天文學

天文學

天文學(Astronomy)是研究宇宙空間天體、宇宙的結構和發展的學科。內容包括天體的構造、性質和運行規律等。主要通過觀測天體發射到地球的輻射,發現並測量它們的位置、探索它們的運動規律、研究它們的物理性質、化學組成、內部結構、能量來源及其演化規律。天文學是一門古老的科學,自有人類文明史以來,天文學就有重要的地位。

  • 中文名稱
    天文學
  • 外文名稱
    Astronomy
  • 類別
    基礎學科
  • 研究方向
    宇宙空間天體、結構和發展
  • 學科分支
    理論天文學及觀測天文學

學科定義

天文學(Astronomy)是研究宇宙空間天體、宇宙的結構和發展的學科。內容包括天體的構造、性質和運行規律等。主要通過觀測天體發射到地球的輻射,發現並測量它們的位置、探索它們的運動規律、研究它們的物理性質、化學組成、內部結構、能量來源及其演化規律。天文學是一門古老的科學,自有人類文明史以來,天文學就有重要的地位。

天文學

天文學是人類運用所掌握的最新的物理學、化學、數學等知識以及最尖端的科學技術手段,對宇宙中的恆星、行星、星系以及其它像黑洞等天文現象進行專業研究的一門科學。它是一門基礎學科,也是一門集人類智慧之大成的綜合系統。(七大基礎學科依次為數學、邏輯學天文學和天體物理學、地球科學和空間科學、物理學、化學、生命科學)。

天文學是以觀察及解釋天體的物質狀況及事件為主的學科,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。天文學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。 天文學的一個重大課題是各類天體的起源和演化。天文學和其他學科一樣,都隨時同許多鄰近科學互相借鏡,互相滲透。天文觀測手段的每一次發展,又都給套用科學帶來了有益的東西​。

發展歷程

公元前

中國《書經》有世界最早(公元前2137年)的日食記錄。

公元前二千年左右,中國測定木星繞天一周的周期為12年。

公元前十四世紀,中國殷朝甲骨文(河南安陽出土)中已有日食和月食的常規記錄,以及世界上最古的日珥記事。

公元前十二世紀,中國殷末周初採用二十八宿劃分天區。

公元前十一世紀,傳說中國周朝建立測景台,最早測定黃赤交角

中國《詩經·小雅》上有世界最早(公元前776年)的可靠的日食記事。

自公元前722年起,直至清末,中國用幹支記日,從未間斷。這是世界上最長久的記日法。

公元前約700年,中國甲骨文(河南安陽出土)上已有彗星觀察的記載。

公元前七世紀,中國用土圭測定冬至和夏至,劃分四季。

公元前687年,中國有天琴座流星群的最早記錄。

公元前611年,中國有彗星的最早記錄。

公元前七世紀,巴比倫人發現日月食迴圈的沙羅周期。

公元前六世紀,中國採用十九年七閏月法協調陰歷和陽歷。

公元前585年,古希臘泰勒斯進行第一次被預測的日全食。

公元前440年,古希臘默冬發現月球的位相以19年為周期重復出現在陽歷的同一日期。

公元前五世紀,古希臘 歐多克斯提出日月星辰繞地球作同心圓運動的主張。

公元前五世紀,古希臘 巴門尼德、德謨克利特論證大地是球形的,認為晨星和昏星是同一顆金星。並提出銀河是由許多恆星密集而成的。

公元前五世紀,古希臘 阿那薩古臘提出月食的成因,並認為月球因反射太陽光而明亮()。

公元前350年左右,戰國時代,中國 甘德、石申編製了第一個星表,後稱“甘石星表”()。

公元前350年左右,戰國時,已認識到日月食是天體之間的相互遮掩現象(中國 石申)。

公元前四世紀,古希臘亞裏士多德《天論》一書發表,提出地球中心說。

公元前四世紀,古希臘 德謨克利特提出宇宙的原子旋動說,認為宇宙是在空虛的空間中,由無數個旋動著的、看不見的、不可分的原子組成。

公元前三世紀,古希臘 埃拉托色尼第一次用天文觀測推算地球的大小。

公元前三世紀,古希臘 亞裏斯塔克第一次測算太陽和月球對地球距離的比例,太陽、月球和地球大小之比,又提出太陽是宇宙中心和地球繞太陽運轉的主張。

公元前二世紀,司馬遷等完成的西漢《史記》中《天官書》一篇是最早詳細記載天象的著作。

公元前二世紀,古希臘 希帕克編製了第一個太陽與月亮的運行表和西方第一個星表;發現歲差,劃分恆星的亮度為六個星等。

公元前二世紀,中國漢朝採用農事二十四節氣。

公元前134年,中國漢朝《漢書·天文志》有新星的第一次詳細記載。

公元前104年,漢朝編造了《太初歷》,載有節氣、朔望、月食及五星的精確會合周期。這是中國歷法的第一次大改革,但精度較差(中國 落下閎、鄧平等)。

公元前一世紀,中國 落下閎西漢發明渾儀,用以測量天體的赤道坐標。

公元前46年,羅馬頒行儒略歷(舊歷)。

據《漢書·五行志》記載,公元前28年,中國有世界上最早的太陽黑子記錄。

公元後

公元0年 ~ 1499年

一世紀東漢時期,創製黃道銅儀,並發現月球運行有快慢,測定了近點月(中國 賈逵)。

一至二世紀東漢時期,創製成水運渾天儀(即渾象儀或天球儀),測出太陽和月球的角直徑都是半度,黃赤交角為24度。提出月光是日光反照的看法。在《渾天儀圖註》和《靈憲》等書中,總結了當時的“渾天說”(中國 張衡)。

二世紀,古希臘 托勒密編製成當時較完備的星表,並首先發現大氣折射星光現象

二世紀,古希臘 托勒密《偉大論》中用本輪和均輪的復雜系統,詳細闡述“地球中心說”。

230年前後,三國魏時發現日、月食發生的食限,並推算月食分數和初虧的方位角(中國 楊偉)。

330年前後,晉朝發現歲差,測定冬至點西移為每五十年一度,比西方準確。並作《安天論》,認為天之高不可量,但仍有其極限,諸天體自由運動于此極限之下(中國 虞喜)。

四世紀,後秦時發現大氣折射星光的現象,並給予正確解釋(中國 姜岌)。

五世紀南齊時,編製了《大明歷》,首次把歲差計算在內,並精確測定了交點月和木星一周天的時間,是中國歷法的第二次大改革(中國 祖沖之)。

六世紀,中國 張子信北齊時發現冬夏太陽運行有快慢。

中國民間流傳隋朝丹元子著《步天歌》七卷,對當時普及天文知識起了很大作用。七世紀,唐初王希明纂漢晉志以釋之。

619年,唐朝編造了《戊寅元歷》,改平朔為定朔,是中國歷法的第三次大改革(中國 傅仁鈞)。

725年,進行世界上第一次實測子午線的長度(中國 南宮說)。

八世紀初唐代,用梁令瓚造的黃銅渾儀測量星宿位置,發現星的黃道坐標和古代不同(中國 僧一行)。

814年,阿拉伯人在巴格達哈利發阿爾·馬蒙組織下,在美索不達米亞實測了子午線的長度。

十世紀,精確測量了黃赤交角,改進了歲差常數,編製成更為精確的日月運行表(阿拉伯 阿爾·巴塔尼)。

十世紀,編製哈卡米特天文表(阿拉伯 伊本·尤尼斯)。

1054年,中國《宋史》中,有超新星爆發的第一次記載,該超新星的殘骸形成了現在所見的蟹狀星雲。

據《夢溪筆談》,1067—1077年,宋朝衛樸等製訂一種完全根據二十四節氣的歷法“奉元歷”(中國 沈括)。

1088年,宋朝製造水運儀象台,是現代鍾表的先驅(中國 蘇頌)。

1092年,宋朝的《新儀象法要》,是天文儀器製造方法的專著(中國 蘇頌)。

1247年,宋朝石刻天文圖(現仍在蘇州)是中國現存最古的星圖(中國 黃裳)。

十三世紀,伊朗納西萊汀·圖西編製伊兒汗星表。

1252年,西班牙阿耳方梭十世編製阿耳方梭星行表。

1276年,元朝製造了簡儀等天文儀器十三種,全憑實測創製《授時歷》,廢除古代歷元,是中國歷法的第四次大改革,該歷己和現代公歷性質基本一樣,于1281年頒布,施行達四百年左右(中國 郭守敬、王恂、許衡等)。

1276年,元朝製造了天文儀器近20種(中國 郭守敬)。

1385年,中國明朝在南京建立觀象台,是世界上最早的設備完善的天文台。

1420年,根據實測編製了恆星表和行星運行表(〗

1542年,波蘭哥白尼提出太陽中心說,認為恆星天層不動,地球每天繞其軸旋轉一周,並作為一個行星每年繞太陽運行一周。

1543年,波蘭 哥白尼的《天體運行論》出版,“從此自然科學便開始從神學中解放出來”,大踏步地前進。

1572年,丹麥第谷·布拉赫發現仙後座超新星,是銀河系裏第二顆新星。

1582年,西歐許多國家實行格裏歷,即現行公歷的前身。

1584年,義大利 布魯諾《論無限性、宇宙和世界》出版,捍衛和發展了哥白尼的太陽中心學說。

1596年,德國法布裏許斯發現第一顆變星(葡藁增二),它的亮度呈周期變化。

1600年,布魯諾由于反對地心說,擁護哥白尼的地動說,認為宇宙是無限的,因此在羅馬被教會燒死。

1604年,德國 開普勒發現蛇夫座超新星,是銀河系第三顆超新星。

1609—1619年,德國 開普勒根據第谷·布拉赫觀測行星位置的資料,發現行星運動的三個定律。

1609—1610年,義大利物理學家伽利略製成第一台天文望遠鏡,並用它觀測天象,發現月亮上的山和谷:發現木星的四個最大衛星,發現金星的盈虧,發現太陽黑子和太陽的自轉。認識到銀河是由無數星體所構成,為哥白尼學說提供了一系列有力的明證。

1627年,德國 開普勒編製了盧多耳夫星行表。

1631年,首次觀察到水星凌日現象(法國加桑迪)。

1632年,義大利伽利略出版《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》,論證了哥白尼“太陽中心說”,是繼哥白尼之後對神學和經院哲學新的打擊,是近代科學思想史上的重要著作。

1639年,英國霍羅克斯首次觀測到金星凌日現象。

十七世紀,中國 徐光啓明朝出版《崇禎歷》,其中的星錄是當時中國較完備的全天恆星圖。

十七世紀,中國 徐光啓在明末第一次使用望遠鏡觀測天象。

1645年,中國採用西方的資料,修訂《時憲歷》,即夏歷.這是我國歷法的第五次改革。

1647年,德國 赫維留刊布第一幅比較詳細的月面圖和每月每天的月相圖。

1655年,荷蘭 惠更斯發現土星的最大衛星——土衛六,這也是太陽系迄今所知的最大衛星。

1659年,荷蘭 惠更斯發現土星的光環。

1666年,法國 卡西尼發現火星和木星的自轉。

1667年,法國建立巴黎天文台。

1671年,法國 卡西尼發現土星的一個衛星——土衛八。

1672年,法國 卡西尼發現土星的一個衛星——土衛五,並首次測定太陽和地球的精確距離。

1675年,法國 卡西尼發現土星光環裏有一個環形狹縫。

1675年,英國建立格林尼治天文台。

1678年,英國 哈雷編成第一個南天星表。

1684年,法國 卡西尼發現土星的兩顆衛星——土衛三和土衛四。

1692年,英國 牛頓從機械力學體系出發,提出“經典宇宙學說’。

1693年,英國 哈雷發現月球運動的長期加速現象。

1705年,英國 哈雷發現第一顆周期彗星,並預言其周期為七十六年左右,後得到證實。

1712年,英國 弗蘭斯提德編製了一個大型星表。

1716年,英國 哈雷提出觀測金星凌日測定太陽視差(或距離)的方法。

1718年,英國 哈雷發現恆星的自行,證明恆星不“恆”。

1725年,英國 布拉德雷發現光行差,這也是地球公轉運動的一個明證。

1729年,法國 布蓋發明光度計,用以比較天體的亮度。

1745年,提出太陽系由彗星碰撞而產生的災變學說(法 布豐)。

1747年,發現地軸的章動現象(英國 布拉德雷)。

1749年,建立歲差和章動的力學理論(法國 達朗貝爾)。

1750年,首次提出銀河是天上所有星體組成的一個扁平系統,形如車輪(英國 賴脫)。

1752年,第一次用三角方法測量月球和地球間距離(法國 拉·卡伊、拉朗德)。

1753—1772年,編製詳細的月球運行表,首次創立月球繞地球運動的精確理論(瑞士 歐拉)。

1754年,提出潮汐摩擦使地球自轉變慢和太陽系毀滅的假說(德國 康德)。

1755年,發明用觀察月亮和恆星的角距來測定海上經度的方法(德國 約·邁耶爾)。

1755年,《宇宙發展史概論》問世,提出星雲的凝聚形成太陽和行星的假說(德國 康德)。

1760年,提出光度學的基本原則,開始誕生“光度學”(法國 布蓋)。

1761年,提出無窮等級的宇宙結構,用以說明宇宙在空間上的無限性(德國 蘭伯特)。

1767年,英國格林尼治天文台開始出版航海歷書。

1772年,發表行星排列距離的定則(德國 波德)。

1781年,發現天王星(英國 弗·赫歇爾)。

1781年,刊布第一個星雲表(法國 梅西耶)。

1782年,編製第一個雙星表(英國 弗·赫歇爾)。

1782年,測定大陵五變星的光變周期,認為光變原因是有一顆暗伴星圍繞著它運轉而周期地遮掩它造成的。同時還發現兩顆新變星(英國 古德利克)。

1783年,發現太陽系整體在空間的運動,並首次定出向點和速度,證實太陽也有自行(英國 弗·赫歇爾)。

1785年,用統計方法研究恆星的空間分布和運動等,得到第一個銀河系結構的圖形,產生了恆星天文學(英國 弗·赫歇爾)。

1787年,從力學分析提出太陽系穩定性理論(法國 拉格朗日)。

1787年,發現天王星的兩個衛星——天王衛三,衛四和第一個行星狀星雲(英國 弗·赫歇爾)。

1789年,發現土星的兩個衛星——土衛一和土衛二(英國 弗·赫歇爾)。

1796年,《宇宙體系解說》一書出版,提出有力學和物理學上依據的太陽系起源的星雲假說(法國 拉普拉斯)。

1797年,提出計算彗星軌道的新方法(德國 奧耳勃斯)。

1799年,《天體力學》一書出版,建立了行星運動的攝動理論和行星的形狀理論(法國 拉普拉斯)。

1800年,首次發現太陽光譜中不可見的紅外輻射(英國 弗·赫歇爾)。

公元1801 ~ 1899年

1801年,發現第一個小行星“谷神星”(義大利 皮亞齊)。

1802年,發現雙星有互相繞轉的周期運動(英國 弗·赫歇爾)。

1809年,《天體按照圓錐曲線運動理論》一書出版,提出了行星軌道的計算方法(德國 高斯)。

1815年,創用直光管、三棱鏡、望遠鏡組成的分光鏡,從此產生“天文分光學”,並發現太陽光譜中的黑吸收線(德國 夫琅和費)。

1823年,提出經典宇宙學的“光度佯謬”(德國 奧爾勃斯)。

1833—1847年,發現了3,347對雙星和825個星雲(英國 約·赫歇爾)。

1837年,利用遊絲測微計精密測量雙星的位置,並發現許多新雙星(俄國瓦·斯特魯維)。

1837年,首次測量了太陽的輻射熱量(法國 普耶,英國 約·赫歇爾)。

1838—1839年,初次測定恆星的周年視差,為地球公轉提供了有力的證據(德國 貝塞爾,俄國 瓦·斯特魯維,英國 亨德森)。

1843年,發現太陽黑子數以約11年為周期的變化(德國 施瓦布)。

1844年,發現觀測變星的亮度等級法,促使變星研究迅速發展(德國 阿格蘭德爾)。

1844年,根據天狼星和南河三運動的不規則變化,預見它們都有暗伴星(德國 貝塞爾)。

1845年,首次拍攝到可供研究日面活動的太陽照片(法國 斐索,傅科)。

1845年,根據天王星運動的不規則性,預測到有一個新行星存在(英國 約·亞當斯,法國 勒維烈)。

1846年,根據行星軌道攝動理論計算的預示,發現海王星,驗證了萬有引力定律,證實了哥白尼的太陽系學說(德國 加勒)。

1846年,發現海王星的第一個衛星——海王衛一(英國 拉塞耳)。

1847—1877年,考慮各大行星間的相互攝動,重編大行星運動表,並發現水星近日點進動的超差現象(法國 勒維烈)。

1848年,發現土星的一個衛星——土衛七(美國邦德)。

1849年,提出衛星的穩定性理論,由此證明土星的光環不是一個連續固體,而是無數小質點組成(法國 羅什)。

1850年,發現一些星雲具有旋渦結構(英國 威·羅斯)。

1851年,發現天王星的兩個衛星——天王衛一和天王衛二(英國 拉塞耳)。

1851年,發現地磁和磁暴也有同太陽黑子數變化完全相對應的11年周期變化(德國 拉芒特,英國 薩比恩)。

1852年,編製波恩星表(德國 阿格蘭德爾)。

1854年,提出太陽能源的引力收縮假說,認為太陽因自身的引力作用而逐漸收縮,位能轉化為熱能,維持了它向外輻射的能量 (俄國 赫爾姆霍茲)。

1857年,第一次成功拍出恆星的照片,開始了恆星照相術(美國 邦德)。

1857—1859年,首次拍到細節清晰的月球照相(英國 德拉呂)。

建立天體的光度和星等之間的基本關系式(英國 泡格森)。

1858年,從太陽黑子在日面上的轉動,發現太陽不是固體般自旋,而是象流體那樣在作“較差自旋”(英國 卡林頓)。

1858年,德國 斯波勒爾,英國 卡林頓發現太陽黑子在日面上緯度分布的周期變化。

1859年,英國 卡林頓發現太陽耀斑,耀斑出現的同時發生地磁擾動、磁暴、極光等現象。

1859年,德國 澤爾納發明光度計,經改進使用至今。

1861年,刊布了包含226顆亮星的第一個光度星表(德國 澤爾納)。

1862年,根據貝塞耳的預測,發現了天狼星的暗伴星。證明萬有引力定律也適用于研究太陽系外的天體運動(美國 阿·克拉克)。

1863—1864年,由恆星和星雲的光譜分析,研究它們的化學組成,進而證實天體在化學上的同一性(義大利 賽奇,英國 哈金斯)。

1863年,編製第一個基本星表AGK(德國 奧魏爾斯主持,國際合作)。

1864年,用分光鏡研究星雲,揭示了它們的氣體結構,並發現行星狀星雲所發出的兩條特殊的綠色譜線。(英國 哈根斯)。

1865年,用光譜分析法,發現一些亮星含有鈉、鐵、鈣、鎂、鉍等元素(英國 哈根斯)。

1866—1881年,從彗星光譜發現彗星含有碳氫化合物,並證實彗星不隻是反射太陽光,本身也發光。又從流星的氣體光譜與彗星相似,說明兩種天體有聯系(英國 哈根斯)。

1868年

發現太陽的中層大氣——色球層,並發現太陽上的氦元素,以後也在地球上發現氦(英國 洛基爾)。

使用分光鏡,第一次在不是日食時候觀測到日珥(法國 詹森)。

提出第一個恆星光譜的目視光譜分類法,把恆星分為白色星、黃色星、橙色星和紅色、暗紅色星四類(義大利 賽奇)。

第一次測定恆星的視向速度(英國 哈金斯)。

1869年,刊布太陽光譜裏一千條譜線的波長,並用新單位埃表示(瑞典埃格斯特朗)。

1870年,發現太陽的閃光光譜和日冕所發出的一條特殊的綠色譜線,曾以為是一種新元素,後到1941年才被證實是鐵、鎳、鈣的禁線(美國 查·楊)。

1871年,由太陽東西兩邊光譜線的位移,測定太陽的自轉的速度(德國 沃格耳)。

1874年,發現到4等為止的亮星集中在與銀道成17度交角的大園上(美國 古爾德)。

1876年,提出小行星帶空隙區和土星光環狹縫形成的動力學理論(美國 刻克伍德)。

1877年

提出火星表面上有“人工運河”的看法(義大利 斯基帕雷利)。

發現火星的兩個小衛星——火衛一和火衛二(美國 阿·霍爾)。

發現(晶體)硒和金屬接觸處在光照射下產生電動勢的光生伏打效應,後美國人弗裏茲于1883年用此製成光伏打電池(英國 沃·亞當斯)。

《聲的理論》出版,基本上完成聲音的數學理論(英國 瑞利)。

1878年,根據太陽輻射的斥力作用,建立彗星形狀理論,把彗尾分成三種(俄國 勃列基興)。

1879年

建立潮汐摩擦理論,由此提出月球起源的學說,認為地球因受太陽的起潮力作用,其中一部分物質被拉出而形成月球(英國 喬·達爾文)。

套用黑體的輻射與溫度間的經驗公式,求得太陽表面溫度為攝氏六千度(奧地利 斯忒藩)。

1879—1882年,使用偏振光度計,編製成4,260顆恆星的實測星等的大光度星表(美國 愛·皮克林)。

1880年,提出變星分類法(美國 愛·皮克林)。

1881年,套用電阻測熱輻射計精確測定在地表熱輻射的太陽常數值,開始了太陽輻射的研究(美國 蘭格萊)。

1881年,第一次攝到彗星的照片(法國 詹森,美國 德拉帕爾)。

1882年,觀測證實水星近日點的長期進動有超差,並精確測算出其資料。(美國 紐康)。

1885—1886年,建立恆星的光譜分類法(美國 愛·皮克林、安·莫裏)。

1887年,開始編製照相天圖星表(法國 巴黎天文台亨利兄弟負責,國際協作)。

1887年,根據恆星光譜不同,提出恆星演化的理論,用以說明恆星是變的(英國 洛基爾)。

1888年

刊布“新總星表”(N.G.C)(英國 德雷耶爾)。

發現大陵五變星的視向速度呈周期變化,從而證實了它是顆食變星(德國 沃格耳)。

由照相觀測發現仙女座大星雲旋渦結構(英國 羅伯茨)。

1889年,發現第一個分光雙星(美國 愛·皮克林、安,莫裏)。

1890年,研究土星和木星間的相互攝動,建立木、土兩行星運動的精確理論(美國 喬·希耳)。

1891年,發明太陽分光照相儀,並獲得太陽光譜圖(美國 赫耳,法國 德朗達爾)。

1892年,發現木星的第五個衛星——木衛五(美國 巴納德)。

1892年,根據貝塞耳的預測,發現南河三的暗伴星(美國 舍伯爾)。

1894年,提出經典宇宙學的“引力佯謬”(德國 塞利格爾)。

1895年,套用光譜分析證實土星光環的隕星結構(美國 基勒)。

1898年,發現土星的一個衛星——土衛九(美國 維·皮克林)。

1898年,發現愛神星,這顆小行星和地球最近時不到2,400萬公裏,因此被用來測定太陽視差(德國 威特)。

1900年 ~ 1919年

1900年,英國科學家吉爾和荷蘭科學家卡普坦,刊布第一個載有450,000顆恆星方位的南方照相星表——好望角星表。

美國科學家張伯倫和摩爾頓,提出關于太陽系起源的星子或微星假說。

1904年,荷蘭科學家卡普坦,發現恆星運動的規律,由此提出“兩星流”理論,否定了恆星本動沒有規律的假設。

美國科學家白裏恩,發現木星的第六個衛星——木衛六。

德國科學家哈爾脫曼,發現星際介質中含有鈣。

1905年,美國科學家白裏恩,發現木星的第七個衛星——木衛七。

1905年,丹麥科學家赫茲朋隆,發現K、M星兩類恆星有“巨星”和“矮星”之分。

1909年,提出計算彗星和行星軌道的特別攝動法。

1910年,德國科學家夏奈、威爾森,首次測定了恆星的溫度。

德國科學家卡·施瓦茲西德,創立恆星統計力學,提出恆星運動速度的橢球分布律。

美國科學家施萊辛格,提出天體照相底片歸算的“依數法”。

1912年,中國開始使用公歷。

發現造父變星的周期——光度關系,為測定遙遠天體的距離提供有效方法(美國 萊維脫)。

第一次用多普勒效應測得旋渦星雲(仙女座大星雲)的視向速度(美國 斯裏弗爾)。

1913年,建立恆星的“光譜—光度圖”,並提出恆星由巨星向矮星演化的學說(美國 亨·羅素,丹麥 赫茲朋隆)。

1914年,發現仙女座大星雲的自轉(美國 比斯)。

發現木星的第九顆衛星一木衛九(美國 塞.尼科耳遜)。

建立球狀星團的“光譜—光度圖”(美國 沙普勒)。

1916年,發明求恆星距離的分光視差法(美國 華·亞當斯,德國 科耳許特)。

建立恆星內部結構理論(英國 愛丁頓)。

1917年,提出太陽系起源的潮汐假說(英國 金斯)。

1918年,根據球狀星團分布研究銀河系結構,發現太陽不位于銀河系的中心位置(美國 沙普勒)。

1918—1924年,刊布亨利·德拉帕爾星表,表內列出 225,000多顆恆星的光譜類型(美國 安·莫裏、卡農)。

1919年,首次利用日全食觀測驗證太陽引力場使星光偏折的效應 (英國 愛丁頓領導日全食觀察隊)。

發現太陽黑子等活動的真正周期是22年(美國 赫耳、華·亞當斯)。

1920年 ~ 1929年

公元1920年

發現軌道似于土星的小行星海達爾戈,這是目前知道的最遠的小行星(美籍德國人 巴德)。

首次用幹涉儀直接測量恆星的直徑(美國 邁克耳遜、比斯)。

提出新的月球運動理論,編成精確的月離表(英國 厄·布朗)。

發生卡普坦宇宙和沙普勒宇宙的大爭論。

建立恆星大氣構造的電離理論,推出熱平衡下氣體的熱電離度和溫度的關系式(印度 沙哈)。

公元1922年

發明溫差電偶法測定行星的溫度(美國 科布倫茲)。

具體提出無限等級式宇宙模型,認為星系是第一級天體系統,並證明這種結構是不存在“光度佯謬”和“引力佯謬”(瑞典 卡·查理)。

公元1923年

編成精確的新月球運動表,為天文年歷上所採用(英國厄·布朗)。

公元1924年

發現恆星的質量—光度關系。認為很大質量的星體由于輻射壓超過引力收縮,故不能存在(英國 愛丁頓)。

分辨出仙女座大星雲和其他幾個旋渦狀星系的邊緣為一個個恆星,揭示了河外星雲的本質,並發現仙女座大星雲的外層旋臂上有造父變星,利用它測定了這個星雲的距離(美國 哈勃)。

發現恆星運動的不對稱性現象(美國 斯特隆堡)。

公元1925年

提出河外星系的形態分類法(美國 哈勃)。

首次提出銀河系由許多次系合成的觀點(瑞典 林德伯拉特)。

建立疏散星團的分類法(瑞士 特朗普勒)。

發現天狼伴星光譜線的引力紅移,證實白矮星上存在高密度物質(英國 華·亞當斯)。

確定行星狀星雲光譜中的特殊發射線是在密度非常稀薄狀態下氧兩次電離所產生的禁線,從而否定了新元素存在的推測(美國 鮑溫)。

公元1926年

提出造父變星光變的脈動理論(英國 愛丁頓)。

第一次國際經度聯測。

公元1927年

提出球狀星團的分類法(美國 沙普勒)。

發現銀河系的自轉並算出太陽繞銀心轉動的速度和銀河系的總質量(瑞典 林德伯拉特,荷蘭 歐爾特)。

首次發現恆星的自轉(美國 奧·斯特魯維,蘇聯沙因)。

發明石英鍾,後人用作標準時間,證實地球自轉有起伏(美國 馬裏遜)。

明確提出用地球自轉的不均勻性,以解釋月球運動的某些偏差(荷蘭 德希特)。

公元1929年

提出關于天體起源的引力不穩定理論(英國 金斯)。

發現星系發光度和其譜線紅移之間的關系,說明來自星雲的光呈現譜線紅移,其數值和星雲距離成正比(美國 哈勃爾)。

1930年 ~~ 1939年

公元1930年

根據行星運動的攝動理論計算,發現冥王星,是萬有引力的又一驗證(美國 湯波)。

發明“日冕儀”,解決非日全食時觀測日冕的困難(法國 李約)。

發明折反射望遠鏡(德國 玻·施密特)。

發現亞巨星和亞矮星(美國 斯脫隆堡、柯伊伯)。

測定月球的輻射和溫度(美國 愛·珀替、塞·尼科爾遜)。

發現銀河系內的星際吸光現象,啓示星際有彌漫物質存在(美國 特朗普勒)。

公元1931年

由光譜分析證認出金星的大氣主要成分是二氧化碳(美國 華·亞當斯、杜哈姆)。

1931~1933年,從木星、土星等外行星的光譜照片,認識到這些大行星上的大氣富有氨、甲烷、氫,從而推測地球形成時大氣成分為水、氨、甲烷和氫等(美國 斯裏弗爾,美籍德國人 維爾德)。

公元1932年

從無線電接收中穩定持久的噪聲,發現太陽系外銀河來的無線電波,開始了射電天文學的研究(美國 楊斯基)

比利時勒梅特提出“原始原子”爆炸膨脹的宇宙模型。

蘇聯 列·蘭道用費米氣體模型,推測恆星坍縮的質量。

公元1933年

1933—1938年,發現星際介質中含有氰和氫化物的分子 (比利時 史溫斯,加拿大籍德國人 赫茨伯格,美國 華·亞當斯等)。

第二次國際經度聯測。

公元1934年

中國建立南京紫金山天文台。

理論預計恆星崩潰達到核密度時可形成“中子星”(美國 茲威基,美籍德國人 巴德)。

提出質量大于1.3個太陽的冷卻天體,必然發生“萬有引力”的坍縮(美籍印度人 錢錐賽克哈)。

公元1935年

出版恆星視差總表(美國 施萊辛格等)。

公元1936年

進行流星的照相觀測,證實流星大多屬太陽系,並利用流星觀測資料測定地球高空大氣的密度(美國 維伯爾)。

發現地球自轉速率的季節性變化(法國 斯多依科)。

公元1937年

德國海德堡天文計算所編製成包括1535個恆星的FK8基本星表。

公元1938年

提出太陽和恆星上氫是核燃料,碳是催化劑,氦是灰燼的熱核反應的主要機製,用以闡明它們的能源(美籍德國人 貝蒂,美國 克裏齊菲爾德,德國 馮·韋茨薩克)。

發現木星的兩個衛星——木衛十和木衛十一(美國 塞·尼科耳遜)。

編製成包括33,342個基本恆星的位置和自行的總星表(美國 鮑斯)。

公元1939年

證實地球自轉的不均勻性(英國 斯賓塞爾·瓊斯)。

發現第一顆“耀星”,它的亮度在短時內發生閃耀式變化 (荷蘭 範瑪能)。

從仙女座大星雲自旋的研究,推算出它的總質量與銀河系相當(美國 霍·巴布科克)。

根據廣義相對論,預計恆星在萬有引力坍塌的最後階段,可形成“黑洞”超密星體(美國 奧本海默、斯奈德)。

1940年 ~~ 1949年

公元1940年

1937—1940年,建立第一台九米直徑的拋物面天線射電望遠鏡,研究宇宙射電的強度分布,證實銀河系中心方向來的射電強度最大(美國 雷勃)。

建立黃道光理論(荷蘭 維伯爾)。

提出日珥形態分類法(美國 愛·珀替)。

公元1941年

提出恆星由星際塵埃物質通過輻射壓作用凝聚而成的假說(美國 斯比茨)。

發明彎月形透鏡的望遠鏡(蘇聯 馬克蘇托夫)。

發現近距雙星的物質交換過程(美籍俄國人 奧·斯特魯維)。

提出關于恆星演化的中微子理論,並認為恆星中氫被耗盡後,星體還會因進一步的熱核反應而更熱,從而認為地球上生命是由于過熱而死亡(美籍俄國人 伽莫夫)。

證明日冕光譜裏的特殊譜線是鐵、鎳、鈣等原子在高度電離時產生的禁線,解決了所謂新元素之謎(瑞典 埃德倫)。

公元1942年

英國陸軍雷達探測站發現太陽的射電。

提出太陽系起源的電磁學說(瑞典 阿爾芬)。

用觀測小行星方法精確測定太陽視差值,求得日地之間的精確距離(英國 斯賓塞爾·瓊斯)。

公元1943年

成功地把仙女座大星雲的核心部分及其兩個橢圓伴星雲分辨為一個個恆星,完全證實河外星雲是同銀河系一樣的龐大天體系統,結束了一百多年關于河外星雲本質的爭論(美籍德國人 巴德)。

提出關于太陽系起源的流體湍流學說(德國 魏扎克)。

1943~1946年,提出銀河系的各種次系的分類(蘇聯柯卡金)。

公元1944年

提出銀河系內恆星分為“兩星族”的理論(美籍德國人 巴德)。

提出太陽系起源的隕星假說(蘇聯 奧·施密特)。

發現土星的最大衛星(土衛六)有大氣,主要成分是甲烷(美籍荷蘭人 柯伊伯)。

荷蘭 範德胡斯根據氫原子微波的超精細結構,預言了星際中性氫所發射的21釐米波長的無線電波的存在。

公元1945年

創立恆星的六色測光系統(美國 斯台平)。

公元1946年

首次大規模使用雷達研究流星雨(英國 洛佛耳)。

發現球狀體,認為是恆星的胚胎(美籍德國人 波克)。

美國第一次用雷達探測月球。

發現第一顆“射電星”,後稱“射電源”(英國 赫、帕爾桑、傑·菲利浦斯)。

根據熱核反應理論提出恆星演化新學說(美籍德國人馬·施瓦茨西德)。

公元1947年

1947~1948年,用紅外光拍攝銀河系核心的照片,研究它的結構(美國 斯台平,蘇聯 卡裏涅克、克拉索夫斯基、尼可諾夫)。

發現年青的恆星集團——星協(蘇聯 安巴楚勉)。

西可特—阿林大隕石在蘇聯西伯利亞降落。

公元1948年

發現天王星的一個衛星——天王衛五,由東向西逆轉(美籍荷蘭人 柯伊伯)。

發明望遠鏡觀測的自動導星裝置(美國 霍·巴布科克)。

發現恆星的磁場(美國 巴布科克父子)。

提出一種均勻、各向同性的穩恆態膨脹宇宙模型,從而物質和能是從虛無之中不斷產生出來,宇宙總熵永不增加(英國 邦迪、戈爾德、霍伊爾)。

公元1949年

提出恆星演化的物質拋射學說(蘇聯 費森柯夫)。

提出太陽系起源的原行星假說(美籍荷蘭人 柯伊伯)。

發明射電分頻儀(澳大利亞 威耳德、馬克累迪)。

發現一個特殊小行星依卡魯斯,其近日點距離小于0.2天文單位,能進入水星軌道內(美籍德國人 巴德)。

美國帕羅馬天文台安裝使用口徑為五米的反射望遠鏡。

發現海王星的第二顆衛星——海王衛二(美籍荷蘭人 柯伊伯)。

發現星光偏振效應、射電波段的法拉第轉動效應,證明銀河系有星際物質並存在磁場(美國 希耳特內爾、約·霍耳)。

提出宇宙起源的原始火球學說(美籍俄國人 伽莫夫等)。

製成第一台“原子鍾”,現稱“氨分子鍾”(吸收型),對建立頻率和時間的基準和校對天文有重要價值(美國 李榮)。

1950年 ~~ 1960年

公元1950年

提出彗星是由一顆大行星崩潰而形成的學說(荷蘭 歐爾特)。

發現河外星系的射電(英國 兒·布朗,澳大利亞 哈澤德)。

利用電子電腦重算五大行星從1653—2060年的運動表(美國 克萊門斯、德·布勞維爾、愛克)。

發現星系間的各種形式物質橋,證實星系間空間不是真空,說明某些星系間在物理上是互有聯系的(美籍瑞士人 茲威基)。

發現假黃道光(蘇聯 費森柯夫)。

公元1951年

提出關于天體起源的湍流假說(德國 魏扎克)。

發現木星的第十二個衛星——木衛十二。它是自東向西逆轉(美國 塞·尼克耳遜)。

發明電子望遠鏡和光電成象技術(法國 拉爾芒)。

發現銀河中性氫21釐米射電輻射(美國 尤恩、珀塞爾)。

證明銀河系有旋渦結構存在(美國 威·摩爾根等)。

發明大視場的超施密特望遠鏡,用于觀察流星彗星及後來的人造衛星(美國 貝克爾)。

發明射電幹涉儀(澳大利亞 沃·克裏斯琴森)。

公元1952年

證明銀河系是一個旋渦星系(荷蘭 歐爾特)。

證實英仙座附近的星協在膨脹(荷蘭 伯勞烏)。

對造父變星周光關系零點值進行了校正,使原來定出的河外星系距離都相應地約增加一倍(美籍德國人 巴德)。

從化學角度提出太陽系起源新假說(美國 尤裏)。

發明月球照相儀,精確測定月球的位置(美國 馬科維茨)。

公元1953年

發現本超星系,這是銀河系所在的龐大的星系團(法國 伏古勒)。

提出關于天體起源的階層結構假說(英國 霍伊耳)。

發現恆星排列呈鎖鏈狀的結構叫星鏈,說明恆星在纖維星雲中形成(蘇聯 費森柯夫)。

提出天體起源的引力團聚假說(美國 拉依茨)。

編成《恆星視向速度總表》,列出15,106個恆星的視向速度等資料(美國 賴·威爾遜主編)。

公元1954年

提出星際氣體和塵埃的混合物在沖擊波作用下形成恆星的機製(荷蘭 歐爾特)。

發明超人差棱鏡等高儀,提高測時精度(法國 丹戎)。

發現兩主要星族的赫羅圖有基本差異,說明屬于不同星族的恆星有不同的演化途徑(美國 新地奇)。

公元1955年

第一次接收到來自行星(木星)的射電輻射(英國 布爾克、克·富蘭克林)。

製成第一台銫原子鍾,穩定性達百億分之一秒,作時間標準(英國 埃遜)。

公元1957年

蘇聯 安巴楚勉提出關于天體起源的“超密態物質爆炸”學說。

美國 福勒提出超新星的核反應可以產生超重元素,認為第一類型超新星爆炸系因鐦254的自發裂變所引起。

中國建立北京天文台。

荷蘭 歐爾特、瓦爾拉夫根據偏振光測量結果,得出蟹狀星雲中的磁場是在星雲的絲狀結構中,加速粒子的能量足以使這個星雲成為強宇宙射線源的結論。

公元1959年

美國首次探測了太陽的 輻射。

蘇聯發射宇宙火箭擊中月球,發現它無磁場和輻射帶。

蘇聯發射月球探測器,第一次拍到月球背面照片。

公元1960年

英國 李爾、估伊什發明射電望遠鏡的綜合孔徑法。

根據1952年第八屆國際天文協會決議,從本年起採用歷書時。

天文學

20世紀60年代,取得了稱為“天文學四大發現”的成就:微波背景輻射、脈沖星、類星體和星際有機分子。而與此同時,人類也突破了地球束縛,可到天空中觀測天體。除可見光外,天體的紫外線、紅外線、無線電波、X射線、γ射線等都能觀測到了。這些使得空間天文學得到巨大發展,也對現代天文學成就產生很大影響。

21世紀

天文學家使用許多不同類型的望遠鏡來收集宇宙的信息,天文學已進入一個嶄新的階段。絕大多數望遠鏡是安放在地球上的,但也有些望遠鏡被放置在太空中,沿著軌道運轉,如哈勃太空望遠鏡。現在,天文學家還能夠通過發射的航天探測器來了解某些太空信息。

多年來,天文觀測手段已從傳統的光學觀測擴展到了從射電、紅外、紫外到X射線和γ射線的全部電磁波段 。這導致一大批新天體和新天象的發現:類星體、活動星系、脈沖星、微波背景輻射、星際分子、X射線雙星 、γ射線源等等,使得天文研究空前繁榮和活躍 。

天文學

口徑2米 級的空間望遠鏡已經進入軌道開始工作。一批口徑10米級的光學望遠鏡將建成。射電方面的甚長基線幹涉陣和空間甚長基線幹涉儀,紅外方面的空間外望遠鏡設施,X射線方面的高級X射線天文設施等不久都將問世。γ射線天文台已經投入工作。這些儀器的威力巨大,遠遠超過現有的天文設備。可以預料,這些天文儀器的投入使用必將使天文學註入新的生命力,使人們對宇宙的認識提高到一個新的水準,天文學正處在大飛躍的前夜。

研究對象

隨著天文學的發展,人類的探測範圍由目測的太陽、月球、天空中的星星到達了距地球約100億光年的距離,根據尺度和規模,天文學的研究對象可以分為:

行星層次

包括行星系中的行星、圍繞行星旋轉的衛星和大量的小天體,如小行星、彗星、流星體以及行星際物質等。太陽系是目前能夠直接觀測的唯一的行星系。但是宇宙中存在著無數像太陽系這樣的行星系統。

恆星層次

現在人們已經觀測到了億萬個恆星,太陽隻是無數恆星中很普通的一顆。

星系層次

人類所處的太陽系隻是處于由無數恆星組成的銀河系中的一隅。而銀河系也隻是一個普通的星系,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。

整個宇宙

一些天文學家提出了比超星系團還高一級的總星系。按照現在的理解,總星系就是目前人類所能觀測到的宇宙的範圍,半徑超過了100億光年

在天文學研究中最熱門、也是最難令人信服的課題之一就是關于宇宙起源與未來的研究。對于宇宙起源問題的理論層出不窮,其中最具代表性,影響最大,也是最多人支持的的就是1948年美國科學家伽莫夫等人提出的大霹靂理論。根據現在不斷完善的這個理論,宇宙是在約137億年前的一次猛烈的爆發中誕生的。然後宇宙不斷地膨脹,溫度不斷地降低,產生各種基本粒子。隨著宇宙溫度進一步下降,物質由于引力作用開始塌縮,逐級成團。在宇宙年齡約10年時星系開始形成,並逐漸演化為今天的樣子。

研究方法

天文學研究的對象有極大的尺度,極長的時間,極端的物理特徵,因而地面試驗室很難模擬。因此天文學的研究方法主要依靠觀測。由于地球大氣對紫外輻射、X射線和γ射線不透明,因此許多太空探測方法和手段相繼出現,例如氣球、火箭、人造衛星和航天器等。

天文學的理論常常由于觀測信息的不足,天文學家經常會提出許多假說來解釋一些天文現象。然後再根據新的觀測結果,對原來的理論進行修改或者用新的理論來代替。這也是天文學不同于其他許多自然科學的地方。

學科分支

天文學的分支主要可以分為理論天文學與觀測天文學兩種。天文學觀察家常年觀察天空,並將所得到的信息整理後,理論天文學家才可能發展出新理論,解釋自然現象並對此進行預測。

理論天文學

觀察天文學

按照研究方法,天文學可分為:

天體測量學

天體力學

天體物理學

按照觀測手段,天文學可分為:

光學天文學

射電天文學

紅外天文學

空間天文學

其他更細分的學科:

天文學史

業餘天文學

宇宙學

星系天文學

超星系天文學

遠紅外天文學

伽馬射線天文學

高能天體天文學

無線電天文學

太陽系天文學

紫外天文學

X射線天文學

天體地質學

等離子天體物理學

相對論天體物理學

中微子天體物理學

大地天文學

行星物理學

宇宙磁流體力學

宇宙化學

宇宙氣體動力學

月面學

月質學

運動學宇宙學

照相天體測量學

中微子天文學

方位天文學

航海天文學

航空天文學

河外天文學

恆星天文學

恆星物理學

後牛頓天體力學

基本天體測量學

考古天文學

空間天體測量學

歷書天文學

球面天文學

射電天體測量學

射電天體物理學

實測天體物理學

實用天文學

太陽物理學

太陽系化學

星系動力學

星系天文學

天體生物學

天體演化學

天文地球動力學

天文動力學

發展趨勢

天文學的研究對于我們的生活有很大的實際意義,對于人類的自然觀有很大的影響。古代的天文學家通過觀測太陽、月球和其他一些天體及天象,確定了時間、方向和歷法。這也是天體測量學的開端。如果從人類觀測天體,記錄天象算起,天文學的歷史至少已經有五六千年了。天文學在人類早期的文明史中,佔有非常重要的地位。埃及的金字塔、歐洲的巨石陣都是很著名的史前天文遺址。哥白尼的日心說曾經使自然科學從神學中解放出來;康德拉普拉斯關于太陽系起源的星雲說,在十八世紀形而上學的自然觀上開啟了第一個缺口。

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系。當前,對高能天體物理、致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、通訊導航等部門中都有許多套用。天文起源于古代人類時令的獲得和佔卜活動。

天文學循著觀測-理論-觀測的發展途徑,不斷把人的視野伸展到宇宙的新的深處。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。現今,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空間天文學幾個分支學科。

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