惠更斯）在1656年獨立地重新發(fā)現了獵戶座星云M42，這一發(fā)現使這個天體廣為所知；他還發(fā)現了位于這個星云內部的獵戶座四合星中的三顆恒星。來自Dantzig的Johan Hevel或者Hevelke（更為熟知的名字是Hevelius（赫維留），1611-87）編寫了一份包含1564顆恒星的星表Prodomus Astronomiae，和他的星圖Uranographia一起在他死后發(fā)表。他還總結了了一份包含16個條目的列表，其中2個是真正的天體（仙女座星系 M31和鬼星團 M44），其他14個都是星宿或者根本不存在。Derham和Messi

11、er花了大量時間去尋找這些“星云”；Messier相信他認證出了其中一對位于大熊座的雙星（即M40）現在我們知道，他認出的很可能不是 Hevelius看到的那對雙星。Hevelius還是第一個看見M22的人，但是通常人們認為這個人類最早知道的球狀星團是在1665年由Abraham Ihle發(fā)現的。在John Flamsteed（1646-1719）發(fā)表于1712年，并在1725年修訂的星表不列顛星表（Historia Coelestis Britannica）中，提到了幾個“星云”和“云霧狀恒星”。其中大部分是當時已知的天體（后發(fā)星團Mel 111，英仙座h+chi雙星團，M31，M42），還

12、有3個獨立發(fā)現的天體，包括重新發(fā)現的不為人知的Hodierna天體NGC 6530（與M8相聯系的）和M41，以及一個他自己首先發(fā)現的天體，麒麟座12號星周圍的NGC 2244（與玫瑰星云NGC 2237-9相聯系的星團，兩者都不在Messier星表中）。Gottfried Kirch（1639-1710），一位柏林的天文觀測者，以他對恒星和彗星的觀測而聞名，他在1681年發(fā)現了M11，在1702年發(fā)現了M5。Edmond Halley（哈雷）（1656-1742）在1715年的皇家學會Philosophical Transactions上發(fā)表了一份包含六個“光點和光斑”的列表，其中包括了他自

13、己發(fā)現的球狀星云半人馬座Omega（1677年在Helena峰旅行時發(fā)現）和M13（1714年發(fā)現），還有之前已知的天體M42，M31，M22，和M11。Jean-Jacques Dortous de Mairan（1678-1771）,在1731年以前，發(fā)現了獵戶座大星云北側一顆恒星周圍的星云狀物質，后來成為了大家所熟知的M43（這個發(fā)現于1733年發(fā)表）。此后不久，John Bevis（1695-1771）發(fā)現了蟹狀星云M1。他還創(chuàng)作了一份星圖，他自己稱之為不列顛星圖（Uranographia Britannica），完成于1750年，但是由于出版商的破產，只有一到兩本印刷本被制作出來，附

14、帶的星表也從未發(fā)表過。Messier一定是得到了這本星圖的一份拷備，因為他在對M1，M11，M13，M22，M31，以及M35的描述中，曾經多次提到“英格蘭星圖（English Atlas）”。奇怪的是，Kenneth Glyn Jones卻將M35的發(fā)現歸功于1746年的de Cheseaux，盡管在這之前Bevis似乎就已經看見它了，因為它出現在他的星圖之中。William Derham（1657-1735）在1733年的皇家學會Philosophical Transactions中公布了一張包含16個云霧狀天體的列表，其中的14個來自于 Hevelius的星表，其余兩個來自Halley的

15、列表。其中只有2個天體是真實的（M31和M7），其他的不是不存在，就是無趣的星宿，這些假天體迷惑著其他使用這張列表的天文學家們（包括Messier在內）；這張列表在1734年法國科學院論文集中再次發(fā)表，并且于1742年被收錄在de Maupertuis的Discours sur la Figure des Astres一書中。大約在1746年，Philippe Loys de Cheseaux（1718-51）觀測到幾個星團和“云霧狀恒星”，將它們的位置編成了一份星表。按照Kenneth Glyn Jones以及Webb協會深空觀測者手冊（Webb Society Deep-Sky Obser

16、ver's Handbook），第3卷（疏散和球狀星團）的說法，其中的8個是首次發(fā)現的天體：IC 4665 (第2號，不確定），NGC 6633（第3號），M16（第4號），M25（第5號），M35（第12號，但是參看John Bevis那段的評論），M71（第13號），M4（第19號），和M17（第20號）。此外，他還獨立地重新發(fā)現了M6（第1號），NGC 6231（第9號）和M22（第17號）。De Cheseaux將列表交給了Reaumur，并且由他在1746年8月6日法國科學院中公布，但這份列表沒有以其他的形式發(fā)表過。這份星表直到1884年在Bigourdan對其進行

17、調查研究之后，才開始被更多的人知道。除了觀測天空中的云霧狀光斑之外，de Cheseaux還可能是第一個用公式表達出奧伯斯佯謬（Olbers' paradox）的人。 Jean-Dominique Maraldi（1709-88），也被稱為Maraldi二世,發(fā)現了兩個球狀星團：1746年9月7日發(fā)現了M15，1746年9月11日發(fā)現了M2。 Le Gentil（全名為Guillaume-Joseph-Hyacinthe-Jean-Baptiste Le Gentil de la Galaziere，1725-92）在1749年10月29日發(fā)現了M32，仙女座星系的伴星系。他

18、還在那一年發(fā)現了氣體星云M8，即礁湖星云（這個星云中的星團之前已經被Flamsteed發(fā)現了，參見前文），還可能發(fā)現了球狀星團NGC 6712。他還獨立地發(fā)現了Hodierna天體M36和M38。 Abbe Nicholas Louis de la Caille（即Lacaille，1713-62）于1751-52年旅行到南非，并且在那里觀測了南天的恒星和深空天體，創(chuàng)造了幾個南天星座（其中的大部分仍在使用），編寫了包含42個條目的南天深空天體表，其中33個是真實的天體。它們之中的25個是首次發(fā)現，至少有兩個是獨立地重新發(fā)現的天體。Lacaille首先發(fā)現的天體主要包括船底座Eta星云NGC 3

19、372，球狀星團杜鵑座47（NGC 104），大麥哲倫云中的蜘蛛星云NGC 2070，以及旋渦星系M83，這是第一個被發(fā)現的本星系群以外的星系。 這是Charles Messier（梅西耶）（1730-1817）開始編寫他的星表之前發(fā)現的最后一個深空天體。1764年，Messier發(fā)現了M3，這是第一個由他首先發(fā)現的深空天體。此后的十多年里，Charles Messier獨自一人尋找著星團和云霧狀天體。在此期間，他發(fā)現了27個天體，其中25個是真正的深空天體（其余兩個天體是人馬座的星云M24和雙星M40）。此后一直到1781年，Messier自己還首先發(fā)現了另外18個云霧狀天體（17個深空天體

20、，加上一個四合星M73），使得他首先發(fā)現的天體總數達到43個，還有另外20個天體是獨立地共同發(fā)現的。 1774年底，Johann Elert Bode(波德）（1747-1826）成功地加入到尋找新云霧狀天體的隊伍中來：他在這一年的最后一天（12月31日）發(fā)現了M81和M82，后來還發(fā)現了另外三個天體（1775年發(fā)現M53，1777年發(fā)現M92，1779年獨立發(fā)現M64）。 Bode編寫了一份包含75個條目的深空天體星表，于1777年發(fā)表在1779年天文年歷（Astronomisches Jahrbuch）上，標題為迄今發(fā)現的云霧狀恒星和星團總表。然而，按照Kenneth Glyn Jones

21、的說法，這張列表中充斥著大量從Hevelius和其他人那里收集來的不存在的天體和星宿；它只包含了大約50個真實的天體。他后來發(fā)現的兩個天體，M92和M64，在1779年底被發(fā)表在1782年的年歷（Jahrbuch）上。另兩個由Bode獨立共同發(fā)現的天體，M48和IC 4665，被公布在他的星圖和星表Vorstellung der Gestirne中，發(fā)表于1782年。 大約5年之后，1779年，當Messier和Bode仍然積極編寫他們的星表時，另外5個天文學家也帶著成功的深空天體發(fā)現加入到這個“俱樂部”中：圖盧茲的Antoine Darquier de Pellepoix（Darquier，

22、1718-1802）在1月發(fā)現了環(huán)狀星云M57，比Messier稍早一些；他們都是在追蹤彗星（1779年Bode彗星）時發(fā)現它的。英國天文學家Edward Pigott（1753-1824）在1779年3月23日發(fā)現了M64，只比Bode（1779年4月4日）早了12天，比Messier在1780年3月1日獨立地發(fā)現它早了將近一年。曾在1772和1778年間（因此可能比Bode更早）獨立地發(fā)現M81和M82的Johann Gottfried Koehler（或Köhler，1745-1801）最遲在這一年，發(fā)現了M67，1779年4月11日，在追蹤1779年Bode彗星時，發(fā)

23、現了M59和M60。當Messier在這一天區(qū)另外發(fā)現了M58時，Barnabus Oriani（1752-1832）第一個發(fā)現了M61。Koehler在1779年發(fā)表了一份含有20個條目的星表。最后，Messier的朋友Pierre Mechain（梅襄）（1744-1804）開始了他的天文觀測生涯，在1779年6月14日發(fā)現了M63，這是第一個由他首先發(fā)現的天體。隨后，Mechain發(fā)現了約25個首次發(fā)現的天體，由于他與Charles Messier在觀測方面的密切合作，這些天體中的大部分列入了Messier星表之中。由于他確實將他所有的發(fā)現都告訴給Messier，因此1947年Helen

24、 Sawyer-Hogg決定將其中的另外三個天體也加入到Messier星表中（M105到M107）。做為深空發(fā)現史上的一塊重要的里程碑，包括103個天體的Messier星表最終版本于1781年發(fā)表在1784年的法國天文年歷（Connaissance des Temps）上。最近，一些Messier個人筆記以及Mechain在1783年5月6日給Bernoulli的一封信中提到天體被擴充到Messier星表中，使天體總數達到110個，全部都是真實的天體（盡管有4個天體曾經失蹤了超過一個世紀，還有一些關于M102的爭論至今沒有定論）。星表中包括了1782年4月以前被人發(fā)現的大部分星云，星團和星系，

25、其中M107是Messier天體中最后一個被發(fā)現的天體（由Pierre Mechain發(fā)現）。Messier星表的確給偉大的德-英天文學家Friedrich Wilhelm (William) Herschel（威廉赫歇耳）（1738-1822）留下了深刻的印象，當時他因為在1781年發(fā)現了海王星而逐漸出名。1781年12月7日，Herschel從他的朋友William Watson那里得到了一份Messier星表的副本。當時他還是Bath的一名風琴演奏家（直到1782年5月他才放棄這一工作），和一名熟練的望遠鏡制造者。他在1789年8月28日組裝起一架48英寸口徑，40英尺焦距的巨型望遠鏡（

26、利用這架鏡子觀測的第一天，他就發(fā)現了土星的一顆新衛(wèi)星，土衛(wèi)二），并且利用這架望遠鏡在英國可見的天區(qū)內（即北天）展開了大泛圍的搜索。分三步，Herschel發(fā)表了包含2500多個天體的星表，其中大部分都是真正的深空天體。他使用的是當時最好的望遠鏡，因此完全沒有競爭者。他的觀測是在他妹妹Caroline Lucretia Herschel（卡羅琳赫歇耳）（1750-1848）的幫助下完成的，她自己也是一位熱情的觀測者，她發(fā)現了Herschel星表中的許多星團和星云（其中包括了獨立重新發(fā)現的M110，即H V.18，Messier在10年前發(fā)現過的天體，但沒有被編入星表中；以及獨立重新發(fā)現的丟失的M

27、essier疏散星團M48，即H VI.22），還發(fā)現了8顆彗星。William Herschel將云霧狀天體分成八類： 亮星云 暗星云極暗星云 行星狀星云超大星云 非常致密的富星星團 由大?。?明暗）恒星組成的致密星團由恒星組成的松散稀疏的星團 由于當時還不清楚這些天體的本質，因此這種分類法在今天只具有更多的歷史意義了。William（和Caroline） Herschel事實上在1800年前后就將北天幾乎全部的天體都發(fā)現了。但南半球的天區(qū)還等著人們去探索，James Dunlop（1795-1848）在南半球進行了Lacaille之后的首次大規(guī)模觀測。他和Thomas Makdougal

28、l Brisbane爵士（位于Paramatta的Brisbane天文臺（1823-1827）的擁有者）一起在1821年來到了澳大利亞的新南威爾士，在那里編寫了一份星圖（布里斯班星表（Brisbane Catalog），包含南天7000多顆恒星）。他將當時發(fā)現的深空天體編成了一份包含629個條目的新南威爾士觀測的南天星云星團表。這份星表被交給William 赫歇爾的兒子，John Herschel（約翰赫歇耳），并由他在1827年在皇家學會中公布。由于這項工作，Dunlop獲得了皇家天文學會的金獎，以及法國科學院的Lalander獎。然后，這些獎項并不能掩蓋他星表中大量“不存在”的天體，以及對

29、天體的糟糕描述，以至于后來幾乎無法確切地認證它們：只有大約一半的條目可以與真實的天體相聯系。John Frederick William (John) Herschel(約翰赫歇耳）（1792-1871)繼承了父親的工作，在1833年出版的星表中增加了525個新條目（北天天體）。但是John Herschel也想編寫南天星表，1883年11月13日，他和他的家人登上了開往南非好望角的客輪，于1834年3月4日抵達目的地。在接下來的日子里，他著重研究南天星空。他將觀測到的南天云霧狀天體編寫成了一份包括1713個條目的星表，在1847年發(fā)表。顯然地，他將他和他父親的發(fā)現，以及其他人發(fā)現的深空天體編

30、進了他的那份包含了5000多個條目的總星表（General Catalogue）中。Herschel的工作最終給“星云”（和星團）的大發(fā)現時代做了一個總結。然而，揭露不同的深空天體的本質還需要很長時間，需要新的研究方法（尤其是照相術和光譜分析術）：“真正”星云的云霧本質是由英國業(yè)余天文學家，光譜分析術的先驅者William Huggins（1824-1910）在1860年代揭示的，直到1920年代，Edwin Hubble（埃德溫哈勃）（1889-1953）才真正揭示出星系的本質實際上是與我們的銀河系一樣的獨立的“島宇宙”。4 大概位置 天體在某一天球坐標系中的坐標，通常指它在赤道坐標系中的坐

31、標（赤經和赤緯）。由于赤道坐標系的基本平面（赤道面）和主點（春分點）因歲差、章動而隨時間改變，天體的赤經和赤緯也隨之改變。此外，地球上的觀測者觀測到的天體的坐標也因天體的自行和觀測者所在的地球相對于天體的空間運動和位置的不同而不同。 天體的位置有如下幾種定義： 平位置平位置。只考慮歲差運動的赤道面和春分點稱為平赤道和平春分點，由它們定義的坐標系稱為平赤道坐標系，參考于這一坐標系計量的赤經和赤緯稱為平位置。真位置真位置。進一步考慮相對于平赤道和平春分點作章動的赤道面和春分點稱為真赤道和真春分點，由它們定義的坐標系稱為真赤道坐標系，參考于這一坐標系計量的赤經和赤緯稱為真位置。平位置和真位置均隨時間

32、而變化，而與地球的空間運動速度和方向以及與天體的相對位置無關。視位置視位置。考慮到觀測瞬時地球相對于天體的上述空間因素，對天體的真位置改正光行差和視差影響所得的位置稱為視位置 。視位置相當于觀測者在假想無大氣的地球上直接測量得到的觀測瞬時的赤道坐標。 天體星表中列出的天體位置通常是相對于某一個選定瞬時（稱為星表歷元）的平位置。 要得到觀測瞬時的視位置需要加上： 由星表歷元到觀測瞬時歲差和自行改正。 觀測瞬時的章動改正。 觀測瞬時的光行差和視差改正。5 測量方法 地球上的觀測者至天體的空間距離。不同類型的天體距離遠近相差十風懸殊，測量的方法也各不相同。 太陽系內的天體是最近的一類天體，可用三角測

33、量法測定月球和行星的周日地平視差；并根據天體力學理論進而求得太陽視差。也可用向月球或大行星發(fā)射無線電脈沖或向月球發(fā)射激光，然后接收從它們表面反射的回波，記錄電波往返時刻而直接推算天體距離。 對于太陽系外的較近天體，三角視差法只對離太陽 100 秒差距范圍以內的恒星適用。更遠的恒星三角視差太小，無法測定，要用其他方法間接測定其距離。 主要有： 分析恒星光譜的某些譜線以估計恒星的絕對星等，然后通過恒星的絕對星等與視星等的比較求其距離 ； 分析恒星光譜中星際吸收線強弱來估算恒星的距離； 天體。利用目視雙星的繞轉周期和軌道張角的觀測值來推算其距離；通過測定移動星團的輻射點位置以及成員星的自行和視向速度

34、來推算該星團的距離； 對于具有某種共同特征的一群恒星根據其自行平均值估計這群星的平均距離：利用銀河系較差自轉與恒星視向速度有關的原理從視向速度測定值求星群平均距離。對于太陽系外的遠天體測量距離的方法主要有：利用天琴座RR型變星觀測到的視星等值；利用造父變星的周光關系；利用球狀星團或星系的角直徑測定值；利用待測星團的主序星與已知恒星的主序星的比較；利用觀測到的新星或超新星的最大視星等；利用觀測到的河外星系里亮星的平均視星等；利用觀測到的球狀星團的累積視星等；利用星系的譜線紅移量和哈勃定律等。6 形狀探究 天體由于天體不是質點，具有一定的大小和形狀，天體內部質點之間的相互吸引和自轉離心力使得天體的

35、形狀和內部物質密度分布產生變化，同時也對天體的自轉運動產生影響。天體的形狀和自轉理論主要是研究在萬有引力作用下天體的形狀和自轉運動的規(guī)律。形狀理論 在天體的形狀理論中，通常把天體看作不可壓縮的流體，討論天體在均勻或不均勻密度分布情況下自轉時的平衡形態(tài)及其穩(wěn)定性問題。目前研究得最深入的是地球的形狀理論 ，建立了平衡形狀的旋轉橢球體，三軸橢球體等等地球模型 。近年來利用專用于地球測量的人造衛(wèi)星所得的資料，正在與地面大地測量的結果相配合，以建立更精確的地球模型。自轉理論天體的自轉理論，主要是討論天體的自轉軸在空間和本體內部的移動以及自轉速率的變化。其中，地球的自轉理論現已討論得十分詳細。地球的自轉軸

36、在本體內部的運動形成地極移動（見極移）；同時，地球自轉軸在空間的取向也是變化的（見歲差，章動）。地球自轉的速率也在變化，它既有長期變慢，使恒星日的長度每100年約增加1/1000秒左右，又有一些短周期變化和不規(guī)則變化（見地球自轉）。7 質量測定 天體地球及其它天體的質量很大，牛頓發(fā)現的萬有引力定律為計算天體質量提供了可能性。假定某天體的質量為M，有一質量為m的行星(或衛(wèi)星)繞該天體做圓周運動，圓周半徑為r，運行周期為T，由于萬有引力就是該星體做圓周運動的向心力，故有 GMm/r2=42rm/T2 ,由此式得M=42r3/(GT2) ,若測知T和r,則可計算出天體的質量M。8 密度測定 應用萬有

37、引力定律測出某天體質量，又能測知該天體的半徑或直徑，就可求出該天體的密度，即=M/V=M/(4R3/3)。 GMm/r2=m*w*2*r>>、M/r3=w/G>>、9 周日運動 天體星星在天上每日旋轉一圈，這運動稱為周日運動。把地球自轉軸延伸到天球上的位置，就是天球的北極和南極。把地球的赤道伸延到天球上的位置，就是天球赤道了。 有一顆2等星非常接近天球北極，所以看來似乎永遠靜止不動，其它的星就好像繞著他旋轉。我們稱這顆星為北極星。因為北極星看來永遠靜止不動停留在正北方及不會下山，所以我們像居住在北半球的人便可以利用北極星來辨別方向。可惜的是，天球南極附近沒有光星，所以沒

38、有南極星為南半球居民引路。 北極星相對于地面的高度取決于觀測者所在地的緯度，例如在北京，北極星會在正北，離地面40 度；在北極，北極星會在頭頂（天頂）；在赤道的地方，北極星剛好躺在水平線上；而在南半球，北極星是永遠不會升出地平在線，所以在南半球是永遠看不到北極星。 同樣道理，有些星永遠不會東升。居住在北半球的人永遠看不到接近南天極的星，而居住在南半球的人同樣也看不到接近北天極的星。 以上三幅模擬圖例顯示在北半球可以見到的恒星運動，第一幅指向天球北極方向（你會發(fā)現其實北極星并不是完全固定不動的) ，第二及第三幅分別指向南方及東方。10 宇宙起源 天體宇宙是廣漠空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質

39、的總稱。宇宙是物質世界，它處于不斷的運動和發(fā)展中。 千百年來，科學家們一直在探尋宇宙是什么時候、如何形成的。直到今天，科學家們才確信，宇宙是由大約150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。 在爆炸發(fā)生之前，宇宙內的所存物質和能量都聚集到了一起，并濃縮成很小的體積，溫度極高，密度極大，之后發(fā)生了大爆炸。 大爆炸使物質四散出擊，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降，后來相繼出現在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在這種不斷膨脹冷卻的過程中逐漸形成的。然而，大爆炸而產生宇宙的理論尚不能確切地解釋，“在所存物質和能量聚集在一點上”之前到底存在著什么東西？ “大爆炸理論”是伽莫夫于1946年創(chuàng)建的。恒星世

40、界天體1、恒星世界 凡是由熾熱氣態(tài)物質組成，能自行發(fā)熱發(fā)光的球形或接近球形的天體都可以稱為恒星。 自古以來，為了便于說明研究對象在天空中的位置，都把天空的星斗劃分為若干區(qū)域，在中國春秋戰(zhàn)國時代，就把星空劃分為三垣四象二十八宿，在西方，巴比倫和古希臘把較亮的星劃分成若干個星座，并以神話中的人物或動物為星座命名。 1928年國際天文學聯合會確定全天分為88個星座。宇宙空間中估計有數以萬億計的恒星，看上去好象都是差不多大小的亮點，但它們之間有很大的差別，恒星最小的質量大約為太陽的百分之幾，最大的約有太陽的幾十倍。 由于每顆恒星的表面溫度不同，它發(fā)出的光的顏色也不同?？茖W家們依光譜特征對恒星進行分類，

41、光譜相同的恒星其表面溫度和物質構成均相同。 恒星的壽命也不一樣，大質量恒星含氫多，它們中心的溫度比小質量恒星高的多，其蘊藏的能量消耗比小的更快，故過早地戕折，只能存活100萬年，而小質量恒星的壽命要長達一萬億年. 恒星有半數以上不是單個存在的，它們往往組成大大小小的集團。其中兩個在一起的叫雙星，三、五成群的叫聚星，幾十、幾百甚至成千上萬個彼此糾集成團的叫做星團，聯系比較松散的叫星協。 2、另一類天體“黑洞” 下面，我們簡單的說說宇宙“黑洞”天體的成因。大家可能知道我們太陽系引力場最大的是太陽，而銀河系則早在一百億年前就形成了一個引力場極高、密度極大的漩渦中心。通過科學界的研究認證，銀河系中心存

42、在超大密度和引力場非常強的“黑洞”天體，致使大量的恒星系不斷地向銀河系中心聚集。在銀河系核心強引力的作用下，一些不斷聚集在銀河系中心的恒星系又被不斷地壓縮，使銀河中心的超大質量天體密度變得越來越大，最終將導致銀河系中心的引力場越來越強。由于銀河中心劇烈的物質核聚變，使銀河系中心的溫度繼續(xù)急劇增高，引力也繼續(xù)急劇加大。其又會將大部分靠近的恒星繼續(xù)壓縮成為一個密度不斷增高、引力不斷加大的新天體。此時，銀河中心也就形成了連光線也都難以逃脫的強引力“黑太陽(6張)洞”類天體。其實，這個“黑洞”并不黑，只是因為銀河系內的所有物質射線全都被它吸引了，連光線也不再折射出來，所以我們就不會看到這個天體的存在，自然而然的也就形成了黑色。 銀河系既然如此，而其它的星系和浩瀚的宇宙中心也是一個樣子的。宇宙中數不清的“黑洞