太陽系天文學

太陽系天文學

太陽系天文學,主要以研究太陽係為主的天文科學家。

概述

太陽系天文學太陽系天文學

隨著人類社會的發展,天文學的研究對象從太陽系發展到整個宇宙。現在天文學按研究方法分類已形成天體測量學、天體力學和天體物理學三大分支學科。按觀測手段分類已形成光學天文學、射電天文學和空間天文學幾個分支學科。  

當您抬頭仰望天空時,您知道那些閃閃發光的東西是什麼嗎?一些是行星,但多數為恆星,還有一些是巨大的星系,每個星系中都有成百上千億顆恆星。天文學就是研究宇宙中的行星、恆星以及星系的科學。天文學家的任務就是解釋我們在夜空中所看到的各種天體,他們還致力於了解其他一些東西,例如,恆星的年齡以及他們與地球之間的距離等等。

“幾乎所有的自然科學分支研究的都是地球上的現象,只有天文學從它誕生的那一天起就和我們頭頂上可望而不可及的燦爛的星空聯繫在一起。天文學家觀測從行星、恆星、星系等各種天體來的輻射,小到星際的分子,大到整個宇宙。天文學家測量它們的位置,計算它們的軌道,研究它們的誕生,演化和死亡,探討它們的能源機制。天文學和物理學、數學、地理學、生物學等一樣,是一門基礎學科。

牛頓力學的出現,核能的發現等對人類文明起重要作用的事件都和天文研究有密切的聯繫。當前,對高能天體物理、緻密星和宇宙演化的研究,能極大地推動現代科學的發展。對太陽和太陽系天體包括地球和人造衛星的研究在航天、測地、通訊導航等部門中有許多套用。”(南京大學天文系黃天衣教授)

天文起源於古代人類時令的獲得和占卜活動。是以觀察及解釋天體的物質狀況及事件為主的學科。主要研究天體的分布、運動、位置、狀態、結構、組成、性質及起源和演化。在古代,天文學還與曆法的制定有不可分割的關係。天文學與其他自然科學不同之處在於,天文學的實驗方法是觀測,通過觀測來收集天體的各種信息。因而對觀測方法和觀測手段的研究,是天文學家努力研究的一個方向。

同時天文學是簡潔,優美的,令人陶醉的!不少人認為天文學離現實生活很遠,其實這也對,但說的不夠嚴謹!天文學不僅是一門自然科學,而且還是一門自然哲學,吸引無數人研究!總的來說,天文學是一門古老而又年輕的科學!天文學的發展歷程象徵著人類文明的成果與輝煌!

簡介

太陽系天文學,人類所處的太陽系只是處於由無數恆星組成的銀河系中的一隅。而銀河系也只是一個普通的星系,除了銀河系以外,還存在著許多的河外星系。星系又進一步組成了更大的天體系統,星系群、星系團和超星系團。

研究

太陽系天文學太陽系天文學

很早以前在太陽系中的岩石相互碰撞、形成各個行星時誕生的。行星從形成之初直至現在,主要是由液態岩石或者氣態物質構成的。在引力極小的太空,液態物質將自動形成球形。太空人在太空環境中用水、果汁和液態金屬等物質做的實驗已證明了這一點。行星是與太陽有相當遙遠距離的巨大的液態球體,它在太空運行過程中逐漸形成了圓形。小行星以及諸如火星的衛星等小型星體由於自身的引力非常弱,一旦在它們形成固態星體以後無法使自己形成圓形。行星由於質量大,它的引力足以使自己形成圓形

由太陽,行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星)及其衛星、小行星(主要指位於火星與木星之間的小行星帶)、彗星、流星體和行星際物質構成的天體系統。在太陽系中,太陽是中心天體;其它天體都是在太陽的引力作用下,圍繞太陽公轉。 

太陽系的中心天體,其它天體及九大行星都圍繞它運動。它是銀河系中一顆普通的恆星。位於銀心約10秒差距(1秒差距=3.2616光年=206,265天文單位=308,568億公里)的懸臂內,銀道面以北約8秒差距處。它一方面和懸臂中的恆星一起繞銀心運動,另一方面又相對與它周圍的恆星所規定的本地靜止標準(銀經56度,銀緯+23度)作每秒19.7公里的本動。九大行星的發現在歷史上,太陽系概念的確立可謂幾經周折。在遠古時代的中國,人們把五顆行星(金星、木星、水星、火星、土星)加上太陽,月亮,總稱“七曜”。到了十七世紀初,伽利略用望遠鏡發現了木星的四個大衛星,觀測到金星的盈虧等。接著,德國天文學家 克卜勒 分析了第谷的大量觀測資料,提出行星運動三定律。十七世紀八十年代,牛頓發現萬有引力定律,從理論上闡明了行星繞太陽運動的規律。十八世紀初,英國天文學家 哈雷計算了許多彗星的軌道,成功的預言了哈雷慧星在1759年初的再次出現。1781年 F.W.赫歇耳 發現了天王星,後來又發現天王星的衛星。1846年在用天體力學方法推算的位置附近找到了海王星。1930年又發現了冥王星。此後,又發現了更多的衛星、小行星。

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天文學家用新方法發現一顆系外行星

冥王星是柯伊伯帶已知最大的天體冥王星是柯伊伯帶已知最大的天體

德國耶拿大學2010年7月9日說,一個國際研究小組用一種全新的方法發現了一顆小質量的太陽系外行星,這種新方法將有望成為天文學家發現太陽系外小行星的好手段。
由耶拿大學和保加利亞及波蘭天文學家合作發現的這顆行星已被命名為WASP-3c,它在天琴座中繞距地球約700光年的母星WASP-3飛行,其質量大約是地球的15倍。這一發現的重要意義在於它是天文學家用一種名為“凌日時間差”的新方法發現的首顆系外行星。
此前,不少系外行星是通過“凌日”現象間接發現的,這是因為系外行星距地球遙遠,亮度很低,人們很難獲得它們的直接觀測圖像,而“凌日”法則是通過測量行星從其母星前方通過時造成母星亮度的變化來間接發現行星。
英國天文學家曾在幾年用“凌日法”發現了繞WASP-3飛行的行星WASP-3b,它的質量大約是地球的630倍。而上述國際研究小組從2008年開始觀測WASP-3b,他們使用了位於德國和保加利亞境內口徑分別為90厘米和60厘米的兩個天文望遠鏡,結果發現WASP-3b從母星前面穿越的“凌日”現象存在周期性變化,即所謂“凌日時間差”。
研究人員說,如果WASP-3隻有一顆行星,那么其“凌日”現象發生的周期應該不變。它之所以出現“凌日時間差”,正是因為這一恆星系中還存在另一顆行星。他們認為,“凌日時間差”這種間接觀測法將可幫助人們用口徑較小的天文望遠鏡發現質量比WASP-3c還小的系外行星。
這項研究成果刊登在新一期英國《皇家天文學會月刊》上。

天文學家觀測到太陽系邊緣冰質天體

天文學家稱,在海王星之外的太陽系內觀測到一個遙遠的冰質天體。當時它從一顆明亮的恆星前短暫地掠過,天文學家得以觀測到這顆遙遠的天體。
一個由美國科學家領導、由18個天文組織組成的小組利用這難得的機會,對位於柯伊伯帶的“KBO 55636”進行觀測研究。柯伊伯帶位於太陽系的邊緣地帶,其名稱源於荷蘭裔美籍天文學家柯伊伯(Kuiper)。早在上世紀50年代,柯伊伯和埃吉沃斯就預言:在海王星軌道以外的太陽系邊緣地帶,充滿了微小冰封的物體,它們是原始太陽星雲的殘留物,也是短周期彗星的來源地。柯伊伯帶同小行星帶相似,但是小行星帶的天體主要是岩石和金屬構成的,而位於柯伊伯帶的天體主要是由冰凍的揮發性物質構成的,比如甲烷、氨水和水。
在柯伊伯帶有大量的天體,被稱為“柯伊伯帶天體”(KBOs)。它們是太陽系中在海王星以外軌道上運行的小型冰質天體,難以進行觀測。偶爾,這樣的一個天體會引起“掩星”現象。天文學家正是利用一次“掩星”機會對“KBO 55636”進行了觀測研究。天文學家對《自然》雜誌表示,此次“掩星”持續了約10秒鐘時間,不過這已經足夠確定這一天體的體積和反射率。

太空撞擊

截至目前,科學家已經探測到超過1000顆“柯伊伯天體”,不過他們認為“柯伊伯天體”可能多達70000顆。
這一研究的第一作者、麻省理工學院的行星天文學教授詹姆斯-埃利奧特表示,最近觀測到的“KBO 55636”很可能是大約10億年前一次太空碰撞的結果。
他說,一個名為“Haumea”的矮行星被另外一個天體碰撞,形成包括“KBO 55636”在內的數十個冰質天體。柯伊伯帶是至少三顆矮行星的家園,其中一顆是冥王星,它也是已知最大的“柯伊伯天體”
埃利奧特教授解釋說,為了在“KBO 55636”從一顆恆星前掠過時發現它,他召集了18個天文觀測站的42名天文學家對其密切追蹤,這些觀測點位於澳大利亞、南非、墨西哥和美國。
埃利奧特說,“好幾年來,我們一直精確地測量著‘KBO 55636’的位置。得到其精確的軌道數據後,我們推算出它在天空的運行軌跡,並尋找可能發生‘掩星’現象的恆星。”
埃利奧特解釋說,很難推測出“KBO 55636”的精確運行軌跡。為了保證能找到它,埃利奧特領導的研究小組的觀測站分布在其預計的軌跡下方地球表面,綿延長達5900公里。儘管如此,對準天空嚴陣以待的18架天文望遠鏡中,只有設在夏威夷的兩部觀測到這10秒鐘的“掩星”現象。

高反射率

研究人員測量出恆星被遮擋的時長,以及“KBO 55636”的陰影在夏威夷移動的速率。利用這些數據,研究小組確定出“KBO 55636”的大小——直徑大約為300公里,並測算出它的反射率。
科學家們原以為“KBO 55636”的表面十分晦暗,不能反射太多的光線。但是研究結果大大出乎預料。
埃利奧特教授說:“我們發現這一天體比我們原先所想的要小許多,而且反射率很高,能將照射到其表面的大部分光線反射出去。”他解釋說,“KBO 55636”的表面很可能是冰構成的,同冥王星非常相似。
然而更大的天體,比如冥王星和土衛二能夠通過冰火山等過程補充冰,使其表面變得明亮。所謂冰火山,噴發而出的是冰,而非岩漿,在土衛二和冥王星上存在有冰火山噴發的現象。不過這一解釋並不適用於“KBO 55636”,因為其微小的體積和在太空中所漂浮的時間。
埃利奧特教授說:“我不清楚其反射率為什麼這么高。或許是因為水冰表面更為結實,並沒有因宇宙射線和其他因素的影響而變暗”。

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