天文观测的基础知识.doc

天文观测的基础知识为了进行天文观测,就要学会认识星空,识别天体;因此,有关天体的坐标,天体的运动, 天文观测所用的时间系统, 星座与星图, 以及星星的星等、颜色、光谱型等多方面的基础知识,都是我们开展天文观测活动时,必须首先了解的。 1 .天球和天球坐标系进行天文观测首先要从找星、认星开始。在茫茫的星空中, 怎样去寻找我们想要观测的天体呢?这就必须知道天体在空中的“住址”,即它在天空的坐标。这样的坐标是怎样建立起来的呢?这就要从天球说起。(1 )天球当我们仰望天空观察天体时, 无论是太阳、月亮还是恒星、行星, 它们好像都镶嵌在同一个半球的内壁上, 而我们自己无论在地球上什么位置, 都好像是处于这个半球的中心。这是由于天体离我们太远了, 我们在地球上无法觉察不同天体与我们之间距离的差异。因此, 为了研究天体的位置和运动, 可以引入一个假想的以观测者为球心, 以任意长为半径的球, 称作天球。由于地球在浩瀚的宇宙中可以看作是一个质点, 地心也可以当作地球的中心, 因此可以假想一个地心天球, 它是以地心为中心、无穷远为半径的球。有了天球, 我们认识天体就方便了, 因为不论天体离我们多么遥远, 我们都可以把它们投影到天球上,并用它们在天球上的视位置来表示它们。在天球上,两颗星之间的距离如同在球面上两点间的距离一样,用角度来表示, 称为角距。显然, 角距与两颗星的真实距离是两回事: 角距很小的两颗星实际距离可能十分遥远。星体的大小一般用视角直径(简称角直径) ,即从地球上看去它所张的角来表示。同样, 视角直径也不是天体的真实大小。例如, 月亮和太阳的视角直径大约都是 1/2 度,但月亮的大小与太阳相比简直可以忽略不计,只是由于月亮离地球很近才看起来很大。(2 )天球坐标系为了描述天体在天球上的视位置,就要在天球上建立起坐标系,称天球坐标系, 就像我们为了描述地球上某一点的位置需要建立地球坐标系( 如用地理纬度和地理经度表示) 一样。事实上, 天球坐标系与地球坐标系的模式很相似。例如, 天球上的赤道坐标系( 也称第二赤道坐标系) 就可以看作是地球坐标系在天球上的延伸: 把地轴(地球的自转轴)无限延长就是天轴;天轴与天球相交的两点就是北天极和南天极; 地球赤道面的延伸与天球相交的大圆就是天赤道; 与地球上的纬圈、经圈类似, 天球上也有相应的赤纬圈和赤经圈, 不过天球上经圈的起始点与地球不同。这样, 天体在天球上的位置就可用赤纬、赤经来表示。除了赤道坐标系外, 天文观测中常用的天球坐标系还有地平坐标系、时角坐标系(也称第一赤道坐标系) 、黄道坐标系等,它们是以天球上不同的基本点、基本圈为基础建立起来的。有关天球上各基本点、基本圈的定义, 怎样以它们为基础建立起各种天球坐标系,不同坐标系的特点以及它们之间的相互关系,请参见附录。不同天球坐标系各有其特点,因而也有不同的用途。例如,在赤道坐标系中,赤经?的起算点是天球上的固定点——春分点, 春分点与天体一同作周日视动, 它与天体的相对位置不因天体的周日视动而改变;而赤纬?的值也只由天体和天赤道决定; 因此, 一个天体的(?,?) 值是确定的, 不受观测时间和观测地点的影响。所以在星表中多用( ?,?)表示天体的位置。再如, 地平坐标系是以观测者为参照点建立起来的, 具有“地方性”特点, 即在不同时间、不同地点观星, 星星的地平坐标(A,h) 均不相同。但由于它的参照物是地平圈, 比较直观, 只要知道某个天体在某一时刻的方位角 A 和地平高度 h, 就可以方便地在天球上找到它的位置,因此利用它非常便于观测。在时角坐标系中引入时角 t 对于寻找天体也很方便。由于天体的时角随周日视动变化,每小时变化 15o ,因此只要知道了某时某处天体的时角,就可以方便地把望远镜瞄向这个天体。 2. 为了进行天文观测, 就要学会认识星空, 识别天体; 因此, 有关天体的坐标, 天体的运动, 天文观测所用的时间系统, 星座与星图, 以及星星的星等、颜色、光谱型等多方面的基础知识, 都是我们开展天文观测活动时, 必须首先了解的。人们很早就注意到, 在绚丽多彩的夜空, 繁星三五成群, 构成各种美丽的图案。由此, 人们把天上的恒星划分成许多不同的区域, 称为星座。根据不同星座中较亮的星所组成的图形, 人们为它们起了名字, 并编撰了许多美丽的故事。例如, 我国关于牛郎织女的传说,就缘于银河两侧的牛郎星和织女星;而希腊人则把牛郎星及其周围的星想象成一只矫健的天鹰,把织女星及其周围的星想象成一架巨大的天琴,天鹰座、天琴座由此得名。中国古代把恒星天空划分成三垣二十八宿,“垣”是墙的意思,“宿”是住址的意思。日月穿行在黄道附近, 把黄道附近的星分成28 个大小不等的星区, 叫二十八宿, 月亮在绕地运动过程中,每日从西往东经过一宿。二十八宿