3第一章天体及其研究方法收集资料课件.ppt
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- 第一章 天体 及其 研究 方法 收集 资料 课件
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1、第一节第一节 天体及天体系统天体及天体系统 宇宙中所有的物质,统称天体。宇宙中所有的物质,统称天体。 天体的天文学研究的对象。天体的天文学研究的对象。 主要天体:主要天体: 恒星恒星 行星行星 卫星卫星 彗星彗星 流星体流星体 星云和星系(星云和星系(深空天体深空天体) 星际物质星际物质 人造天体人造天体 暗物质暗物质 恒星并非不动;恒星并非不动;由炽热的气体组成的仅是由炽热的气体组成的仅是恒星的大气,恒星内部不一恒星的大气,恒星内部不一定都有气体组成;定都有气体组成; 自身发光只是恒星演化自身发光只是恒星演化史上某一阶段的现象史上某一阶段的现象 指天空上除太阳系天体指天空上除太阳系天体(如行
2、星、彗星或小行星)(如行星、彗星或小行星)或恒星天体之外,用肉眼或恒星天体之外,用肉眼难以见到,但用探测器可难以见到,但用探测器可获悉的弱暗星系等天体获悉的弱暗星系等天体(如(如M31等)等) 一、电磁波一、电磁波 二、宇宙线二、宇宙线 三、引力子三、引力子一、电磁波一、电磁波 电磁波是在真空或物质中通过传播电磁场的振动电磁波是在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。而传输电磁能量的波。 任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质,目标物与电磁波的相互作用,构成了目标物质,目标物与电磁波的相互作用,构成了目标物的电磁波特性,它既是现代的
3、电磁波特性,它既是现代遥感探测遥感探测的依据,也的依据,也是人类通过电磁波是人类通过电磁波获取宇宙天体信息获取宇宙天体信息的主要方法的主要方法。教材教材P4 电磁波的单位:电磁波的单位:1m=10-4cm 1=10-8cm 大气窗口:大气窗口: 指大气对电磁辐射吸收和散射很小的波段。指大气对电磁辐射吸收和散射很小的波段。 光学窗口光学窗口:能透过可见光:能透过可见光 红外窗口红外窗口:红外辐射主要由水分子所吸收,:红外辐射主要由水分子所吸收,只有很少部分能在地面观测只有很少部分能在地面观测 射电窗口射电窗口:在射电波段有一个较宽的窗口。:在射电波段有一个较宽的窗口。遥感基础知识遥感基础知识二、
4、宇宙射线二、宇宙射线 宇宙线主要指来自宇宙的各种高能粒子流,主要包宇宙线主要指来自宇宙的各种高能粒子流,主要包括质子、括质子、a a粒子、电子、不稳定的中子和粒子、电子、不稳定的中子和 子等。子等。 中微子质量虽极其微小,但穿透本领很强。通过对中微子质量虽极其微小,但穿透本领很强。通过对中微子观测,人类可以获悉恒星内部热核反应的信中微子观测,人类可以获悉恒星内部热核反应的信息,但不易观测。息,但不易观测。三、引力波三、引力波 在引力场中,由引力在引力场中,由引力波传播的载体,称为波传播的载体,称为引力子。人类通过对引力子。人类通过对它们进行研究,可以它们进行研究,可以间接得到天体的信息。间接得
5、到天体的信息。四、其它四、其它 “天外来客(如陨石)天外来客(如陨石)”、宇、宇航取样等,也是人类了解宇航取样等,也是人类了解宇宙天体的渠道。宙天体的渠道。 http:/ 仙后座计划:从宇宙大爆炸到人类仙后座计划:从宇宙大爆炸到人类 从大爆炸到太阳系从大爆炸到太阳系旅行到宇宙边缘旅行到宇宙边缘第三节第三节 天文望远镜天文望远镜附录附录A.1.2 P215-220 收集光线收集光线:口径越大,光学质量越好,口径越大,光学质量越好,单位时间内收集的光线就越多单位时间内收集的光线就越多就能看到越暗和越远的天体就能看到越暗和越远的天体 放大视角放大视角:焦距越长,焦面像越大:焦距越长,焦面像越大 二者
6、的关系二者的关系:焦比:焦比= =焦距焦距/ /口径口径 焦比越大,像越大,越暗;焦比越大,像越大,越暗; 光力弱光力弱 焦比越小,像越小,越亮;焦比越小,像越小,越亮; 光力强光力强 口径不变的情况下,像不能无限制放大,口径不变的情况下,像不能无限制放大,放大到一定程序,像的亮度就太暗,无放大到一定程序,像的亮度就太暗,无法看清也无法成像。这时就必需增大口法看清也无法成像。这时就必需增大口径,以提高光线收集率。径,以提高光线收集率。一个认识误区:一个认识误区:这台望远镜能放大多少倍这台望远镜能放大多少倍 ? 对天文望远镜来说,放大率不是评价望对天文望远镜来说,放大率不是评价望远镜性能的指标。
7、因为对不同亮度的天远镜性能的指标。因为对不同亮度的天体,可用的放大率相差非常大,所以放体,可用的放大率相差非常大,所以放大率没有什么意义。大率没有什么意义。 望远镜的主要指标:望远镜的主要指标: 望远镜能用来做哪些事?望远镜能用来做哪些事? 科普望远镜的功能远比专业望远镜丰富科普望远镜的功能远比专业望远镜丰富 科普望远镜是全能选手、全科医生,专业望远镜是专业科普望远镜是全能选手、全科医生,专业望远镜是专业选手、专科医生。选手、专科医生。 科普望远镜的功能非常多科普望远镜的功能非常多 关键看使用是否得当关键看使用是否得当 是否充分发挥它的功能。是否充分发挥它的功能。 科普望远镜常用来观测:科普望
8、远镜常用来观测: 太阳太阳:太阳投影像,看太阳像、太阳黑子、太阳的临边:太阳投影像,看太阳像、太阳黑子、太阳的临边昏暗现象,加装日珥镜后,还能看到日珥和美丽的红色昏暗现象,加装日珥镜后,还能看到日珥和美丽的红色太阳;太阳; 月亮月亮:看月亮全貌、月面细节如月海、月陆、环形山、:看月亮全貌、月面细节如月海、月陆、环形山、辐射纹等辐射纹等 大行星大行星:土星、土星环、土卫、木星(条纹)、木卫、:土星、土星环、土卫、木星(条纹)、木卫、金星(相位)、火星(相位、亮度和大小的变化)金星(相位)、火星(相位、亮度和大小的变化) 彗星彗星:观看彗星的细节特征。:观看彗星的细节特征。 小行星小行星:它在视场
9、里只是一个点:它在视场里只是一个点 人造卫星如空间站、哈勃望远镜、人造卫星如空间站、哈勃望远镜、GPSGPS星等等星等等 恒星恒星:亮的恒星(颜色、亮度)、双星、聚星、变星:亮的恒星(颜色、亮度)、双星、聚星、变星 深空天体深空天体:星云、星团、星系,需良好的天气:星云、星团、星系,需良好的天气/ /暗的天暗的天空背景空背景/ /优良的空气质量,在目镜里可看到美丽的亮星优良的空气质量,在目镜里可看到美丽的亮星云、星团、星系。第一次看到它们的任何人,都会觉得云、星团、星系。第一次看到它们的任何人,都会觉得星空真是很神奇!星空真是很神奇!一、光学望远镜的原理与结构一、光学望远镜的原理与结构1 1、
10、折射望远镜、折射望远镜 伽利略望远镜伽利略望远镜 开普勒望远镜开普勒望远镜 折射望远镜的缺点折射望远镜的缺点有色差现象以及难以增大口径有色差现象以及难以增大口径。 伽利略望远镜导星镜:导星镜:焦距长视场小焦距长视场小 寻星镜:寻星镜: 焦距短放大率不高焦距短放大率不高牛顿式反射望远镜牛顿式反射望远镜表面镀铝膜的凹面镜的形状是球面的一部分,使恒表面镀铝膜的凹面镜的形状是球面的一部分,使恒星的像不会是一个清晰的光点,球面反射镜的这一星的像不会是一个清晰的光点,球面反射镜的这一缺陷称球差。缺陷称球差。马克苏托夫的改正镜是一个弯月形透镜。马克苏托夫的改正镜是一个弯月形透镜。ORION127-1500(
11、卡马)(卡马)望远镜望远镜u口径口径127mm焦距焦距1500mmu赤道式跟踪。赤道式跟踪。u镜筒短,携带方便。镜筒短,携带方便。u但采用但采用卡塞格林卡塞格林式折反射式折反射原理,焦距长。原理,焦距长。u有有马克苏托夫马克苏托夫弯月透镜比弯月透镜比实际口径实际口径光通量大。光通量大。u光学设计合理,机械传动光学设计合理,机械传动精密可靠。精密可靠。u口径口径180mm焦距焦距2700mmu有有HEQ5pro赤道仪跟踪。赤道仪跟踪。u镜筒短,携带方便。镜筒短,携带方便。u但采用但采用卡塞格林卡塞格林式折反射原式折反射原理,焦距长。理,焦距长。u有有马克苏托夫马克苏托夫弯月透镜比弯月透镜比实实际
12、口径际口径光通量大。光通量大。u自带自带GOTO系统(电子寻星系统(电子寻星跟踪系统)跟踪系统)u光学设计合理,机械传动精光学设计合理,机械传动精密可靠。密可靠。ORION180-2700( (卡马卡马) ) HEQ5pro二、天文望远镜的光学性能二、天文望远镜的光学性能1、望远镜的光学性能参数、望远镜的光学性能参数物镜口径(物镜口径(D)通光直径(有效口径),是通光直径(有效口径),是望远镜聚光能力的指标。望远镜聚光能力的指标。焦距(焦距(F、f )相对口径(相对口径(A )焦比(焦比(1/A )2、望远镜的放大倍率(、望远镜的放大倍率(G) 定义式:定义式:3、照相底片比例尺(、照相底片比
13、例尺()u定义定义:底片上每毫米对应天体张角的角秒数。:底片上每毫米对应天体张角的角秒数。u定义式定义式: =206265/F (F的单位为的单位为mm)(注:上式为单纯物镜拍照时适用注:上式为单纯物镜拍照时适用)1弧度=360/2=57.3=3438=206265”案例:如物镜案例:如物镜F=2400mm 则则=86/ /mm口径口径cmcm有效倍率有效倍率2206601212020200404004、望远镜的分辨率(、望远镜的分辨率()u定义:定义:在天球上能被望远镜分辨开的两发光点的在天球上能被望远镜分辨开的两发光点的最小角距离最小角距离。(。(越小望远镜分辨率越高)越小望远镜分辨率越高
14、)u定义式:定义式: =1.22/ /D (波长(波长口径口径D的单位均为的单位均为mm) 5、望远镜的视场角、望远镜的视场角 定义:定义:望远镜的观察范望远镜的观察范围称为视场,通常用围称为视场,通常用角度角度表示,故称视场角。表示,故称视场角。G大大则则小小视场直径视场直径视场半径视场半径 =0,则则三、射电望远镜三、射电望远镜1、射电望远镜是由雷达演变为接收天体发出的无是由雷达演变为接收天体发出的无线电信号的的接收及处理装置。线电信号的的接收及处理装置。2、观测的特点、观测的特点观测波段宽观测波段宽从微波到长波(波长从微波到长波(波长1mm30m)。)。全天候观测全天候观测不受阳光、天气
15、状况的影响。不受阳光、天气状况的影响。成像与精度成像与精度单台射电望远镜的单台射电望远镜的定位精度定位精度及及分辨率分辨率甚低,甚低,无法无法直接直接清晰成象清晰成象。3、提高观测精度、提高观测精度u利用利用“甚长基线干涉法甚长基线干涉法” (VLBI)可提高定位精度)可提高定位精度及分辨率。及分辨率。u利用利用射电望远镜阵射电望远镜阵提高综合孔径解决射电源的成象提高综合孔径解决射电源的成象问题。问题。 分组实操天文望远镜分组实操天文望远镜 分为分为6 6组,选一组长负责,班级由学习委负责。组,选一组长负责,班级由学习委负责。第四节第四节 天球与天球坐标天球与天球坐标 球面三角及定理球面三角及
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