什么是天体物理学
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- 2025-06-21 00:19:58
天体物理学是一门研究天体形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的学科。它始于古希腊天文学家喜帕恰斯对恒星光度的观察。
随着1609年伽利略使用光学望远镜观测天体,绘制月面图,以及1655~1656年惠更斯发现土星光环和猎户座星云,哈雷发现了恒星自行,十八世纪老赫歇耳开创了恒星天文学,天体物理学进入了孕育期。随后,分光学、光度学和照相术三种物理方法的广泛应用于天体的观测研究,推动了天体物理学的形成,成为一个独立的天文学分支。
天体物理学的不断发展,带来了天文观测和研究的丰硕成果。基尔霍夫对太阳光谱的科学解释,推动了天文学家用分光镜研究恒星;哈根斯的观测证实了一些元素的谱线,多普勒效应的测定则提供了恒星视向速度的数据;皮克林的物端棱镜拍摄光谱,对行星状星云和弥漫星云的研究在仙女座星云中发现新星,这些发现推动了天体物理学的深入发展。
20世纪,赫茨普龙将部分恒星分为巨星和矮星,罗素绘制出恒星分布图,即赫罗图;亚当斯和科尔许特发现光谱型的巨星光谱和矮星光谱存在细微差别,并确立了光谱求距离的分光视差法。在天体物理理论方面,萨哈提出恒星大气电离理论,埃姆登、史瓦西、爱丁顿等人研究恒星内部结构的理论逐渐成熟;贝特提出氢聚变为氨的热核反应理论,解决了主序星的产能机制问题。哈勃提出的哈勃定律极大地推动了星系天文学的发展。
央斯基发现了来自银河系中心方向的宇宙无线电波,四十年代英国军用雷达发现太阳的无线电辐射,射电天文蓬勃发展起来。六十年代,用射电天文手段发现了类星体、脉冲星、星际分子、微波背景辐射。美国开始用火箭在离地面30~100公里高度处拍摄紫外光谱。苏联发射人造地球卫星,为大气外层空间观测创造了条件。世界各国已发射数量可观的宇宙飞行器,用以探测天体的紫外线、x射线、γ射线等波段的辐射。天文学进入全波段观测时代。
天体物理学的分支学科包括太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等。射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是其重要分支。
太阳是离地球最近的一颗普通恒星,对太阳的研究经历了从内部结构、能量来源、化学组成和静态表面结构,到多波段电磁辐射研究其活动现象的过程。太阳风影响着地球,研究地球科学时必须考虑太阳的因素。
银河系包含一、二千亿颗恒星,物理状态千差万别。球状体、红外星、天体微波激射源、赫比格一阿罗天体等是星际云到恒星之间的过渡天体。特殊恒星如造父变星、长周期变星、天琴座RR型变星、金牛座T型变星、新星、红巨星、白矮星和中子星等,展现出了多种多样的性质和现象。
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