淺談中職天文知識(shí)初步的學(xué)習(xí)與認(rèn)識(shí)

鄢豐明

【摘 要】天文學(xué)是一門(mén)最古老的科學(xué)，它一開(kāi)始就同人類的勞動(dòng)和生存密切相關(guān)。它同數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地學(xué)同為六大基礎(chǔ)學(xué)科。天文學(xué)家觀測(cè)從行星、恒星、星系等各種天體來(lái)的輻射，小到星際的分子，大到整個(gè)宇宙。由于科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)天文學(xué)的定義，研究對(duì)象，研究范疇，學(xué)科分支，論研究等方面都取得了突破性的進(jìn)展。天文學(xué)正朝著高、精、尖的方向發(fā)展。我們期待著天文學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展為科學(xué)事業(yè)和人們的社會(huì)生活造福。

【關(guān)鍵詞】中職；天文學(xué)基礎(chǔ)

通過(guò)聽(tīng)天文學(xué)基礎(chǔ)的課使我對(duì)天文學(xué)有了一定的了解。天文學(xué)是研究天體、宇宙的結(jié)構(gòu)和發(fā)展的自然科學(xué)，內(nèi)容包括天體的構(gòu)造、性質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律等。人類生在天地之間，從很早的年代就在探索宇宙的奧秘，因此天文學(xué)是一門(mén)最古老的科學(xué)，它一開(kāi)始就同人類的勞動(dòng)和生存密切相關(guān)。它同數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地學(xué)同為六大基礎(chǔ)學(xué)科。天文學(xué)主要通過(guò)觀測(cè)天體發(fā)射到地球的輻射，發(fā)現(xiàn)并測(cè)量它們的位置、探索它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、研究它們的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、能量來(lái)源及其演化規(guī)律。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，天文學(xué)的研究對(duì)象從太陽(yáng)系發(fā)展到整個(gè)宇宙?，F(xiàn)在天文學(xué)按研究方法分類已形成天體測(cè)量學(xué)、天體力學(xué)和天體物理學(xué)三大分支學(xué)科。

自古以來(lái)，人類一直對(duì)恒星和行星十分感興趣。古代的天文學(xué)家僅僅依靠肉眼觀察天空，1608年，人們發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，此后，天文學(xué)家就能夠更清楚的觀察恒星和行星了。意大利科學(xué)家伽利略，就是最早使用望遠(yuǎn)鏡研究太空的人之一。今天天文學(xué)家使用許多不同類型的望遠(yuǎn)鏡來(lái)收集宇宙的信息。有些望遠(yuǎn)鏡可以收集到來(lái)自遙遠(yuǎn)天體的微弱亮光，如X射線。絕大多數(shù)望遠(yuǎn)鏡是安放在地球上的，但也有些望遠(yuǎn)鏡被放置在太空中，沿著軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，如哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。現(xiàn)在，天文學(xué)家還能夠通過(guò)發(fā)射的航天探測(cè)器來(lái)了解某些太空信息。天文學(xué)的研究范疇和天文的概念從古至今不斷發(fā)展。在古代，人們只能用肉眼觀測(cè)天體。2世紀(jì)時(shí)，古希臘天文學(xué)家托勒密提出的地心說(shuō)統(tǒng)治了西方對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)長(zhǎng)達(dá)1000多年。直到16世紀(jì)，波蘭天文學(xué)家哥白尼才提出了新的宇宙體系的理論——日心說(shuō)。到了1610年，意大利天文學(xué)家伽利略獨(dú)立制造折射望遠(yuǎn)鏡，首次以望遠(yuǎn)鏡看到了太陽(yáng)黑子、月球表面和一些行星的表面和盈虧。在同時(shí)代，牛頓創(chuàng)立牛頓力學(xué)使天文學(xué)出現(xiàn)了一個(gè)新的分支學(xué)科天體力學(xué)。天體力學(xué)誕生使天文學(xué)從單純描述天體的幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)入到研究天體之間的相互作用和造成天體運(yùn)動(dòng)的原因的新階段，在天文學(xué)的發(fā)展歷史上，是一次巨大的飛躍。

19世紀(jì)中葉天體攝影和分光技術(shù)的發(fā)明，使天文學(xué)家可以進(jìn)一步深入地研究天體的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和演化規(guī)律，從而更加深入到問(wèn)題本質(zhì)，從而也產(chǎn)生了一門(mén)新的分支學(xué)科天體物理學(xué)。這又是天文學(xué)的一次重大飛躍。20世紀(jì)50年代，射電望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始應(yīng)用。到了20世紀(jì)60年代，取得了稱為“天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)”的成就：微波背景輻射、脈沖星、類星體和星際有機(jī)分子。而與此同時(shí)，人類也突破了地球束縛，可到天空中觀測(cè)天體。除可見(jiàn)光外，天體的紫外線、紅外線、無(wú)線電波、X射線、γ射線等都能觀測(cè)到了。這些使得空間天文學(xué)得到巨大發(fā)展，也對(duì)現(xiàn)代天文學(xué)成就產(chǎn)生很大影響。

隨著天文學(xué)的發(fā)展，人類的探測(cè)范圍到達(dá)了距地球約100億光年的距離，根據(jù)尺度和規(guī)模，天文學(xué)的研究對(duì)象可以分為包括行星系中的行星、圍繞行星旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星和大量的小天體，如小行星、彗星、流星體以及行星際物質(zhì)等。太陽(yáng)系是目前能夠直接觀測(cè)的唯一的行星系。但是宇宙中存在著無(wú)數(shù)像太陽(yáng)系這樣的行星系統(tǒng)。現(xiàn)在人們已經(jīng)觀測(cè)到了億萬(wàn)個(gè)恒星，太陽(yáng)只是無(wú)數(shù)恒星中很普通的一顆。

人類所處的太陽(yáng)系只是處于由無(wú)數(shù)恒星組成的銀河系中的一隅。而銀河系也只是一個(gè)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(jìn)一步組成了更大的天體系統(tǒng)，星系群、星系團(tuán)和超星系團(tuán)。

一些天文學(xué)家提出了比超星系團(tuán)還高一級(jí)的總星系。按照現(xiàn)在的理解，總星系就是目前人類所能觀測(cè)到的宇宙的范圍，半徑超過(guò)了100億光年。

在天文學(xué)研究中最熱門(mén)、也是最難令人信服的課題之一就是關(guān)于宇宙起源與未來(lái)的研究。對(duì)于宇宙起源問(wèn)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(guó)科學(xué)家伽莫夫等人提出的大爆炸理論。根據(jù)現(xiàn)在不斷完善的這個(gè)理論，宇宙是在約137億年前的一次猛烈的爆發(fā)中誕生的。然后宇宙不斷地膨脹，溫度不斷地降低，產(chǎn)生各種基本粒子。隨著宇宙溫度進(jìn)一步下降，物質(zhì)由于引力作用開(kāi)始塌縮，逐級(jí)成團(tuán)。在宇宙年齡約10年時(shí)星系開(kāi)始形成，并逐漸演化為今天的樣子。

天文學(xué)研究的對(duì)象有極大的尺度，極長(zhǎng)的時(shí)間，極端的物理特性，因而地面試驗(yàn)室很難模擬。因此天文學(xué)的研究方法主要依靠觀測(cè)。由于地球大氣對(duì)紫外輻射、X射線和γ射線不透明，因此許多太空探測(cè)方法和手段相繼出現(xiàn)，例如氣球、火箭、人造衛(wèi)星和航天器等。

天文學(xué)的理論常常由于觀測(cè)信息的不足，天文學(xué)家經(jīng)常會(huì)提出許多假說(shuō)來(lái)解釋一些天文現(xiàn)象。然后再根據(jù)新的觀測(cè)結(jié)果，對(duì)原來(lái)的理論進(jìn)行修改或者用新的理論來(lái)代替。這也是天文學(xué)不同于其他許多自然科學(xué)的地方。天文學(xué)的不斷發(fā)展使得人們對(duì)行星以及宇宙中的天體有了更加精確的定義。

天文學(xué)家稱這種由于恒星死亡形成的天體為恒星級(jí)黑洞。一般認(rèn)為，宇宙中的大多數(shù)黑洞是由恒星坍縮形成的。此外，在許多恒星系的中心也有一個(gè)因引力坍縮而形成的超大質(zhì)量黑洞，比如在類星體星系的中心。在宇宙誕生初期可能曾經(jīng)形成過(guò)很多微型黑洞（太初黑洞），這些黑洞的體積很小，質(zhì)量相當(dāng)于一座大山。

黑洞本身不可見(jiàn)，但可以用至少兩種方法檢測(cè)出它的存在。當(dāng)一個(gè)黑洞吸引塵埃、氣體或恒星時(shí)，它的強(qiáng)大引力會(huì)把這些物質(zhì)撕碎成原子微粒，原子微粒會(huì)從黑洞的邊緣沿螺旋線墜向中心，速度會(huì)越來(lái)越快，直至達(dá)到每秒九百多公里。當(dāng)物體被黑洞吞沒(méi)時(shí)，會(huì)因?yàn)榛ハ嗯鲎捕箿囟壬仙綆装偃f(wàn)度，并發(fā)出χ射線和γ射線。在宇宙中，只有黑洞能使物體在密集的軌道上加速到如此高的速度；也只有黑洞才會(huì)以這種方式發(fā)射χ射線和γ射線。任何物質(zhì)或輻射到達(dá)黑洞邊緣，越過(guò)它的視界就永遠(yuǎn)消失了。在黑洞的奇點(diǎn)附近，現(xiàn)有的任何物理定律都是不適用的。黑洞的奇點(diǎn)和我們現(xiàn)已認(rèn)識(shí)的宇宙中的所有物質(zhì)狀態(tài)截然不同。到目前為止，還沒(méi)有任何科學(xué)方法能用來(lái)測(cè)量黑洞?，F(xiàn)在我們說(shuō)找到了一個(gè)黑洞都是通過(guò)間接途徑推算出來(lái)的。

通過(guò)學(xué)習(xí)天文學(xué)基礎(chǔ)這門(mén)課程，我對(duì)天文學(xué)的定義、研究方向、研究領(lǐng)域、研究理論以及矮行星和中子星等重要的天體有了系統(tǒng)的了解。它也豐富了我的知識(shí)體系，拓寬了我的知識(shí)面。我期待天文學(xué)取得更大的進(jìn)展，也期待我國(guó)的科學(xué)事業(yè)的發(fā)展越來(lái)越好。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《基礎(chǔ)天文學(xué)》.

[2]《天文學(xué)教程》.