簡介：第二章天球坐標系,球面三角基礎知識,一、球面上的圓（大圓、小圓）定理任何平面和球面的交線都是正圓。定義通過球心的平面與球面的交線，是直徑最大的圓，叫做大圓。不通過球心的平面與球面的交線，叫小圓。二、球面上兩點的距離三、圓的極大圓的極點通過球心與大圓所在平面相垂的直線與球面的兩個交點。四、球面角五、圓弧與角的度量六、球面三角形,,,,,大圓,小圓,,球面角,球面角兩個大圓在球面上構成的角度ASB以兩大圓交點S為極點的大圓上，與兩大圓的兩交點A,B在球心所張的角度AOB。該兩交點A,B間的大圓弧AB,,,,,,,,A,B,,,,O,,S,§21天球以任意點為球心，任意長為半徑，為研究天體的位置和運動而引進的一個與人們直觀感覺相符的假想圓球。,特點1、與直觀感覺相符的科學抽象2、天體在天球上的位置只反映天體視方向的投影3、天球上任意兩天體的距離用其角距表示4、地面上兩平行方向指向天球同一點5、任意點為球心,§22天球上的基本點圈,1、天極P、P,和天赤道Q、Q,2、天頂Z天底Z,和真地平3、天子午圈、四方點、和卯酉圈4、黃道和黃極5、二分點和二至點6、天極在天球上的位置H北＝Φ,1、天極和天赤道,天極P過天球中心做一與地球自轉軸平行的直線（天軸），它與天球相交的兩點為天極。天赤道QQ’過天球中心做一與天軸垂直的平面（天赤道面），它與天球相交的大圓為天赤道。,2、天頂、天底和真地平,天頂Z過天球中心做一直線與觀測點的鉛垂線平行，交天球于兩點，位于觀測者頭頂?shù)囊稽c稱天頂。天底Z’與天頂相對的另一交點為天底。真地平過天球中心做一與鉛垂線垂直的平面，與天球相交的大圓為真地平。,3、天子午圈、四方點、卯酉圈,天子午圈過天極和天頂?shù)拇髨A。四方點天子午圈與真地平相交的兩點為南北點，（靠近北天極的為北點）天赤道與真地平相交的兩點為東西點。卯酉圈過天頂和東西點所做的大圓弧。,,4、黃道與黃極,黃道過天球中心做一與地球公轉軌道平面平行的平面為黃道面，與天球相交的大圓為黃道。黃極黃道所對應的兩個極點。黃赤交角黃道與赤道的交角。Ε＝2305,5、二分點、二至點,二分點黃道與天赤道的兩個交點。春分點；秋分點二至點黃道上與二分點相距900的另兩個點。夏至點；冬至點,當?shù)氐牡乩砭暥鹊扔诒睒O星的高度,§23天球坐標,一、地平坐標基本點天頂天底基本圈真地平原點南點北點地平高度H由真地平沿過天體的地平經(jīng)圈向天頂、天底量度（00±900）（天頂距ZZ＝900－H方位角A由南點或北點沿真地平順時針度量到過天體的地平經(jīng)圈（00–3600）,二、時角坐標,基本點天極基本圈天赤道原點子午圈與天赤道南邊的交點。赤緯Δ由天赤道沿過天體的赤經(jīng)圈向兩極方向度量（00±900）時角T由原點沿天赤道順時針量至天體所在赤經(jīng)圈（0H–24H）,,三、赤道坐標原點春分點赤緯Δ同上赤經(jīng)Α由春分點沿天赤道逆時針方向量至天體所在赤經(jīng)圈（0H–24H春分點的時角TR＝Α＋T,,,四、黃道坐標,基本點黃極基本圈黃道原點春分點黃緯Β由黃道沿過天體的黃經(jīng)圈向兩邊度量（00±900）黃經(jīng)Λ由春分點沿黃道逆時針量至天體所在黃經(jīng)圈與黃道的交點（00–3600,赤道坐標與黃道坐標,天球坐標系的變換由球面三角的基本知識，我們可以證明天文坐標系之間的換算一、地平坐標與時角坐標的換算設天體的地平坐標為（A、Z）,時角坐標為T,Δ,觀測地點的地理緯度為Φ。對以北天極P、天體X和天頂Z為頂點的球面三角形，如圖所示，由球面三角基本公式，可得出如下?lián)Q算式。,（1）已知天體方位角A和天頂距Z，利用球面三角公式求天體的赤經(jīng)Α和赤緯Δ,SINΔSINΦCOSZCOSΦSINZCOSACOSΔSINTSINZSINACOSΔCOSTSINΦSINZCOSACOSZCOSΦ已知地方區(qū)時（如北京時）可以計算出地方恒星時，由地方恒星時S與時角T的關系式，ΑST，可求出天體的時角T。,（2）已知天體的赤經(jīng)Α和赤緯Δ，求天體的方位角A和天頂距Z（或地平高度）,利用如下球面三角公式即可COSZSINΦSINΔCOSΦCOSΔCOSTSINZSINACOSΔSINTSINZCOSASINΔCOSΦCOSΔSINΦCOS,二、赤道坐標與黃道坐標的換算公式設天體的黃緯為Β，黃經(jīng)為Λ；天體的赤經(jīng)為Α，赤緯為Δ；黃道與赤道的夾角為Ε則黃道坐標與赤道坐標的換算公式,（1）由天體的赤經(jīng)Α、赤緯Δ；黃道與赤道的夾角Ε，求天體黃經(jīng)Λ、黃緯ΒSINΒCOSΕSINΔ–SINΕCOSΔSINΑCOSΒCOSΛCOSΔCOSΑCOSΒSINΛSNIΔSINΕCOSΔCOSΕSINΑ,（2）由天體黃經(jīng)Λ、黃緯Β與黃赤夾角Ε，求赤經(jīng)Α、赤緯Δ，,SINΔCOSΕSINΒSINΕCOSΒSINΛCOSΔCOSΑCOSΒCOSΛCOSΔSINΑSINΒSINΕCOSΒCOSΕSINΛ,,,,在地球赤道地區(qū)看到所有天體都垂直于平面做圓運動,在中緯地區(qū)看到的天體的周日視動,在地球的南、北極地區(qū)看到所有天體都平行于地平圈做圓運動,§14天體的周日視運動,一、不同緯度處的天體視運動1、極區(qū)Δ＝H2、赤道地區(qū)3、中緯度地區(qū),二、永不上升與永不下落天體,1、永不下落天體Δ≥（900－Φ）永不上升天體Δ≤－（900－Φ）2、地理緯度越高，這類天體越多極區(qū)各半；赤道無,,這是北天恒星周日視運動的照片。每條弧線都是一顆恒星穿過夜空的軌跡。圖A的暴光時間約為1小時，圖B約為5小時。,三、天體的中天,1、上中天在天極以南過子午圈。2、下中天在天極以北過子午圈。1、上中天在天頂以南Φ＞Δ；Z＝Φ－Δ在天頂以北Φ＜Δ；Z＝Δ－Φ2、下中天Z＝1800－（Δ＋Φ）∵Z＝（900－Δ）＋（900－Φ）,§15、天體的周年視運動,1、周日視運動地球的自轉→天體的周日視運動→太陽自東向西在周日平行圈上每日運行一周→所有天體的東升西落。,2、周年視運動地球的公轉→天體的周年視運動→太陽自西向東在黃道上每年運行一周→造成四季星空的不同。,,太陽的周年視運動軌黃道運動方向自西向東,當太陽位于春分點時（3、21）?。?HΔ＝00夏至點時（6、22）?。?HΔ＝230、5秋分點時（9、23）Α＝12HΔ＝00冬至點時（12、22）?。?8HΔ＝－230、5,,日期3月21日4月20日5月21日6月22日7月23日8月23日9月23日太陽經(jīng)過白羊座|金牛座|雙子座|巨蟹座|獅子座|室女座日期9月23日10月23日11月22日12月22日1月20日2月18日3月21日太陽經(jīng)過天秤座|天蝎座|人馬座|摩羯座|寶瓶座|雙魚座,黃道十二宮,太陽視運動經(jīng)過的星座春天白羊宮即白羊座,依次為金牛,雙子,巨蟹,獅子,室女,天蝎,人馬,寶瓶,雙魚土洋星占均無道理山羊宮摩羯宮處女宮室女宮射手宮人馬宮,習題,1、北天極的黃經(jīng)和黃緯是（）（，北黃極的赤經(jīng)和赤緯是（）。2、在地球北緯30處，當春分點位于西點時，北點的赤經(jīng)是（），時角是（），赤緯是（），方位角是（），地平高度是（）。3、天子午圈與地平圈的兩個交點是（）（）；天子午圈與卯酉圈的兩個交點是（）（）；天赤道與黃道的兩個交點是（）（）；天赤道與地平圈的兩個交點是（）（）；天球上赤經(jīng)和赤緯皆為零的點是（）；天球上地平高度和赤緯皆為零的點是（）（）。,1、北天極的黃經(jīng)和黃緯是（900）（9002305，北黃極的赤經(jīng)和赤緯是2700（9002305）。,注意此圖的春分點應畫在后面,Ω,,2、在地球北緯30處，當春分點位于西點時，北點的赤經(jīng)是（2700），時角是（1800），赤緯是（600），方位角是（00），地平高度是（00）。,練習,1、織女星Α18H35M在春分點上中天時的時角為____。當織女星的時角為0時春分點的時角為____。SΑ⊙T⊙ΑT2、在北京（Φ400）當織女星（Δ3808）上中天時的地平高度為____。ZΦΔ；3、由于太陽的周年視運動，太陽的赤緯變化在____度至____度之間，太陽的赤經(jīng)變化在____度至____度之間，太陽的黃緯是____。4、在我國某地看到一顆永不下落的恒星，下中天時的高度為200，上中天時的高度500，該星的赤緯為____，觀測地的緯度為____。ΔZΦ5、太陽周日視運動的方向是____，周期為____。太陽周年視運動的方向是____，周期為____,1、北京夏至日太陽中天的高度冬至日呢H⊙90OΦ±Ε,2、9月23日日落1小時后，天狼星的時角等于多少SΑ⊙T⊙ΑT3、一年里哪一天天狼星（?。?H43M）在子夜上中天SΑ⊙T⊙ΑT4、正午測得太陽中心的高度為30O15’，此時太陽Δ⊙＝19O25’。求當?shù)氐牡乩砭暥萙ΦΔ,

簡介：,考點知識診斷,熱點題型探究,難點能力突破,課后作業(yè),

簡介：,,,三角學和與天文學,舒蘭一中一年一班四組,,,,,,,雷格蒙塔努斯（REGIOMONTANUSJOHANNES，14361476）德國數(shù)學家、天文學家。,弗朗索瓦韋達（FRAN?OISVIèTE，1540－1603）現(xiàn)代數(shù)學之父,約翰尼斯開普勒JOHANNSKPLER,15711630,杰出的德國天文學家,第谷布拉赫（TYCHOBRAH15461601），丹麥天文學家和占星學家,萊昂哈德歐拉（LEONHARDEULER，1707年4月15日～1783年9月18日），瑞士數(shù)學家、自然科學家,,,,三角學,研究平面三角形和球面三角形邊角關系的數(shù)學學科。三角學是以研究三角形的邊和角的關系為基礎，應用于測量為目的，同時也研究三角函數(shù)的性質及其應用的一門學科。三角學分為平面三角學與球面三角學。它們都是研究三角形中邊與角之間的關系的學科。平面三角學分為角的度量、三角函數(shù)與反三角函數(shù)、誘導公式、和與差的公式、倍角、半角公式、和差化積與積化和差公式、解三角形等內(nèi)容；球面三角學研究球面上由大圓弧構成的球面三角形的邊與角之間的關系，在天文學、測量學、制圖學、結晶學、儀器學等方面有廣泛的應用。,,,回溯歷史三角學和天天文學,,CHAPTER1古希臘的自然科學家泰勒斯（公元前624年－公元前546年）的理論，可以認為是三角學的萌芽，但歷史上都認為古希臘的天文學家喜帕恰斯是三角學的創(chuàng)始者。,提出了三角學的基礎問題和基本概念，特別是提出了球面三角學的門納勞斯定理；50年后，另一個古希臘學者托勒密（PTOLEMY）著天文學大成，初步發(fā)展了三角學．,,CHAPTER2古希臘門納勞斯（MENELAUSOFALEXANDRIA，公元100年左右）著球面學提出了三角學的基礎問題和基本概念，特別是提出了球面三角學的門納勞斯定理；50年后，另一個古希臘學者托勒密（PTOLEMY）著天文學大成，初步發(fā)展了三角學．,CHAPTER3瓦拉哈米希拉（VARAHAMIHIRA，約505～587年）最早引入正弦概念，并給出最早的正弦表；公元10世紀的一些阿拉伯學者進一步探討了三角學．,,CHAPTER4納西爾?。∟ASIRED－DINALTUSI，1201～1274年）的橫截線原理書開始使三角學脫離天文學，成為純粹數(shù)學的一個獨立分支,,,應用實例一開普勒測量行星軌道半徑,,,,開普勒如何從行星的使人眼花繚亂的視行中推出它們的“真實”軌道只要想到人們永遠不可能看到行星的真實運動，而只能從運動著的地球上看到它們在天空的什么方向，就知道問題困難了。倘使行星所作的是簡單的勻速圓周運動，從地球上看去，還比較容易地察覺這種運動該是怎樣的；可是實際情形比這要復雜得多，而且地球本身同樣是以某種未知方式繞太陽運動。這就使問題變得無比復雜和困難了,,,,,要研究天，最好先懂得地,開普勒用一個絕妙方法把這種雜亂無章的現(xiàn)象理出一個完整清楚的頭緒來。他同哥白尼一樣，敏銳地領悟到，“要研究天，最好先懂得地”，他也把著眼點放在地球上，力圖先摸清地球本身的運動，然后再研究行星的運動。,,,,,在大地測量工作中，常常要測定那些由于某種自然障礙而無法直接到達的目標的距離。假定需要測定A地到對岸塔C的距離，因A、C兩地被大河阻隔，無法直接去測量這段距離的長度。為了解決這個困難，觀測者可在河的這岸另擇一點B，AB的距離是可以直接丈量的。這段經(jīng)過選定的、已知其長度的線段AB，用測量學的術語來說，叫做“基線”?；€確定后，可在它的兩端用測角儀分別測定A、B兩角的大小。于是，在三角形ABC中，已知兩角大小和它們所夾的邊（基線）長，三角形的其他角和邊，就可以計算出來。應用這個簡單方法可以求得無法達到的目標的距離。,,,開普勒要測定地球（在其軌道上）與太陽的距離。在這里，太陽好比是上述例證中的A地，地球則是河對岸的那座塔C。為了布設“基線”，還需要另找一個定點B?？墒牵谛行窍到y(tǒng)里，除了太陽是唯一“靜止”的中心天體外，再也找不出第二個這樣的“定點”。這要由開普勒另行覓取。,,,我們設想在地球軌道平面的某處有一盞明亮的天燈M，它有足夠的明亮度，并且永遠懸掛在那里，以使地球上的觀測者在每年任何日期都能看到它；又假定這燈距太陽比地球還要遠些。如果具備這些條件，它就成了我們所需要的第個定點。太陽與燈的連線就是我們所要布設的“基線”。借助這樣一盞燈，就能用下述辦法來測定地球的軌道。譬如，每年都會有這樣一個時刻，地球（E）正好在太陽（S）和燈（M）的連線上。這時，從地球上來看燈，我們的視線EM就會同SM（太陽～燈）重合，我們可以把后者在天空中的位置（它指向某一恒星）記錄下來。以后，在另一個時刻，地球運行到軌道上的另一位置E，這時它同太陽和那盞燈的位置形成一個三角形SEM。,,,我們設想在地球軌道平面的某處有一盞明亮的天燈M，它有足夠的明亮度，并且永遠懸掛在那里，以使地球上的觀測者在每年任何日期都能看到它；又假定這燈距太陽比地球還要遠些。如果具備這些條件，它就成了我們所需要的第個定點。太陽與燈的連線就是我們所要布設的“基線”。借助這樣一盞燈，就能用下述辦法來測定地球的軌道。譬如，每年都會有這樣一個時刻，地球（E）正好在太陽（S）和燈（M）的連線上。這時，從地球上來看燈，我們的視線EM就會同SM（太陽～燈）重合，我們可以把后者在天空中的位置（它指向某一恒星）記錄下來。以后，在另一個時刻，地球運行到軌道上的另一位置E，這時它同太陽和那盞燈的位置形成一個三角形SEM。,,,,在這個三角形中，SM邊是事先選定的“基線”；E角的大小可以從地球上同時觀測太陽和燈M來確定；S角就是地球向徑（SE“）同基線SM所夾的角，其大小也可以通過對恒星的觀測來確定。有了這些已知條件，便可以得知三角形SEM中SE“的距離，或者說地球E相對于基線SM的位置完全可確定。因此，只要在紙上任意畫一條基線SM，憑著我們觀測到的E和S的角度，就可以作出三角形SEM來。我們可以在一年中經(jīng)常這樣做，每次都會在紙上得到地球E對于那條基線SM的不同位置，并且給它們逐個注上日期，然后把這些點連成曲線。這樣，我們就從經(jīng)驗上確定了地球的軌道。雖然其大小還是相對的，然而卻是“真實”的。,,,應用實例二,,天球坐標系（PS太美了）,,,過觀測者O天球中心的鉛垂線﹐延伸后與天球交于兩點﹐朝上的一點Z稱為天頂﹐朝下的一點Z稱為天底。過天頂Z和天體作一垂直圈﹐它與地平圈交于垂足D點﹐則天體在地平坐標系中的第一坐標就是大圓弧D或極距Z。DH稱為地平緯度﹐又稱地平高度﹐簡稱高度﹔而Z稱為天頂距。地平高度也可以用平面角OD來量度﹐而天頂距也可以用平面角OZ來量度。天球上與地平圈相平行的小圓稱為地平緯圈﹐也稱平行圈。同一地平緯圈上任意點的地平高度都是相同的﹐因此可以稱為等高圈。南點S與垂足D之間的大圓弧SDA﹐是地平坐標系中的第二坐標﹐稱為地平經(jīng)度或天文方位角﹐簡稱方位角。方位角也可以用平面角SOD來量度﹐天文學中習慣從南點起按順時針方向量度。以地平圈為基圈﹑子午圈為主圈﹑南點為主點的坐標系稱為地平坐標系。由于周日視運動﹐天體的地平坐標不斷發(fā)生變化。另一方面﹐對不同的觀測者﹐由于鉛垂線方向的不同﹐就有不同的地平坐標系﹐同一天體也就有不同的地平坐標。這種隨測站而異的性質使記錄天體位置的各種星表不能采用地平坐標系統(tǒng)。,,,地球赤道平面延伸后與天球相交的大圓﹐稱為天赤道。天赤道的幾何極稱為天極。天赤道是赤道坐標系中的基圈﹐北天極P是赤道坐標系的極,在研究太陽系內(nèi)各種天體的運動情況時﹐要用另一種天球坐標系﹐即黃道坐標系。,,,地平坐標系和赤道坐標系之間的關系可根據(jù)圖2的球面三角PZ用球面三角的公式來表示﹕COSZSINSINCOSCOSCOST﹐SINΑSINZCOSSINT﹐COSΑSINCOSSINSINCOSCOST﹐式中Z為天體的天頂距﹔90°－PZ為測站的地理緯度。,,,三維極坐標系統(tǒng)是在二維球面坐標系的基礎上增加一條向徑R構成的﹐向徑是坐標原點到所研究的天體的線距離。人造衛(wèi)星的空間位置可以用它的赤經(jīng)﹑赤緯和向徑唯一地加以確定﹐因相應的二維球面坐標系的不同﹐所以又有三維赤道球坐標和三維黃道球坐標等不同的球坐標系統(tǒng)。,,,,三維直角坐標系又稱為空間直角坐標系。在通常情況下﹐為便于與相應的球坐標系進行坐標轉換﹐空間直角坐標系OXYZ的OZ軸取球面坐標系的極點所在的方向﹐OX軸取主點所在的方向﹐OXY平面與基圈相重合﹐而OXZ平面與主圈相重合。這時﹐空間坐標與相應的二維球坐標或三維球坐標之間有最簡單的關系。另外﹐對應于不同的二維球面坐標系﹐也可以有不同的空間直角坐標系﹐如赤道直角坐標系﹑黃道直角坐標系等。,,,空間坐標系的轉換包括﹕對應于同一球面坐標系統(tǒng)的空間直角坐標系和空間球坐標系之間的轉換﹔不同空間直角坐標系之間的轉換﹔對應于不同的二維球面坐標系的空間直角坐標和空間球坐標之間的轉換﹔原點不同如地心﹑日心等的坐標轉換。相對坐標系在研究鄰近天體的相對位置及其運動狀態(tài)時﹐往往要使用相對坐標系﹐它又稱為微分坐標系。用相對坐標系研究的不是天體在天球上的具體位置﹐而是一個天體相對于附近另一個天體的相對位置。以赤道坐標系為例﹐兩個天體SΑ﹐和SΑ﹐之間的相對關系Α?。INPSEC﹐－COSP。稱SINP﹐COSP為天體S相對于天體S的直角坐標。這里﹐兩天體之間的球面距離為一小量﹐﹑和均以角秒為單位。SSP為一窄球面三角形。,,,ONLYTWOTHINGSAREINFINITE–THEUNIVERSEANDHUMANSTUPIDITY,ANDIMNOTSUREABOUTTHEFORMERALBERTEINSTEIN,,,,,

簡介：,,,,,,,,,,,,,,,,,,1已知下面的哪組數(shù)據(jù)，可以算出地球的質量M（引力常量G為已知）（）A月球繞地球運行的周期T1及月球到地球中心的距離R1B地球繞太陽運行周期T2及地球到太陽中心的距離R2C地球繞太陽運行的速度V3及地球到太陽中心的距離R3D地球表面的重力加速度G及地球到太陽中心的距離R4,【解析】選A計算地球的質量有兩種方法①以地球為中心星體，已知地球的行星或衛(wèi)星的有關量B、C均以太陽為中心星體，只能求太陽的質量，B、C錯誤由得A正確②已知地球表面的重力加速度和地球半徑，由得但D中R4不是地球半徑，D錯誤,2（2010全國高考Ⅱ）已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍若某行星的平均密度為地球平均密度的一半，它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的25倍，則該行星的自轉周期約為（）A．6小時B12小時C24小時D36小時,【解析】選B根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律有而MΡΠR3，解得地球的同步衛(wèi)星的周期為T124小時，軌道半徑為R17R1，密度為Ρ1某行星的同步衛(wèi)星周期為T2，軌道半徑為R235R2，密度Ρ2Ρ1解得T212小時，故正確答案為B,3地球表面的重力加速度為G，地球半徑為R，萬有引力常量為G，則地球的平均密度為（）ABCD,【解析】選A在地球表面處有①地球的平均密度②解①②式得A正確,4（2010德州高一檢測）假設火星和地球都是球體，火星的質量M火與地球的質量M地之比M火/M地P,火星的半徑與地球的半徑之比R火/R地Q，求它們表面處的重力加速度之比,【解析】在火星表面有MG火在地球表面有MG地兩式相比得答案P/Q2,【典例1】（2010南京高一檢測）在某行星上，宇航員用彈簧秤稱得質量為M的砝碼重力為F，乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行，測得其環(huán)繞周期為T，根據(jù)這些數(shù)據(jù)求該星球的質量,【思路點撥】解答該題應把握以下兩點,【自主解答】設行星的質量為M，半徑為R，表面的重力加速度為G,由萬有引力定律得FMG①飛船沿星球表面做勻速圓周運動由牛頓第二定律得②解①②式得,【互動探究】由例題中這些數(shù)據(jù)求該星球的平均密度【解析】飛船在星球表面做勻速圓周運動由牛頓第二定律得①星球的平均密度②解①②式得答案,【典例2】（2009江蘇高考）英國新科學家（NEWSCIENTIST）雜志評選出了2008年度世界8項科學之最，在XTEJ1650500雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中若某黑洞的半徑R約45KM，質量M和半徑R的關系滿足（其中C為光速，G為引力常量），則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級為A108M/S2B1010M/S2C1012M/S2D1014M/S2,【思路點撥】根據(jù)黃金代換式可得到代入已知關系可求得G【標準解答】選C設黑洞表面重力加速度為G,由萬有引力定律可得又有聯(lián)立得選項C正確,【變式訓練】據(jù)報道，最近在太陽系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星，其質量約為地球質量的64倍，一個在地球表面重量為600N的人在這個行星表面的重量將變?yōu)?60N由此可推知，該行星的半徑與地球半徑之比約為（）A05B2C32D4,【解析】選B設地球質量為M，“宜居”行星的質量為M，則M64M設人的質量為M′,地球的半徑為R，“宜居”行星的半徑為R，由星球表面的重力近似等于萬有引力，得M′G地M′G星又M′G地600N，M′G星960N由以上式子解得B項正確,【典例3】已知地球半徑R64106M,地面附近重力加速度G98M/S2,計算在距離地面高為H20106M的圓形軌道上的衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度V和周期T,【思路點撥】解答本題可按以下思路進行分析,【標準解答】,【變式訓練】（2010黃岡高一檢測）太陽半徑為R′，平均密度為Ρ′，地球半徑和平均密度分別為R和Ρ,地球表面附近的重力加速度G0，則太陽表面附近的重力加速度G′（）ABCD,【解析】選C在星球表面處物體的萬有引力等于重力，則MG0①平均密度②解①②式得同理可得故C正確,【典例4】天文學家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質量已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為R，試推算這個雙星系統(tǒng)的總質量（引力常量為G）,【思路點撥】解答本題應把握以下三點,【標準解答】設兩顆恒星的質量分別為M1、M2，做圓周運動的半徑分別為R1、R2，角速度分別是Ω1,Ω2根據(jù)題意有Ω1Ω2①R1R2R②根據(jù)萬有引力定律和牛頓運動定律，有M1Ω12R1③M2Ω22R2④,聯(lián)立以上各式解得⑤根據(jù)角速度與周期的關系知Ω1Ω2⑥聯(lián)立③⑤⑥式解得M1M2答案,1（2009重慶高考）據(jù)報道，“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行器的圓形工作軌道距月球表面分別約為200KM和100KM，運行速率分別為V1和V2那么,V1和V2的比值為（月球半徑取1700KM）（）ABCD,【解析】選C根據(jù)衛(wèi)星運動的向心力由萬有引力提供，有那么衛(wèi)星的線速度跟其軌道半徑的平方根成反比，則有C正確,2（2010福建高考）火星探測項目是我國繼神舟載人航天工程、嫦娥探月工程之后又一個重大太空探索項目假設火星探測器在火星表面附近圓形軌道運行周期為T1，神舟飛船在地球表面附近圓形軌道運行周期為T2，火星質量與地球質量之比為P，火星半徑與地球半徑之比為Q，則T1、T2之比為（）ABCD,【解析】選D設中心天體的質量為M，半徑為R，當航天器在星球表面飛行時，由得因此有故選D,3（2010汕頭高一檢測）已知地球的質量為M，月球的質量為M，月球繞地球運行的軌道半徑為R，周期為T，萬有引力常量為G，則月球繞地球運轉軌道處的重力加速度大小等于（）ABCD,【解析】選B、D對月球由牛頓第二定律得解得故B、D正確,4（2010重慶高考）月球與地球質量之比約為1∶80,有研究者認為月球和地球可視為一個由兩質點構成的雙星系統(tǒng),它們都圍繞月地連線上某點O做勻速圓周運動據(jù)此觀點,可知月球與地球繞O點運動的線速度大小之比約為（）A1∶6400B1∶80C80∶1D6400∶1,【解析】選C月球和地球繞O做勻速圓周運動,它們之間的萬有引力提供各自的向心力,則地球和月球的向心力相等且月球和地球和O始終共線,說明月球和地球有相同的角速度和周期因此有MΩ2RMΩ2R,所以線速度和質量成反比,正確答案為C,5（2010嘉興高一檢測）已知地球半徑為64106M，又知月球繞地球運動可近似看做勻速圓周運動，則可估算月球到地心的距離約為多少（結果保留一位有效數(shù)字）,【解析】月球圍繞地球做勻速圓周運動由牛頓第二定律得①在地球表面處的物體有②解①②式得答案4108M,1（4分）有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面處的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，則該星球的質量是地球質量的（）AB4倍C16倍D64倍,【解析】選D由表面重力等于萬有引力得可以知道G∝R，即該星體半徑是地球半徑的4倍，所以由MΡΠR3可知星體質量是地球質量的64倍,2（4分）下列說法正確的是（）A海王星是人們直接應用萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的B天王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的C海王星是人們經(jīng)過長期的太空觀測而發(fā)現(xiàn)的D天王星的運行軌道與由萬有引力定律計算的軌道存在偏差，其原因是天王星受到軌道外的行星的引力作用，由此，人們發(fā)現(xiàn)了海王星,【解析】選D由行星的發(fā)現(xiàn)歷史可知，天王星并不是根據(jù)萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的；海王星不是通過觀測發(fā)現(xiàn)，也不是直接由萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的，而是人們發(fā)現(xiàn)天王星的實際軌道與理論軌道存在偏差，然后運用萬有引力定律計算出“新”星的軌道，從而發(fā)現(xiàn)了海王星由此可知，A、B、C錯誤，D正確,3（4分）在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一說法叫做“宇宙膨脹學說”，宇宙是由一個大爆炸的火球開始形成的，大爆炸后各星球以不同的速度向外運動，這種學說認為萬有引力常數(shù)G在緩慢地減小，根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽系中的地球的公轉情況與現(xiàn)在相比（）A公轉半徑R較大B公轉周期T較小C公轉速率較大D公轉角速度Ω較小,【解析】選B、C各星球以不同速度向外運動，公轉半徑變大，A錯誤；萬有引力提供地球做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得解得由于G變小，R變大，所以V變小，Ω變小，T變大，B、C正確，D錯誤,4（4分）假設太陽系中天體的密度不變,天體直徑和天體之間距離都縮小到原來的一半,地球繞太陽公轉近似為勻速圓周運動,則下列物理量變化正確的是（）A地球的向心力變?yōu)榭s小前的一半B地球的向心力變?yōu)榭s小前的C地球繞太陽公轉周期與縮小前的相同D地球繞太陽公轉周期變?yōu)榭s小前的一半,【解析】,5（2010昆明高一檢測）（8分）把地球繞太陽公轉看做是勻速圓周運動，平均半徑為151011M，已知引力常量為G6671011NM2/KG2，可估算出太陽的質量大約是多少千克（結果取一位有效數(shù)字）,【解析】地球繞太陽運轉周期T365天365243600S315107S由牛頓第二定律得解得答案21030KG,6（2009全國高考）（4分）天文學家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星這顆行星的體積是地球的47倍，質量是地球的25倍已知某一近地衛(wèi)星繞地球運動的周期約為14小時，引力常量G6671011NM2/KG2，由此估算該行星的平均密度約為（）A18103KG/M3B56103KG/M3C11104KG/M3D29104KG/M3,【解析】選D近地衛(wèi)星繞地球做圓周運動時，所受萬有引力充當其做圓周運動的向心力，即由密度、質量和體積關系MΡΠR3解兩式得Ρ≈560103KG/M3由已知條件可知該行星密度是地球密度的倍，即Ρ560103KG/M3≈29104KG/M3，D項正確,,7（10分）如果在一個星球上，宇航員為了估測星球的平均密度，設計了一個簡單的實驗他先利用手表，記下一晝夜的時間T；然后，用彈簧秤測一個砝碼的重力，發(fā)現(xiàn)在赤道上的重力為兩極的90試寫出該星球平均密度的估算表達式,【解析】設星球的質量為M，半徑為R，表面重力加速度為G′，平均密度為Ρ,砝碼的質量為M砝碼在赤道上失重19010,表明在赤道上隨星球自轉做圓周運動的向心力為FNΔF01MG′而一晝夜的時間T就是星球的自轉周期根據(jù)牛頓第二定律，有01MG′M（）2R根據(jù)萬有引力定律，星球表面的重力加速度為,所以，星球平均密度的估算表達式為答案,8（2010天津高一檢測）（12分）兩顆靠得很近的恒星，必須各以一定的速率繞它們連線上某一點轉動，才不至于由于萬有引力的作用而將它們吸引到一起已知這兩顆恒星的質量為M1、M2，相距L，求這兩顆恒星的轉動周期,【解析】由萬有引力定律和向心力公式來求即可M1、M2做勻速圓周運動的半徑分別為R1、R2,它們的向心力是由它們之間的萬有引力提供，所以①②R1R2L③,答案,1天文學家發(fā)現(xiàn)某恒星周圍有一顆行星在圓形軌道上繞其運動,并測出了行星的軌道半徑和運行周期,由此可推算出（）A行星的質量B行星的半徑C恒星的質量D恒星的半徑【解析】選C本題考查天體運動中求中心天體質量的問題,根據(jù)萬有引力提供向心力M可求（恒星）,故只有C正確,2若地球繞太陽公轉周期及公轉軌道半徑分別為T和R，月球繞地球公轉周期和公轉軌道半徑分別為T和R，則太陽質量與地球質量之比為（）ABCD,【解析】選A無論地球繞太陽公轉，還是月球繞地球運轉，統(tǒng)一的公式為即M∝所以A正確,3若人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,則下列說法正確的是（）A衛(wèi)星的軌道半徑越大,它的運行速度越大B衛(wèi)星的軌道半徑越大,它的運行速度越小C衛(wèi)星的質量一定時,軌道半徑越大,它需要的向心力越大D衛(wèi)星的質量一定時,軌道半徑越大,它需要的向心力越小,【解析】選B、D人造衛(wèi)星做勻速圓周運動是由萬有引力提供向心力,則由得可知選項B、D是正確的,4（2009海南高考）近地人造衛(wèi)星1和2繞地球做勻速圓周運動的周期分別為T1和T2,設在衛(wèi)星1、衛(wèi)星2各自所在的高度上的重力加速度大小分別為G1、G2,則（）ABCD,【解析】選B衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動,由萬有引力提供向心力有可得為常數(shù)，由重力等于萬有引力聯(lián)立解得則G與成反比,5如圖所示，有A、B兩顆行星繞同一顆恒星M做圓周運動，旋轉方向相同，A行星的周期為T1，B行星的周期為T2，在某一時刻兩行星相距最近，則（）A經(jīng)過時間TT1T2,兩行星再次相距最近B經(jīng)過時間兩行星再次相距最近C經(jīng)過時間兩行星相距最遠D經(jīng)過時間兩行星相距最遠,【解析】選B、D緊扣運動的等時性及兩行星轉過的角度之差展開分析方法一單位時間內(nèi)兩行星轉過的角度之差為ΔΔΩ1Ω2當兩星再次相遇時，轉過角度之差為2Π，所需時間T為兩行星相距最遠時，轉過角度之差為Π，所需時間T為選項B、D正確,方法二設TS后兩行星相遇，B行星轉過N周，A行星轉過（N1）周，則NT2（N1）T1T,解得當兩行星相距最遠時，可得NT2（N）T1T得,6已知引力常量G，地球半徑為R，月球和地球之間的距離R，地球同步衛(wèi)星距地面的高度H，月球繞地球的運轉周期T1，地球的自轉周期T2，地球表面的重力加速度G，某同學根據(jù)以上條件，提出一種估算地球質量M的方法同步衛(wèi)星繞地心做圓周運動，由得（1）請判斷上面的結果是否正確，并說明理由如不正確，請給出正確的解法和結果（2）請根據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質量的方法并解得結果,【解析】答案,本部分內(nèi)容講解結束,

簡介：2018級天文學天文學碩博連讀生碩博連讀生培養(yǎng)方案培養(yǎng)方案一、學科簡介一、學科簡介本學科博士點依托上海交通大學物理與天文學院天文系（2017年4月成立，前身為2012年成立的天文與天體物理研究中心），吸引了一批具有國際視野的優(yōu)秀天文學家相繼加盟。本學科現(xiàn)有專職教學科研人員14名，其中中國科學院院士1名、教育部“長江學者”特聘教授2名、國家杰出青年基金獲得者5名、科技部973項目首席科學家2名、國家“萬人計劃”領軍人才2名、國家“青年千人計劃”專家2名、基金委創(chuàng)新研究群體1個。本學科目前擁有觀測宇宙學、多波段觀測、引力理論、星系形成等多個研究方向。近五年來，天文學科承擔的科研項目共計36項，項目連續(xù)增長，5年科研經(jīng)費到賬總金額達4460萬元。其中包括973項目3項、國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體1項、重點項目4項；其他省部級項目共計16項。這些平臺資源極大地推動了一流人才隊伍建設和創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)，有效促進了天文系和天文學科建設，支持天文學科不斷產(chǎn)生有國際影響的重要成果。20132017年期間，天文學科在各類期刊發(fā)表學術論文137篇，以第一作者或通訊作者發(fā)表論文66篇。在國際頂級期刊THEASTROPHYSICALJOURNAL發(fā)表論文61篇。二、培養(yǎng)目標二、培養(yǎng)目標學位獲得者應掌握堅實寬廣的基礎理論和系統(tǒng)深入的專門知識，了解本學科的現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)和國際學術研究的前沿。具有很好的科學思維方法和分析解決問題的能力，較強的適應能力和及時獲取新知識的能力，善于發(fā)現(xiàn)科技前沿的重要課題。能開展具有較高學術意義或實用價值的科研工作，并有一定的創(chuàng)新能力和成果。能較熟練地掌握一門外國語，具有一定的寫作能力和進行國際交流的能力。同時具有較強的獨立工作能力和領導科研項目的能力以及善于與不同背景、不同知識面的人合作的能力。三、學習年限三、學習年限碩博連讀生學習年限為34年。粒子與核宇宙學3春否學術報告會2春秋必修否助教教學實習2春秋必修否五、學術論文要求五、學術論文要求博士研究生應達到學校和物理與天文學院規(guī)定的學術論文發(fā)表要求以第一作者身份且交大物理與天文學院為其第一單位，在B類（或以上）期刊上發(fā)表原創(chuàng)性論文，上述論文的數(shù)目達到兩篇或者其影響因子總和達到6。其中，B類期刊為上海交通大學規(guī)定的或者物理與天文學院針對相關新建學科特點所調(diào)整的期刊。此標準只是最低標準，各導師可以在此基礎上根據(jù)不同領域的具體情況設定更高的標準，須達到導師制定的標準才能畢業(yè)。（上述要求如有變化，按院系出臺的新規(guī)定執(zhí)行）六、學位論文要求六、學位論文要求碩博連讀生的資格考試一般應在第三學期完成，學位論文開題工作應在第四學期完成，攻讀博士學位期間應參加國際學術會議做口頭報告或展板一次（如有特殊情況無法完成，需向院學位委員會提出情況說明并獲批準）。學位論文的撰寫應符合學校關于學位論文的選題與綜述的要求、規(guī)范性要求和成果創(chuàng)新性要求。論文一般應以中文書寫并按照學校規(guī)定的格式打?。▍㈤喩虾＝煌ù髮W博士、碩士學位論文撰寫要求）。如有特殊情況（例如論文被指定參加國際專家評審，或該研究生不具有中文寫作能力）需要用英文寫作，則需要向系學位委員會申請并獲批準，上報研究生院備案。滿足學術論文發(fā)表要求，完成學位論文后，還需預答辯、檢測重復率、論文評審等環(huán)節(jié)均通過，方能申請答辯。

簡介：2018級榮譽計劃榮譽計劃天文學天文學直博生直博生培養(yǎng)方案培養(yǎng)方案一、學科簡介一、學科簡介本學科博士點依托上海交通大學物理與天文學院天文系（2017年4月成立，前身為2012年成立的天文與天體物理研究中心），吸引了一批具有國際視野的優(yōu)秀天文學家相繼加盟。本學科現(xiàn)有專職教學科研人員14名，其中中國科學院院士1名、教育部“長江學者”特聘教授2名、國家杰出青年基金獲得者5名、科技部973項目首席科學家2名、國家“萬人計劃”領軍人才2名、國家“青年千人計劃”專家2名、基金委創(chuàng)新研究群體1個。本學科目前擁有觀測宇宙學、多波段觀測、引力理論、星系形成等多個研究方向。近五年來，天文學科承擔的科研項目共計36項，項目連續(xù)增長，5年科研經(jīng)費到賬總金額達4460萬元。其中包括973項目3項、國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體1項、重點項目4項；其他省部級項目共計16項。這些平臺資源極大地推動了一流人才隊伍建設和創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)，有效促進了天文系和天文學科建設，支持天文學科不斷產(chǎn)生有國際影響的重要成果。20132017年期間，天文學科在各類期刊發(fā)表學術論文137篇，以第一作者或通訊作者發(fā)表論文66篇。在國際頂級期刊THEASTROPHYSICALJOURNAL發(fā)表論文61篇。二、培養(yǎng)目標二、培養(yǎng)目標上海交通大學實施博士生教育“致遠榮譽計劃”（簡稱“榮譽計劃”），旨在培養(yǎng)一批具有寬闊視野、科學精神、創(chuàng)新能力與社會責任感的未來科學和工程技術領軍人才，推動博士生創(chuàng)新培養(yǎng)體系建設。學位獲得者應掌握堅實寬廣的基礎理論和系統(tǒng)深入的專門知識，了解本學科的現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)和國際學術研究的前沿。具有很好的科學思維方法和分析解決問題的能力，較強的適應能力和及時獲取新知識的能力，善于發(fā)現(xiàn)科技前沿的重要課題。能開展具有較高學術意義或實用價值的科研工作，并有一定的創(chuàng)新能力和成果。能較熟練地掌握一門外國語，具有一定的寫作能力和進行國際交流的能力。同時具有較強的獨立工作能力和領導科研項目的能力以及善于與不同背景、不同知識面的人合作的能力。三、學習年限三、學習年限宇宙學前沿課題討論2秋否引力理論前沿課題討論2秋否天體物理前沿課題討論2春否專業(yè)前沿課黑洞物理前沿課題討論2春否高等量子力學3秋否2019級起開設研究生量子力學物理學的數(shù)學和數(shù)值方法（Ⅰ）3秋否物理學的數(shù)學和數(shù)值方法（Ⅱ）3春否等離子體物理3秋否原子分子光譜學3春否天體物理導論4春否彎曲時空場論3秋否大尺度結構及星系形成3秋否天體物理中的輻射機制3春否黑洞物理學4春否理論宇宙學3春否粒子與核宇宙學3春否學術報告會2春秋必修否助教教學培訓2春秋碩士階段必修否專業(yè)選修課助教教學實習2春秋博士階段必修否五、雙導師制聯(lián)合培養(yǎng)五、雙導師制聯(lián)合培養(yǎng)榮譽計劃學生入學后，實行由一名校內(nèi)導師和一名海外知名學者組成的導師組聯(lián)合培養(yǎng)。導師組的校內(nèi)導師和校外導師應共同指導榮譽計劃學生制定培養(yǎng)計劃，并對培養(yǎng)計劃的可行性負有同等責任。導師組應充分了解學生課程的學習情況，并參與相關的教學活動，以保證學生的培養(yǎng)計劃具有國際化和前沿性。榮譽計劃博士生在通過資格考試后，必須到海外進行12年的聯(lián)合培養(yǎng)，學校對其在聯(lián)合培養(yǎng)期間實行獎學金資助。博士生只有通過

簡介：本科畢業(yè)設計（論文）本科畢業(yè)設計（論文）20122012屆題目目關于中國古代數(shù)理天文學之成就歷法的基礎研究THEBASICRESEARCHABOUTTHECALENDARTHEACHIEVEMENTOFMATHEMATICALASTRONOMYINANCIENTCHINESE學院院數(shù)理信息工程學院專業(yè)業(yè)物理學（師范類）學生姓名學生姓名學號學號指導教師指導教師職稱職稱完成時間完成時間20122012年4月1515日成績績正文關于中國古代數(shù)理天文學之成就歷法的基礎研究1關于中國古代數(shù)理天文學之成就關于中國古代數(shù)理天文學之成就歷法的基礎研究歷法的基礎研究摘要摘要中國傳統(tǒng)歷法除了年月日時的安排外，還要計算日月交食和行星運動等數(shù)理天文學所研究的主要內(nèi)容，所以本文章主要從中國古代天文學的起源宇宙學說的分類進行解說，進而為數(shù)理天文學成就歷法的分析打下基礎。中國古代歷法的中心課題可以歸結為兩個原理和數(shù)據(jù)。原理是指日、月、五星運動規(guī)律在歷法中得到的反映；數(shù)據(jù)是指歷法對日、月、五星運動的數(shù)值描述。并對中國古代歷法作縱向考察，按時間順序將其大致分為了三個階段進行分析研究。關鍵詞關鍵詞中國古代數(shù)理天文學；歷法；太陽；月球；地球；行星

簡介：天文學發(fā)展,第1講天文學發(fā)展史第2講光與天文望遠鏡第3講天體的視運動,第1講天文學發(fā)展史,本講內(nèi)容,引言中國古代天文學成就（簡介）古希臘天文學天文學的發(fā)展期哥白尼、第谷、開普勒和伽利略牛頓的萬有引力定律愛因斯坦的相對論,星座（星宿、星宮）赤道坐標系太陽黑子公元前140年，歐洲（807年）日食約4000年前，650次（春秋戰(zhàn)國元末1368年）彗星、流星和隕石新星和超新星古代天文研究古代天文儀器張衡、祖沖之、一行、沈括、郭守敬等,1。古希臘的地球中心說,從亞里斯多德到托勒密的地球中心學說古希臘人首先采用觀測和模型解釋宇宙內(nèi)在的邏輯性和系統(tǒng)性大約2000年,畢達哥拉斯的宇宙觀,PYTHAGOREAN（569475BC）總結出關于天體運動的3個常識同心圓軌道行星、太陽、月亮和恒星都在完美的同心圓軌道上運動勻速圓周運動行星、太陽、月亮和恒星都在作勻速圓周運動地球中心地球處于所有天體運動的正中心,行星的運動難題,相對于背景恒星，行星為什么是“流浪漢”（需數(shù)月觀測）順行向東逆行向西逆行時行星變亮,在地球為行星運動靜止中心的錯誤思想指引下，古希臘人對行星的運動做出了幾何解釋，特別是“詭異”的逆行和亮度變化,科學鼻祖亞里斯多德,ARISTOTLE384322BC可能是歷史上對多個學科（科學，神學，哲學等等）最具影響力的人物他的思想不可挑戰(zhàn)長達幾乎2000年之久，直到,亞里斯多德地球中心學說,天體鑲嵌在55個轉動速度不同的同心水晶球層上，每個球層作勻速圓周運動，地球處于中心“原動力”使最外層天球勻速轉動，并一層一層向內(nèi)傳遞，導致所有天體的轉動,不能解釋行星的逆行和亮度變化,本輪EPICYCLES解釋行星逆行與變亮,行星不是固定在同心球層（均輪）上，而是固定在本輪上，但是本輪固定在同心球層上本輪中心和本輪即行星均沿同一方向作勻速圓周運動,本輪,均輪,需要多個本輪,在某些情況下，本輪套本輪實際模型本輪中心作勻速圓周運動，但不圍繞均輪的中心，其圍繞中心偏離均輪的中心,PTOLEMY‘SGEOCENTRICUNIVERSE托勒密的地球中心學說,提出完備的以地球為中心的宇宙論解釋行星的逆行和亮度變化，且依然維持所有天體的運動都是勻速圓周運動天體是完美的，內(nèi)稟特征（如亮度）不變地球是宇宙的中心,PTOLEMY85165CE,行星皆以本輪的軌跡運動，而本輪中心依附均輪的大正圓繞地球轉動水星、金星的本輪中心和地球及太陽的中心永遠連成一條直線?水星、金星與太陽幾乎同升同落，但不能解釋金星的圓缺眾星則依附在一個最外層的大天球上,本輪,西方思想停滯的中世紀,托勒密于公元150年在長達13卷名為ALMAGESTTHEGREATEST天文學大成/至大論）的巨著中發(fā)表了他的地球中心說這個理論所預測的行星位置和實際位置的誤差在數(shù)度之內(nèi)，因此主宰西方世界約1500年之久阿拉伯伊斯蘭文明興起,2。天文學的發(fā)展期,哥白尼太陽中心說，發(fā)展的起點（首次揭示真實）第谷（布拉赫）杰出的觀測開普勒行星運動定律；理論直覺伽利略“首次”使用望遠鏡觀測天空1609，他的天文與物理發(fā)現(xiàn)徹底顛覆了古希臘學說,COPERNICUS’SHELIOCENTRICUNIVERSE哥白尼的太陽中心學說,,NICOLAICOPERNICUS14731543POLAND,對行星運動的簡單解釋,逆行小軌道行星（地球）比大軌道行星（火星）繞日公轉得更快亮度變化行星到地球的距離在變化,哥白尼學說的意義,亞里斯多德體系的3個主要錯誤觀點1。中心；2。運動；3。物質哥白尼挑戰(zhàn)了1，但沒有挑戰(zhàn)2，且隱含了3革命掉地球是太陽系的中心但仍假設勻速圓周運動（行星軌道實際上是橢圓）仍不能解釋行星運動的細節(jié)?需要本輪，但與托勒密體系相比，因為太陽在中心，所以大多數(shù)情形只需很少的本輪由于托勒密體系是教堂根深蒂固的教條，而且日心說預測天體運動的準確性和地心說不相上下，所以并不為當時的人普遍接受。但拉開了現(xiàn)代天文學發(fā)展的序幕，開普勒、伽利略以及牛頓的工作徹底摧毀了亞里斯多德思想體系,薩摩斯島的亞利斯塔克,SAMOS薩摩斯島的ARISTARCHUS亞利斯塔克，310230BC）早在哥白尼之前就提出了太陽中心說由于觀測不支持地球在運動，他的模型當時是不被接受的，直到哥白尼再次提出了太陽中心說,URANIBURG,第谷布拉赫TYCHOBRAHE15461601的杰出觀測,丹麥貴族、受寵天文堡、煉金屬士失寵，1588，布拉格，與開普勒（因戰(zhàn)爭）偉大會晤禮節(jié),第谷布拉赫的重要天文貢獻,在望遠鏡發(fā)明之前，做了最好的天文儀器和最精確的觀測對行星特別是火星的觀測為開普勒建立正確的太陽系模型提供了至關重要的數(shù)據(jù)1572發(fā)現(xiàn)一顆超新星，現(xiàn)為第谷超新星（遺跡）1577發(fā)現(xiàn)一顆彗星恒星視差不能很好理解自己所得觀測數(shù)據(jù)的意義曾提出流行一時的太陽系模型地球為中心，太陽繞地球轉，但行星繞太陽轉,開普勒JOHANNESKEPLER15711630行星運動定律（理論直覺）,生于德國，貧困多病，聰明，獎學金，路德教會任職；學習哥白尼學說為逃避30年戰(zhàn)爭，移居布拉格，成為布拉赫的助手利用完備的火星數(shù)據(jù)，于1605發(fā)現(xiàn)行星運動定律（1609發(fā)表）開普勒式望遠鏡,開普勒第一定律軌道形狀,所有行星皆以橢圓軌道環(huán)繞太陽運行，而太陽位于橢圓的一個焦點上,在地球繞太陽公轉過程中，日地距離連續(xù)變化,PERIHELION近日點APHELION遠日點,開普勒第二定律行星速度,行星和太陽的（假想）連線在相同的時間內(nèi)掃過相等的面積?行星越接近太陽則運行速度越快,近日點，運動最快遠日點，運動最慢,開普勒第三定律軌道周期,行星公轉周期的平方和其到太陽的平均距離的立方成正比公轉周期2常數(shù)X平均距離3公式中的常數(shù)適用于行星以及一切環(huán)繞太陽運動的人造或天然物體,P2R3公轉周期平方之比等于半長軸立方之比軌道半長軸越大，則公轉周期越大距太陽最近的水星繞太陽一周僅需88天冥王星公轉周期248年,,土星木星火星地球金星水星,開普勒猜測太陽對行星的磁吸引開普勒三定律適用于由于引力而造成的繞任何物體轉動的任何物體的軌道運動,伽利略望遠鏡與運動學定律,GALILEOGALILEI15641642,意大利天文學家與物理學家（現(xiàn)代天文學和物理學之父。愛因斯坦如是說）提供了證明哥白尼學說至關重要的天文觀測奠定了正確理解物體在地球表面運動的動力學和引力的基礎,望遠鏡不是伽利略發(fā)明的，荷蘭商人發(fā)明了望遠鏡伽利略是“第一個”1609年使用望遠鏡觀測天空的人，首次利用儀器增強人類的天文觀測能力,伽利略與望遠鏡,伽利略的主要天文發(fā)現(xiàn),月球上有山脈地形，有隕坑，命名環(huán)形山太陽黑子，且運動?太陽自轉這兩個發(fā)現(xiàn)證明天空并非完美繞木星旋轉的4顆衛(wèi)星（現(xiàn)稱為伽利略衛(wèi)星），表明宇宙有其它“中心”，地球不是唯一的轉動中心金星亦有盈虧（月相），證明它必繞太陽運行，而不是本輪。因此支持哥白尼體系，否定托勒密體系,伽利略的落體實驗,距離與時間的平方成正比著名的比薩斜塔實驗可能是不真實的?？梢钥隙ǖ氖琴だ岳斫饬似渲械脑?，可能作了類似的斜面實驗來理解物體的運動定律引力產(chǎn)生的加速度與物體的質量無關是牛頓引力理論的基礎,慣性概念,對物理學的最大貢獻也許是關于慣性的概念除非施加外力，運動物體具有的慣性使它保持原有的運動狀態(tài)慣性概念是牛頓定律的基石，其本身成為牛頓第一定律,伽利略晚年被迫公開放棄哥白尼觀點,哥白尼和開普勒沒有真正引起教會的重視伽利略挑戰(zhàn)了教堂的權威（亞里斯多德的宇宙觀）。宗教裁判所定罪為“研究科學”，被終身監(jiān)禁（10年）?！爱吘沟厍蜻€在轉動”真理與權威沖突的一個悲劇,3。牛頓的引力理論SIRISAACNEWTON16421727,最偉大的科學家之一，25歲前完成主要科學貢獻微積分用數(shù)學描述物理運動學三定律萬有引力定律光的微粒理論制造第一個反射式光學望遠鏡自然哲學的數(shù)學原理教授，神學家，煉金屬士，造幣廠長，皇家學會主席，議員,劍橋大學的三一學院,牛頓運動學三定律,慣性定律FMA作用力與反作用力,,萬有引力定律和蘋果的故事,月球,,萬有引力定律,萬物皆有吸引萬有引力常數(shù)很小，當物體質量很小時，它們之間的引力便微不足道看不到日常物體的相互吸引，例如兩個人由于萬有引力而相互碰撞,有關引力有趣的例子,人和木星對你的引力基本相同嬰兒出生醫(yī)生護士PK星座喜馬拉雅山使物斜立（19世紀末英探險家）采礦金屬密度大于大多數(shù)巖石密度低引力零引力,雙體系統(tǒng)的質心,,兩種極端情況,M1M2，體系的質心基本位于M1的質心，即太陽系情況太陽位于一個焦點上“不動”，而行星環(huán)繞它在轉動M1M2，質心距離M1和M2相等，M1和M2同繞質心轉動，雙（恒）星多近似為此情況,兩體近似,地球的橢圓軌道假設宇宙中只有太陽和地球，地球繞它們的質心運動實際情況是，萬有引力定律表明地球不僅與太陽相互作用，而且也與宇宙中的其它質量相互作用月亮，其它行星，小行星和彗星，遙遠的恒星計算行星軌道可用兩體近似太陽質量遠大于行星和小天體；其它恒星距離太遠,引力攝動和新行星的預言,其它質量對兩體近似的偏離稱為引力攝動，通過仔細觀測也有重要作用。如果考慮了所有已知行星對某顆行星的引力攝動后，這顆行星的運動仍偏離預言，可能有兩種選擇另有未被發(fā)現(xiàn)的天體攝動所觀測行星的軌道萬有引力定律需要修正（廣義相對論）根據(jù)牛頓萬有引力定律，天文學史上恰好給出了這兩種情況,1。海王星的發(fā)現(xiàn),1781年，英國天文學家威廉赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星發(fā)現(xiàn)天王星的軌道預言和實際觀測不一致1845，亞當斯與勒威耶預言在天王星的軌道以外還有一顆未知的大行星1846，德國柏林天文臺臺長伽勒發(fā)現(xiàn)海王星,,2。牛頓引力攝動以外的效應,萬有引力定律的偉大是顯而易見的，仔細的計算越來越精確解釋了行星的軌道以至于任何軌道觀測數(shù)據(jù)和預言的偏離都被認為是太陽系中“不可見”質量的證據(jù)但是觀測到的水星軌道的不規(guī)則卻是假設一個新行星所產(chǎn)生的引力攝動所不能解釋的。所假設的新行星，祝融星VULCAN，也是不存在的20世紀初，愛因斯坦的廣義相對論發(fā)展了牛頓的萬有引力定律,水星近日點的進動,5600角秒/100年（金星等）引力攝動解釋5557角秒愛因斯坦廣義相對論解釋另外的43角秒（太陽附近強引力）早期愛因斯坦廣義相對論的重要證據(jù)所有其它行星軌道的進動可用牛頓引力攝動解釋,4。愛因斯坦的相對論,牛頓運動學定律的適用范圍低速（速度遠小于光速）可指導飛船經(jīng)過幾年飛行幾十億千米到達目的地的誤差僅有幾分鐘牛頓萬有引力定律適用于弱引力場，例如太陽系（水星除外）,高速和強引力場,高速（V01C）情況下會發(fā)生什么新現(xiàn)象強引力場的時空性質如何愛因斯坦ALBERTEINSTEIN18791955對空間和時間中的運動和引力做出了新的詮釋狹義相對論SPECIALRELATIVITY1905光電效應，質能方程，布朗運動（1905）廣義相對論GENERALRELATIVITY1915,狹義相對論,基本物理學定律不依賴于實驗者的位置和運動靜止的實驗者和在勻速直線運動火車或火箭中的實驗者得到相同的實驗結果如果勻速直線運動火車或火箭中的實驗室是封閉的，那么沒有實驗可以證明實驗者在運動光速不變光速和測量者的相對速度無關假設火箭速度C/2，靜止觀測者和火箭上的觀測者測量到的光速相同，而不是15倍火箭速度光速要得到相同的光速（距離/時間），兩個觀測者對距離和時間的理解必定不同,相對論的意義,所有運動都是相對于一個選定的參考系，這正是愛因斯坦相對論中“相對”的真正含義長度、時間和質量依賴觀測者相對于所選定的參考系的運動處于不同運動（參考系）中的觀測者在各自的參考系中如果要得到相同光速的唯一辦法是他們的“米”和“秒”不同，即長度和時間是相對量,狹義相對論效應（1，2）,對于高速勻速運動的物體，一個靜止的觀測者將會發(fā)現(xiàn)長度收縮LENGTHCONTRACTION尺子變短時間膨脹TIMEDILATION時鐘變緩但是，處于高速運動物體內(nèi)的觀測者將看到其內(nèi)部的長度和時間都是正常的但其外部世界的長度收縮和時鐘變緩,光速不變,狹義相對論表明光速最大，光速是任何力（引力）所引起的最大速度但是牛頓的引力理論暗示光速可無限大，因為當兩個物體靠近時引力將連續(xù)變?yōu)闊o限大,宇宙射線COSMICRAYS極好的例子,宇宙射線（極高能高速粒子，多為質子）在通過地球大氣外層時產(chǎn)生大量做相對論速度運動0995C的Μ介子Μ介子壽命22106S，最多穿行600米。但它們卻在穿越100千米后到達地球表面這是因為它們相對于我們的運動速度接近光速，因此它們內(nèi)部的時鐘（相對于靜止的我們）比靜止Μ介子的時鐘慢得多但是在快速運動Μ介子的參考系中，其時鐘運轉正常，其壽命仍為22106S（大氣層厚度縮短）,物質能量,物質和能量可以互相轉換能量和物質等效愛因斯坦質能方程能量質量光速2EMC2靜止能量；靜止質量,狹義相對論效應（3）,對于勻高速運動的物體，一個靜止的觀測者將會發(fā)現(xiàn)3物體的質量增加,洛侖茲變換,狹義相對論的3個“詭異”效應只有在速度大于01C時才能察覺諸多實驗已經(jīng)驗證狹義相對論的正確性,你身體的能量甚至可以“巨大無比”,四維時空FOURDIMENSIONALSPACETIME,時間和空間是相對于觀測者的運動的，且不互相獨立時間和空間在一起構成四維時空（三維空間和一維時間）這不奇怪宇宙距離以光年為單位一個事件既有發(fā)生的時間也有發(fā)生的地點，事件是發(fā)生在時空里的,廣義相對論GENERALRELATIVITYGR,愛因斯坦把狹義相對論發(fā)展為包括引力和非勻速（加速度）運動的情況，即廣義相對論。這是受到兩種方法測量到相同質量的啟發(fā),FMA,M低抗運動改變加速度，慣性）的大小的量度,M所感受到的吸引力的大小的量度,這正是伽利略發(fā)現(xiàn)所有物體都以相同加速度下落的推論?引力可等效于加速度,,“愛因斯坦的電梯實驗”,靜止在地球表面G98M/S2,無引力場中向上加速度AG98M/S2,兩個電梯中的實驗結果相同小球下落的加速度都是98M/S2,等效原理EQUIVALENCEPRINCIPLE,“在一個封閉的小空間內(nèi)沒有實驗能區(qū)分引力場和等效的勻加速度”等效原理是廣義相對論的基石,失重與超重,失重（因地球引力）自由落體的電梯中遠離任何天體（零引力場）的電梯中沒有實驗能區(qū)分以上兩種情況地球引力場中電梯加速向上?超重,,光線彎曲LIGHTBENDING,等效原理?光線在強引力場中要彎曲,三種情況下，電梯外的觀測者均看到光沿水平方向運動,,引力是時空的彎曲,時空兩點之間光走最短距離。如果空間彎曲，則光線彎曲加速度?光線彎曲加速度?引力愛因斯坦假設所謂的引力其實就是時空彎曲的結果,月球繞地球轉動,牛頓力學月球受到地球的引力廣義相對論地球質量扭曲其附近的時空，月球在不平坦的時空以最自然的方式運行，即繞地球運轉的曲線,引力時空彎曲的觀測證據(jù),預言光線彎曲從大質量天體附近經(jīng)過的光線要彎曲。質量越大，彎曲程度越大日全食提供了極好的觀測驗證機會（愛丁頓）,WHOISGREATER,NEWTONTHEORYOFGRAVITYANDTHETOOLCALCULUS,儀器與實驗EINSTEINTHEORYOFRELATIVITY,NOTTOOL張量分析,WHONEXTONE,時代在召喚,一個世紀以前的兩朵烏云“以太”與“黑體譜”－導致了世紀性的成果相對論與量子力學本世紀初天文學乃至整個物理學正面臨著嶄新的挑戰(zhàn)，即暗能量和暗物質這兩大朵“烏云”會導致什么上世紀初愛因斯坦創(chuàng)立了相對論。時代在召喚更偉大的科學家，暗物質與暗能量也許正在呼喚新的”EINSTEIN”“MOND（修正的牛頓引力）PK暗物質暗能量”,擴展閱讀,天文學簡史（牛津通識讀本）霍斯金MICHAELHOSKIN著、陳道漢譯，譯林出版社，201006出版天文學簡史G伏古勒爾著，羅玉君、李珩譯，中國人民大學出版社201004出版劍橋插圖天文學史霍斯金主編，江曉原等譯，山東畫報出版社，2003年3月出版科學世界2010年第9/10期，時空幻象深入淺出介紹相對論的時空觀科學世界2012年第2期光速不變,

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