天文学的研究对象有哪些
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篇1：天文学的研究对象有哪些
天文学的研究对象有哪些
研究对象是宇宙空间中的.天体和其他宇宙物质。天文学观测和研究它们的位置、分布、运动、形态、结构、物理状态、化学组成、相互关系和起源演化。
地球大气层内的物体和现象通常不是天文学的研究对象，除非它们起源于太空。
天体：指宇宙空间(太空)中的一切实体，包括自然天体和人造天体。
其他宇宙物质：指行星际、星际和星系际的弥漫物质和各种微粒辐射流以及作为物质存在形式的电磁场和引力场等。
篇2：天文学
天文学（Astronomy）是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位。
目录简介研究对象研究方法区别分析收缩展开简介天文学是人类运用所掌握的最新的物理学、化学、数学等知识以及最尖端的科学技术手段，对宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文现象进行专业研究的一门科学。它是一门基础学科，也是一门集人类智慧之大成的综合系统。（七大基础学科依次为数学、逻辑学、天文学和天体物理学、地球科学和空间科学、物理学、化学、）。 天文学是以观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科，通过观测来收集天体的各种信息。因而对观测方法和观测手段的研究，是天文学家努力研究的一个方向。天文学主要研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化。在古代，天文学还与历法的制定有不可分割的关系。天文学与其他自然科学不同之处在于，天文学的实验方法是观测。 天文学的一个重大课题是各类天体的起源和演化。天文学和其他学科一样，都随时同许多邻近科学互相借鉴，互相渗透。天文观测手段的每一次发展，又都给应用科学带来了有益的东西。 天文学的研究对于我们的生活有很大的实际意义，对于人类的自然观有很大的影响。古代的天文学家通过观测太阳、月球和其他一些天体及天象，确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体，记录天象算起，天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中，占有非常重要的地位。埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。哥白尼的日心说曾经使自然科学从神学中解放出来；康德和拉普拉斯关于太阳系起源的星云说，在十八世纪形而上学的自然观上打开了第一个缺口。 牛顿力学的出现，核能的发现等对人类文明起重要作用的事件都和天文研究有密切的联系。当前，对高能天体物理、致密星和宇宙演化的研究，能极大地推动现代科学的发展。对太阳和太阳系天体包括地球和人造卫星的研究在航天、测地、通讯导航等部门中都有许多应用。文起源于古代人类时令的获得和占卜活动。 天文学循着观测-理论-观测的发展途径，不断把人的视野伸展到宇宙的新的'深处。随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现今，天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。
研究对象随着天文学的发展，人类的探测范围由目测的太阳、月球、天空中的星星到达了距地球约100亿光年的距离，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以分为：
行星层次
包括行星系中的行星、围绕行星旋转的卫星和大量的小天体，如小行星、彗星、流星体以及行星际物质等。恒星系统。
恒星层次
现时人们已经观测到了亿万个恒星，太阳只是无数恒星中很普通的一颗。
星系层次
人类所处的太阳系只是处于由无数恒星组成的银河系中的一隅。而银河系也只是一个普通的星系，除了银河系以外，还存在着许多的河外星系。星系又进一步组成了更大的天体系统，星系群、星系团和超星系团。
宇宙
一些天文学家提出了比超星系团还高一级的总星系。按照现今的理解，总星系就是现时人类所能观测到的宇宙的范围，半径超过了100亿光年。 在天文学研究中最热门、也是最难令人信服的课题之一就是关于宇宙起源与演化的研究。对于宇宙起源问题的理论层出不穷，其中最具代表性，影响最大，也是最多人支持的的就是1948年美国科学家伽莫夫等人提出的大爆炸理论。根据正不断完善的这个理论，宇宙是在约137亿年前的一次猛烈的爆发中诞生的。然后宇宙不断地膨胀，温度不断地降低，产生各种基本粒子。随着宇宙温度进一步下降，物质由于引力作用开始塌缩，逐级成团。在宇宙年龄约时星系开始形成，并逐渐演化为现时的样子。
研究方法天文学研究的对象有极大的尺度，极长的时间，极端的物理特性，因而地面试验室很难模拟。因此天文学的研究方法主要依靠观测。由于地球大气对紫外辐射、X射线和γ射线不透明，因此许多太空探测方法和手段相继出现，例如气球、火箭、人造卫星和航天器等。 天文学的理论常常由于观测信息的不足，天文学家经常会提出许多假说来解释一些天文现象。然后再根据新的观测结果，对原来的理论进行修改或者用新的理论来代替。这也是天文学不同于其他许多自然科学的地方。
区别分析天文学与生肖
十二生肖的产生，有着天文学的背景。 在原始时代，先民们体验着寒暑交替的循环往复。宋代洪皓《松漠纪闻》记载：“女真旧绝小，正朔所不及，其民皆不知纪年，问则曰'我见青草几度矣'，盖以草一青为一岁也。”宋代孟珙《蒙鞑备录》也说：“其俗每草青为一岁，有人问其岁，则曰几草矣。”年又有观天者发现月亮盈亏周期可以用来丈量岁的长短，发现十二次月圆为一岁，这一发现，是初期历法最精度的成果之一，“十二”便视为传达天意的“天之大数”。天干需地支为伴，日月相对，天地相对，就非“十二”莫属了。
古代埃及与天文学
他们制定了自己的历法。马克思说：“计算尼罗河水涨落期的需要，产生了埃及的天文学。”这就是说，天文学知识的产生来自于对自然界的观察。古埃及人发现三角洲地区尼罗河涨水与太阳、天狼星在地平线上升起同时发生,他们把这样的现象两次发生之间的时间定为一年，共365天。把全年分成12个月，每月30天，余下的5天作为节日之用；同时还把一年分为3季，即“泛滥季”、“长出五谷季”,“收割季”,每季4个月,希罗多德说:“埃及人在人类当中，第一个想出用太阳年计时的办法，……在我看来，他们的计时办法， 要比希腊人的办法高明，因为希腊人，每隔一年就要插进去一个闰月，才能使季节吻合，……”。 埃及人把昼和夜各分成12个部分，每个部分为日出到日落或日落到日出的时间的1/12。埃及人用石碗滴漏计算时间，石碗底部有个小口，水滴以固定的比率从碗中漏出。石碗标有各种记号用以标志各种不同季节的小时。 别怀疑，古埃及的占星学可是很发达的。正如古埃及文明的特色一般，他们的十二星座也是以古埃及的神来代表的。 古埃及人关于星的研究与知识累积起源于远古时代农业生产的需要。古埃及的农业生产，由于 播种季节和田野.果园的丰收.都要依赖于尼罗河的每年泛滥，而尼罗河的泛滥，又和星体运动有关，特别是每隔1460年便会出现日出、天狼升空与尼罗河泛滥同时发生的现象。所以，僧侣从很早便开始制作天体图.埃及的天文学与数学一样，仍然处于一种低水平的发展阶段，而且还落后于巴比伦。在古埃及的文献中，既没有数理仪器的记述，也没有日食、月食或其他天体现象的任何观察的记录。埃及人曾把行星看成漫游体，并且把有命名的称为星和星座（它很少能与现代的等同起来)所以，他们仅有的创作能够夸大为“天文学”的名字.从古王国时代一直到较晚的托勒密时代保存下来的某些铭文包括了天空划分的名单。被希腊人称为“德坎”（黄道十度分度）的是用图描绘的所谓夜间的12小时。人们使用德坎划分年份，一年由36个为期10天的连续星期构成。36个德坎共计360天，构成一年的时间。但是，还缺少5天，因此，每隔若干年，每星期德坎出现的时间就必须往后移。埃及人的宇宙观念往往是用不同的神话来解释，并且保留了一些不同的天体的绘画。在新王国时代陵墓中的画面上，我们看到天牛形象的天空女神努特，她的身体弯曲在大地之上形成了一个天宫的穹隆，其腹部为天空，并饰以所谓“星带”。沿星带的前后有两只太阳舟，其中头上一只载有太阳神拉，他每日乘日舟和暮舟巡行于天上。大气之神舒立在牛腹之下，并举起双手支撑牛腹，即天空。天牛的四肢各有2神所扶持。按另一种神话传说，天空女神努特和大地之神盖伯两者相拥合在一起，其父大气之神舒用双手把女神支撑起来，使之与盖伯分离，仅仅让努特女神之脚和手指与地面接触，而盖伯半躺在大地上。这些神话传说反映了埃及人关于天、地、星辰的模糊的概念.埃及的某些僧侣被指定为“时间的记录员”.他们每日监视夜间的星体运动，他们需要记录固定的星的次序，月亮和行星的运动.月亮和太阳的升起.没落时间和各种天体的轨道。这些人还把上述资料加以整理，提出天体上发生的变化及其活动的报告。在拉美西斯六世、七世和九世的墓中保存了星体划分的不同时间的图，它由24个表构成，一个表用作每半个月的间隔。与每个表一起，有一个星座图的说明.在第18王朝海特西朴苏特统治时的塞奈穆特墓中的天文图，可以说是迄今所知的最早的天文图。神庙天文学家所知道的一组星为“伊凯姆・塞库”，即“从不消失的星”.显然是北极星。第二组为“伊凯姆・威列杜”.即“从未停顿的星”.实际上是行星。埃及人是否知道行星与星之间的区别，尚未报道。他们所知道的星是天狼星.猎户座.大熊座.天鹅座.仙后座.天龙座.天蝎座.白羊宫等。他们注意到的行星有木星,土星,火星,金星等。当然，他们的星体知识并不精确，星与星座之间很少能与现代的认识等同起来.太阳的崇拜，在埃及占有重要地位。从前王朝时代起.太阳被描绘为圣甲虫，在埃及宗教中占有显著的地位。而且，不同时辰的太阳还有不同的名称,在不同地区，不同时代，还有另外一些太阳神.埃及人的民用历法，一年分为12个月.每月30日.一年360日，后来又增加了5日，以365日为一年。但是，实际上，这种历法并不精确.因为.1个天文年是365.25日，所以，埃及民用历每隔4年便比天文历落后1天。然而.在古代世界，这就是最佳的历法。罗马的儒略历就是儒略・恺撒（J・Caesar）采用古埃及的太阳历加闰年而成的.中世纪罗马教皇格列高利（Gregory） 对儒略历加以改革，成为现今公认的世界性公历。在这一方面，同样可以看到古埃及人的重大贡献。
与占星术
天文学应当和占星术分开。后者是一种试图通过天体运行状态来预测一个人命运的伪科学。尽管两者的起源相似，在古代常常混杂在一起。但当代的天文学与占星术却有着明显的不同：现代天文学是使用科学方法，以天体为研究对象的学科；而占星术则通过比附，联想等方法把天体位置和人事对应；概而言之，占星学着眼于预测人的命运。
篇3：天文学研究有哪七次飞跃
天文学研究有哪七次飞跃
第一次飞跃：认识到地球是球形的，日月星辰远近不同，它们的运动有规律可寻，从天象观测来编制历法和星表。
第二次飞跃：哥白尼提出宇宙日心体系，形成太阳系的'概念。
第三次飞跃：万有引力定律和天体力学的建立。
第四次飞跃：认识到太阳系有其产生到衰亡的演化史。(星云假说)
第五次飞跃：建立银河系和星系概念。
第六次飞跃：天体物理学兴起。
第七次飞跃：绝对时空观到相对论时空观的革命。
篇4：天文学个人简历
姓名 |
居住地：
电 话：
E-mail：
学 历：
专 业：天文学
学 校：
自我评价
求职意向
电脑能力：
所获奖项
社会经验
校内职务
语言能力
英语（良好）：听说（良好），读写（良好）
篇5：天文学毕业论文
摘 要：空间物理学日趋成熟，既丰富了人类对地球和行星空间的认识，也引申出更具挑战性的问题。一些涉及行星演化问题的解决倚赖与其他学科的交叉探索，要求研究者从行星地球的视角出发，把地球视为一个从地核到磁层的多圈层耦合系统。作为系统外层环节的空间环境，其中的问题可通过比较行星研究的思路找到突破口。基于学科交叉的比较行星空间物理研究将是未来空间物理学的一个重要发展方向。阐述比较行星空间物理研究的思路和必要性，梳理研究现状，并展望研究前景。
关 键 词：空间物理; 磁层; 电离层; 行星; 比较行星学
1 空间物理研究的挑战和机遇
空间物理学主要研究空间环境中的物理过程，其发展得益于人们对于空间中各种现象的好奇心所驱动的探索行为。纵观数千年来世界各地文明流传下来的史料，围绕极光、气辉、慧尾、黑子等具有视觉冲击力的空间现象，观测记录数量愈益丰富，认知思辨水平逐渐提高，衍生出多种具有地域特色的人与自然文化体系，并以神话、传说、礼仪、哲学等形式传承至今。尤其是封建时代的中华文明，长期推崇“天人合一”的理念，使得包括空间现象在内的各种“天象”成为影响文明进程的一个重要因素。例如，极光和慧尾等现象往往与民族兴衰、王朝更迭、邦交征伐等重大历史事件联系起来[1].由于观测和记录行为具有政治严肃性，许多较为显着的现象被详细记录下来，成为了解空间环境长期变化的重要参考资料。例如，公元 1645-1715 年欧洲和亚洲的极光观测记录同时大幅减少，成为孟德尔极小期存在的重要佐证[2].
空间物理学的形成与发展依赖观测技术的进步。尽管地面观测已持续数千年，人们始终无法知晓空间中物理过程的触发、发展和变化机理。直到最近100 多年，磁强计、电离层测高仪等地面观测设备的持续运行，探空气球、火箭和大功率雷达技术的不断进步，使得人们终于告别裸眼观测的时代，本质上提高了认知空间的能力。20 世纪 50 年代末期，人造卫星及其搭载的场和粒子探测仪器实现了空间实地探测，促成了空间物理研究的飞跃，使其能够从地球物理、大气物理、天文等学科的交叉状态中发展起来，形成一门独立的学科[3].时至今日，空间物理研究者已经掌握了地球空间环境中各个区域的电磁场和粒子的平均特征及其最主要的变化规律，并在一定程度上理解了背后的主要物理过程; 对行星际空间的平静和扰动状态也有了全局性的了解，并具备了初步的预报能力; 对太阳系其他行星的空间环境有了基本认识，并能够归纳出其与地球空间环境的主要异同之处。如果把理论体系架构的基本完善作为学科成熟的标志，那么可以认为空间物理学正处在一个接近成熟的阶段。
当前空间物理发展阶段具有与其他学科同阶段的类似特征。表面上看，经过数十年的观测数据和相关知识的积累，论文产出量加速增长，研究似乎变得越来越容易。实际上是研究难度持续增加，“瓶颈效应”越来越明显。可以从空间探测和研究行为两方面来理解这一特征。
从空间探测来看，主要体现在从基于单卫星计划的“普查”式研究过渡到基于多卫星计划的针对性研究。20 世纪 60 年代前后属于早期探索阶段，地球空间的广袤区域中充满了未知，单颗卫星在运行过程中通常可以产生多个重要发现，甚至包括意外发现。借助单颗卫星探测的方法基本实现了空间大尺度电磁场和等离子体状态的普查，确定了各区域的标志性特征，并勾勒出其基本变化规律。同时也了解到，空间中的场和粒子存在各种尺度的时间和空间变化，而单卫星探测并不能对其进行区分，于是不得不引入各种假设来简化问题。为了突破这一瓶颈，必须采用多卫星同时探测的方式。欧洲太空局在 年发射了Cluster 卫星簇，4 颗卫星联合观测将以亚暴为代表的全球尺度问题和以磁场重联为代表的微小尺度问题的研究向前推进了一大步。中国在 - 年实施了“双星计划”,并与 Cluster 联合形成 6 星联测。美国航空航天局 年发射包含 5 颗卫星的 THE-MIS 计划，针对亚暴问题进行研究; 发射包含 4颗卫星的 MMS 计划对磁场重联问题进行研究。不难看出，这些多卫星探测计划通常设计用来解决较为具体的重要科学问题。
从研究行为来看，主要体现在对研究者的能力要求越来越高。研究能力受限于研究者的知识宽度、理论架构、逻辑思辨力、思维习惯、数据敏感度、工作经验等方面。早期探索时期的工作方式注重于在解读数据的基础上建立理论，其难点在于太阳风-磁层-电离层-中高层大气耦合链中单个因果关系的猜测与识别; 而现阶段科学发现的产出方式则更倾向于从理论出发，锁定证实或证伪的关键环节，然后有目的地寻找对应的观测数据，其难点不仅包括因果关系的猜测与识别，更在于对现有理论的深刻认识和对观测数据的精准理解。这些特征对研究者和研究者共同体的时间和精力构成挑战，其最优选择必然是根据自己的研究兴趣，清楚认识研究特长，选择最有可能在较短时间内取得重大进展的研究方向。
进一步讲，空间物理现阶段的本质特征可以概括为投入产出比的持续下降。就空间探测而言，卫星平台和载荷的造价越来越高昂，却旨在解决少数关键科学问题; 就研究行为而言，研究者的入门专业训练内容逐渐增加，研究思路和研究方法的创新难度加大，而做出重要科学发现的几率却不如以前。当然，这仅仅是从学科发展共性的角度来论述。从科学发展的角度来讲则很不同，关键科学问题的解决正是量变到质变的转折点，例如，磁场重联的解决不仅有助于理解整个太阳系乃至宇宙中磁化等离子体中的能量转化方式，还可能帮助缓解未来能源危机。持续增加对传统研究的投入始终是主流之策。
研究人员认为，当前一些重要的空间物理学前沿问题必须通过突破学科壁垒来取得进展。传统的空间物理研究着眼于空间环境中所发生的过程，但一些重要过程的驱动因素或控制因素来自于空间环境之外。例如，空间环境参数长期变化问题。众所周知，地磁场与太阳风相互作用形成磁层，同时地磁场也是控制磁层和电离层等离子体运动的基本物理场之一。现代地磁观测显示，自 1840 年以来地磁场偶极矩持续衰减了约 10%[4]; 对电离层近百年的观测数据分析发现，偶极矩的衰减引起了电离层的变化[5].而古地磁学研究进一步表明，地磁发电机至少已存在了 42 亿年[6],在此期间偶极矩存在各种时间尺度和各种幅度的涨落[7].尤为引人注目的是，地磁极性倒转期间，偶极矩强度可下降 1 个量级或更甚，且平均持续时间近万年。这种地磁场变化会对空间环境造成怎样的变化? 空间环境的变化是否又影响了地球的演化? 对于这些重大问题，依赖于观测数据的传统空间物理研究方法不再适用，因为空间环境的主要参数，如磁层的尺度、电离层 F2 层峰高等不会在岩石、树轮等常见介质中记录下来，且目前也未发现其他任何可以记录下这些信息的介质。这些属于空间物理学的问题实际上挑战了空间物理学自身，惟有打破学科壁垒，借助与其他学科的交叉研究才有可能找到答案。
空间物理学现阶段的难题给学科本身的发展形成挑战，同时也带来机遇。现代科学史反复证明，一个学科的日趋成熟能够对邻近学科产生促进作用，而被促进的学科亦可加速该学科的发展，学科间交叉融合，互相促进，形成了现代科学的发展脉络。如今学科分支繁杂程度达到历史顶峰，任何一个领域的研究者都必须通过自身的彻底专业化才能开展有效研究。因此，学科交叉和研究者跨领域合作，是科学发展的内在需求，也必然是未来的主要趋势。空间环境是地球多圈层系统的最外层，又是日地关系链的中间环节，其在地球科学中的重要性不言而喻。空间物理学的日渐成熟为理解地球系统的运行和演化规律提供了必要条件，其与地球科学其他分支学科的交叉融合也必然会推动自身和整个地球科学的发展。
2 “行星地球”视角下的空间物理学
“行星地球”视角在本质上是地球系统科学的思路，即将地球视为一个多圈层耦合的复杂系统，各圈层通过物理、化学和动力学过程实现物质和能量的交换、转化和循环，并作为一个整体系统，与外界保持物质和能量的交换和转化。这一看似自然的观点并非研究者头脑里固有，而是经过了长期的发展形成，且当前并没有得到研究者的普遍重视。正如早期地质学家出于研究方便考虑，倾向于在距离居住地较近的区域采样，早期空间物理学家也倾向于在工作地附近建立观测台站，研究当地的空间环境特征。这种选址方式显然在经费支持、能源供给、设备维护等方面具有优势，为长期持续观测创造了便利条件。由于 1600 年 Gilbert 就在《De Magnete》一书中指出地磁场是一个全球性现象，组织全球台站联测成为一些研究者的选择。例如，1882-1883 年和1932-1933 年2 次国际极地年，1957-1958 年国际地球物理年，都产生了丰硕成果。全球协作催生和强化了将地球空间作为一个整体来研究的观点。时至今日，研究者已普遍接受，空间物理中的许多现象，比如中低纬电离层等离子体分布特征和南大西洋异常区的内磁层结构，由于受到局地地磁场强度、倾角和偏角的控制，确实具有十分明显的地域特性。但是，长期的知识积累也让研究者认识到，整个空间环境是一个全球尺度的结构，其中等离子体的分布状态和运动规律也主要受地磁场全球位形的影响。“全球化”视角早已成为空间物理研究的一个基本出发点。简言之，对地球的认识和研究是一个从“局部到整体”的过程。
人们对行星的研究则是从“整体到局部”.当1609 年伽利略把 10 倍放大能力的望远镜对准天空时，行星才从一个亮点变成有表面细节的天体。20世纪下半叶，人造飞船对行星空间的实地探测和遥感探测使得行星空间环境最先被详细了解。截至目前，人造飞行器仅在月球、火星、金星、土卫六和彗星67P / C-G 5 个地外天体上进行过表面实地勘测，而地质学常用的人工采样只在月球上实现过。由于观测能力的限制，对行星的研究不得不从一开始就试图从整体上理解，特别是其与地球的异同之处。随着系外行星不断被发现，天文学研究者已经习惯于将系外行星与太阳系行星做对比，尤其是与地球对比来评估系外行星的宜居性。
“行星地球”视角是将地球内部和空间的各个圈层都视为一个耦合的整体系统。事实上，空间环境中的多圈层耦合思想在最近20~30 年已深入人心。电离层-中高层大气耦合、磁层-电离层耦合、太阳风-磁层-电离层耦合等名词不仅成为许多学术论文的关键词，也经常被用来命名论文专辑、学术会议、会议专辑、学术团体、探测项目、研究计划等。但是，磁层、电离层、中高层大气等诸多圈层的耦合发生在同一个背景物理场中，即地磁场。地磁场起源于液态地球外核中的地磁发电机过程，而发电机过程又受到其外侧的地幔和其内侧的内核状态的影响。换言之，地球的内部过程决定了地磁场的状态。地磁场不仅定义了地球空间环境的时空范围，调控绝大部分空间等离子体运动过程，决定太阳风能量输入效率以及磁层内能量的存储和释放，并且其本身也能通过磁场重联的方式实现磁能向粒子动能和热能的转化。在空间物理学发展历史中，研究者关注的物理过程的时间尺度通常较短，如磁重联过程的时间尺度为秒，亚暴过程的为小时，磁暴过程的为天，涉及到太阳活动水平的为年。在这种时间尺度下，地磁场被默认为是稳定的背景场，地磁发电机过程的变化确实可不予考虑。但在面对前述的空间环境参数长期变化问题时，即在百年或更长的时间尺度上，发电机过程必须被考虑进来。于是，地球内部和外部空间环境应当被视为一个耦合的整体系统，内部的发电机和太阳是决定空间过程的最主要的 2个因素。从空间环境中的多圈层耦合到整个地球系统的多圈层耦合，是地球科学发展的内在要求。
实际上，包含空间环境在内的地球多圈层耦合的思想已有比较长的历史。早在 1963 年，加拿大地球物理学家 Uffen[8]发表了一篇题为《Influence ofthe Earth's core on the origin and evolution of life》的论文，指出地核发电机会通过空间物理过程对生命的起源与演化造成影响。他从 1959 年地球辐射带的发现得到启发，提出了大胆的猜想： 在地磁倒转时期，地球磁场减弱为零并持续几千年，于是被捕获在辐射带中的高能粒子被“倾倒”于地面，造成生物灭绝。文中他又进一步引申推测道： 在地核形成之前，地磁场不可能存在，太阳高能粒子对地面的轰击将第 1 期 魏 勇等： 比较行星空间物理17阻止生命形成。这一猜想引发了持续十多年的研究热潮，但随着小行星撞击说的提出而式微[9].同时期空间物理学处于探索发现期，研究者们大多被空间中各区域的新颖的观测数据所吸引，虽然也有少量探索性工作发表[9],但多圈层耦合的思想并未被广泛重视。当然，这并非是一件令人遗憾的事情，因为当时空间物理学需要解决的主要问题是探明空间各区域的磁场和等离子体状态以及建立基本理论体系，而非我们现在所遇到的空间环境参数长期变化等问题，且古地磁学等其他相关学科也远未成熟，尚不具备开展大规模交叉研究的必要条件。当前“行星地球”视角之所以显得重要和必要，也正是空间物理学现阶段特征和所面临的重大问题所决定的。
3 比较行星空间物理
比较行星空间物理是指基于“行星地球”视角的空间物理学的对比和交叉研究。把地球视为一颗行星，而非我们的“家园”; 把太阳系中所有行星及其卫星，甚至系外行星，视为同等重要的研究样本，是比较行星空间物理研究思路的基本出发点。比较行星空间物理主要关注以下 2 个方面：
3.1 行星空间环境多样性比较行星空间物理研究方法曾在行星空间探索中起到了极为重要的作用。地球空间物理研究起步较早，知识积累远多于行星空间，借助地球空间的知识来对比理解行星空间，是行星空间研究的重要方法。相比地球，行星探测计划的技术难度大、造价高，并且远距离数据传输效率低，造成观测数据少且质量较差。使用少量数据研究全球尺度结构比较困难，研究者通常希望通过与地球或其他行星空间物理的知识框架对比来增加可用信息量，并以此为根据做理论假设。例如，地球电离层的 Chapman 理论比较成熟，金星和火星的电离层的观测特征大致符合这一理论，研究者对 Chapman 理论加以调整，使之能更好地描述观测特征，形成了金星和火星电离层的理论框架[10].这种研究思路也同样用于不同行星、行星卫星和彗星之间，尤其在 20 世纪 80 年代，极大促进了对彗星、金星和火星 3 种无磁星体的空间探索。事实上，这种比较研究的思路，暗含了一个假设，即被对比研究的对象存在明显共性。
经过数十年的探索，研究人员已经知道，太阳系各行星的空间环境的确存在许多共性。对于共性的认识不仅提升了行星空间物理本身的知识水平，更构成了理解深时和深空问题的重要基础。近年来，对于地球生命和宜居性的思考让研究者们对各行星的特性的研究兴趣快速升温。相应地，空间环境多样性也成为空间物理学的关注热点。根据演绎逻辑所主张的思维规律，如果想要找出某种现象产生的原因，较为有效的方法是对比该特性出现和不出现2 种情况下与之同步变化的控制参量。因此，通过多行星对比研究，才有望探知各行星空间环境特性的成因及效应。
篇6：古代天文学
历法与天文学的发展是紧密相联的，中国是世界上产生天文学最早的国家之一，也是最早有历法的国家之一。远在5000多年前，中国就有了《阴阳历》，每年366天。商代（公元前1600年～公元前1066年）时期，已有专门的官员负责天文历法，当时采用的是《阴阳合历》，将闰月放在岁末，称为“十三月”。西周（公元前1066年～公元前771年）时期，天文学家用圭、表测量日影，确定冬至、夏至和一年的二十四个节气，来指导农牧业生产。
目录简介基本概念同国外的对比中国天文学发展收缩展开简介西汉（公元前206年～公元23年）汉武帝时，命令官员在古历的基础上重新制定了新的历法――《太初历》（公元前104年成书），沿用200余年。东汉（公元25年～公元220年）初年，国家又制定了《四分历》。魏晋南北朝（公元220年～公元518年）时期，祖冲之制定《大明历》，首次将岁差计算入内，每年365.2428天，与现在的精确测量值仅相差52秒。 唐代（公元618年～907年）著名天文学家僧一行经过数年的测量后制定了中国历史上最全面最详尽的历书――《大衍历》。该书共七部分，包括：计算朔月，望月的方法，计算二十四节气及昼夜长短的方法，计算太阳，月亮运动，计算五大行星的运动，七十二侯，六十四卦，以及预测日食，月食等。这个历法对中国历法史影响很大，在明末采用西欧方法编历之前，历次修订历法都是仿照它的结构进行的。 北宋时期（公元960年～公元1127年）沈括制订了依据时令气节而定的《十二气节历》，撤销闰月，与现行的公历主张一致。元朝（公元1279年～公元1368年）郭守敬在实际观测的基础上，吸取了前人的经验，加上自己的创见，编订了中国最优秀的历法《授时历》。废除了上元积年的日法，创立了招差法，孤矢割圆术，精确而圆满地解决了古历中定朔、闺月安排，二十四节气安排，预推日、月食日期、时刻和见食情的四个主要问题。 从明朝（公元1368年～公元1644年）万历年间开始，中国历法引入西学，清代（公元1644年～公元1911年）初期顺治时，德国传教士汤若望等人编制《时宪历》。公元1912年，中国开始使用公历，但同时使用农历，其实质上仍是《时宪历》。 上古人们认为宇宙有一位至高无上的主宰，称为“帝”或“上帝”。在上古文献里，天和帝常常成为同义词。自然现象各有它的人格化的主持者，如风师谓之飞廉，雨师谓之屏翳，云师谓之丰隆，日御谓之羲和，月御谓之望舒。（这些名字，主要用作古诗赋中的辞藻。）可删，因为“丰隆”、“羲和”、“望舒”在《黄帝内经》中用以论述自然界气候变化对人体的影响。 出于农耕民族掌握四季变化的需要，古人观测天象是很勤的，殷商时代的甲骨文就有了某些星名和日食、月食的记载，《尚书》、《诗经》、《春秋》、《左传》、《国语》、《尔雅》等书有许多关于星宿的叙述和丰富的天象记录，史记有《天官书》，《汉书》有《天文志》。 古人的天文知识不仅丰富，而且也很普及。明末顾炎武在《日知录》里说： “三代以上，人人皆知天文。“七月流火”，农夫之辞也。“三星在户”，妇人之语也。“月离于毕”，戍卒之作也。“龙尾伏辰”，儿童之谣也。后世文人学士，有问之而茫然不知者矣。”
基本概念以下介绍七政五纬、二十八宿四象、三垣、十二次、分野等天文基本概念。 一、七政、五纬：古人把日月和金木水火土称七政，也叫七曜。其中金木水火土合起来又称五纬。 金星古称明星，又名太白，这是因为它光色银白，亮度特强。《诗经》的“子兴视夜，明星有灿”（《郑风・女曰鸡鸣》），“昏以为期，明星煌煌”（《陈风・东门之杨》）都是指金星说的。金星黎明见于东方叫“启明”，黄昏见于西方叫“长庚”。 木星常称为岁星，简称岁 水星又叫辰星。 火星古名荧惑。 土星又叫镇星或填星 需要注意的是，先秦古籍中谈到天象时所说的水并不是指行星中的水星，而是指恒星中的定星（营室），即室宿，在西方则为飞马坐的αβ两星。如《左传庄公十九年》 “水昏而正栽”。先秦古籍中谈到天象时所说的火也不是指行星中的火星，而是恒星中的大火，特指心宿二，在西方则天蝎座的α星，如《诗经》中的“七月流火”。 二、二十八宿、四象 古人观测日月五星的运行是以恒星为背景的，因为恒星相互间的位置相对稳定不变，可以用它们来做日月五星运行所到的位置。古人选取黄道赤道附近的十十八星宿作为坐标。下面先介绍一下黄道、赤道。 黄道是古人假想的太阳周年运行轨道。地球沿着自己的轨道国境线太阳公转，从地球轨道不同的位置上看太阳，则太阳在天球（为研究天文而假想的，通常是以地球为中心，无限长为半径的球体）上的投影的位置也不尽相同。这种视位置的移动叫做太阳的视运动，大阳周年的视运动轨迹就是黄道。 赤道不是指地球的赤道，而是指天球赤道，就是地球赤道在天球上的投影。 星宿不是一颗星，而是邻近若干得的集合。古人把比较靠近的几颗恒星联系起来，东西南北各有七宿，每七宿，想象成一种动物，称为二十八宿： 东方苍龙：角亢氐房心尾箕 北方玄武：斗扣女虚危室壁 西方白虎：奎娄胃昴毕觜参 南方朱雀：井鬼柳星张翼轸 （亢音kang4， 氐音di1，箕音ji1，昴音mao3，觜音zi1，参shen1，轸zhen3）。苍龙、玄武、白虎和朱雀称为四象。玄武是一种龟蛇合体的动物。 古人以二十八宿来观测日月和五个行星的运行。了解了这一点，古书上的一些内容就不难懂了。《尚书》“月离于毕”指的是月亮附于毕宿（离通丽，附着的意思）；《论衡》“荧惑守心”指的是火星位于心宿；《诗经》“太白食昴”指金星遮蔽了昴宿。 二十八宿不仅用于观测日月五星，有的还是古人测定岁时季节的观测对象。上古时代，人们认为初昏时参宿在南方就是春季正月，心宿在正南方就是夏季五月等。另外，古人还按上述二十八宿为主体，把黄道附近的一周天按照由西向东的方向分为28个不等分。所以在这个意义上说，二十八宿就意味着28个不等分的星空区域了。 三、三垣 古代对星空的分区，除了二十八宿以外，还有所谓三垣。既然紫微垣、太微垣、天市垣。 古人在黄河流域的北天上空，以北极星为标准，集合周围其它各星，合为一区，名曰紫微垣。在紫微垣外，在星张翼轸以北的星区是太微垣；在房心箕斗以北的星区是天市垣。 北斗七星在古代天文也占有重要地位。北斗是由天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光七星组成的。古人把这七星联系起来想像成舀酒的斗形。天枢、天璇、天玑、天权为斗身，古曰魁；玉衡、开阳、摇光为斗柄，古曰杓。北斗七星属于大熊座。 古人很重视北斗，因为可以利用它来辨方向，定季节。把天璇、天枢连成直线并延长五倍距离，就可以找到北极星，而北极星是北方的标志。北斗星在不同的季节和夜晚不同的时间，出现在于天空不同的方位。人们看起来它在围绕着北极星转动，所以古人又根据初昏时斗柄所指的方向来决定季节：斗柄指斗，天下皆春；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指北，天下皆冬。 四、十二次 古人为了说明日月五星的运行和节气的变换，黄道附近一周天按照由西向东的方向分为十二等分，称为十二次。每次中都有二十八宿中的某些星宿作为标志。由于十二次是等分的，而二十八宿广狭不一，所以十二次各次的起止界限不能宿与宿之间的界限一致，有些宿是跨属于相邻的两个次的。列表如下： 十二次 二十八宿 1．星纪 斗牛女 2．玄枵 女虚危 3．诹訾 危室壁奎 4．降娄 奎娄胃 5．大梁 胃昴毕 6．实沈 毕觜参井 7．鹑首 井鬼柳 8．鹑火 柳星张 9．鹑尾 张翼轸 10．寿星 轸角亢氐 11．大火 氐房心尾 12．析木 尾箕斗 枵音xiao1， 诹訾音zou1 zi1
同国外的对比外国古代把黄道南北各八度以内的空间称为黄道带，也自西向东分为十二等分。起止界限与中国的十二次略有差异，大致对照如下： 十二次 黄道十二宫 1．星纪 摩羯宫 2．玄枵 宝瓶宫 3．诹訾 双鱼宫 4．降娄 白羊宫 5．大梁 金牛宫 6．实沈 双子宫 7．鹑首 巨蟹宫 8．鹑火 狮子宫 9．鹑尾 室女宫 10．寿星 天秤宫 11．大火 天蝎宫 12．析木 人马宫 古人创立十二次主要有两个用途：第一：用来指示太阳所在的位置，以说明节气的变换，例如太阳在星纪中交冬至，在玄枵中交大寒。第二，用来说明岁星（木星）每年运行所到的位置，并拒以纪年，例如说某年“岁在星纪”，次年在“岁在玄枵”等。 十二次的名称，多和各自所属的星宿有关。例如大火是次名，同时又是心宿的星名。鹑首、鹑火、鹑尾，其所以名鹑，显然又和南方朱雀有关，朱雀七宿也正属于这天宿内。 五、分野 古人是把天上的星宿和地上的州域联系起来看的。在春秋战国时代，人们根据地上的区域来划分天上的星宿，把天上的星宿分别指配于地上的州图，使它们相互对应。说某星是某国的分星，某某星宿是某某州国的分野，这种看法，即是“分野”的概念。 古人的建立分野的目的在观察天象，以占卜地上所配州国的吉凶。《论衡》中谈到荧惑守心时就说：“荧惑，天罚也；心，宋分野也。视当君。”对野有了了解，就可以知道古代作家在写到某地区时会连写到这个地区相配的星宿。如庚信《衷哀江南赋》：以鹑首而赐秦，天何为而此醉，王勃《滕王阁序》，“星分翼轸”，李白《蜀道难》“扪参历井”。指的就是所描绘的地方的星宿分野。 古代是把天象的变化和人事的吉凶联系到一起的。如日食是上帝对当政者的警告，彗星的出现象征关兵灾。岁星正常运行到某某星宿，则地上与之相配的州国就会五谷丰登，而荧惑运行到某一星配，这个地区就会有灾祸等。古人还认为，一些天象的变化还是水旱、饥馑、疾疫、盗贼等自然、社会现象的预兆。
中国天文学发展中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一，天文学也是中国古代最发达的四门自然科学之一，其他包括农学、医学和数学，天文学方面屡有革新的优良历法、令人惊羡的`发明创造、卓有见识的宇宙观等，在世界天文学发展史上，无不占据重要的地位。 中国古代天文学从原始社会就开始萌芽了。公元前24世纪的帝尧时代，就设立了专职的天文官，专门从事“观象授时”。早在仰韶文化时期，人们就描绘了光芒四射的太阳形象，进而对太阳上的变化也屡有记载，描绘出太阳边缘有大小如同弹丸、成倾斜形状的太阳黑子。 公元16世纪前，天文学在欧洲的发展一直很缓慢，在从2世纪到16世纪的1000多年中，更是几乎处于停滞状态。在此期间，中国天文学得到了稳步的发展，取得了辉煌的成就。中国古代天文学的成就大体可归纳为三个方面，即：天象观察、仪器制作和编订历法。 中国最早的天象观察，可以追溯到好几千年以前。无论是对太阳、月亮、行星、彗星、新星、恒星，以及日食和月食、太阳黑子、日珥、流星雨等罕见天象，都有着悠久而丰富的记载，观察仔细、记录精确、描述详尽、其水平之高，达到使今人惊讶的程度，这些记载至今仍具有很高的科学价值。在中国河南安阳出土的殷墟甲骨文中，已有丰富的天文象现的记载。这表明远在公元前14世纪时，我们祖先的天文学已很发达了。举世公认，中国有世界上最早最完整的天象记载。中国是欧洲文艺复兴以前天文现象最精确的观测者和记录的最好保存者。 中国古代在创制天文仪器方面，也作出了杰出的贡献，创造性地设计和制造了许多种精巧的观察和测量仪器。中国最古老、最简单的天文仪器是土圭，也叫圭表。它是用来度量日影长短的，它最初是从什么时候开始有的，已无从考证。 此外，西汉的落下闳改制了浑仪，这种中国古代测量天体位置的主要仪器，几乎历代都有改进。东汉的张衡创制了世界上第一架利用水利作为动力的浑象。元代的郭守敬先后创制和改进了10多种天文仪器，如简仪、高表、仰仪等。世界天文史学界公认，中国对哈雷彗星观测记录久远、详尽，无哪个国家可比。中国公元前240年的彗星记载，被认为是世界上最早的哈雷彗星记录从那时起到1986年，哈雷彗星共回归了30次，中国都有记录。1973年，中国考古工作者在湖南长沙马王堆的一座汉朝古墓内发现了一幅精致的彗星图，图上除彗星之外，还绘有云、气、月掩星和恒星。天文史学家对这幅古图做了考释研究后，称之为《天文气象杂占》，认为这是迄今发现的世界上最古老的彗星图。早在2000多年前的先秦时期，我们的祖先就已经对各种形态的彗星进行了认真的观测，不仅画出了三尾彗、四尾彗，还似乎窥视到今天用大望远镜也很难见到的彗核，这足以说明中国古代的天象观测是何等的精细入微。 古人勤奋观察日月星辰的位置及其变化，主要目的是通过观察这类天象，掌握他们的规律性，用来确定四季，编制历法，为生产和生活服务。中国古代历法不仅包括节气的推算、每月的日数的分配、月和闰月的安排等，还包括许多天文学的内容，如日月食发生时刻和可见情况的计算和预报，五大行星位置的推算和预报等。一方面说明中国古代对天文学和天文现象的重视，同时，这类天文现象也是用来验证历法准确性的重要手段之一。测定回归年的长度是历法的基础??连续两次冬至的时刻，它们之间的时间间隔，就是一个回归年。 根据观测结果，中国古代上百次地改进了历法。郭守敬于公元1280年编订的《授时历》来说，通过三年多的两百次测量，经过计算，采用365.2425日作为一个回归年的长度。这个数值与现今世界上通用的公历值相同，而在六七百年前，郭守敬能够测算得那么精密，实在是很了不起，比欧洲的格里高列历早了300年。 中国的祖先还生活在茹毛饮血的时代时，就已经懂得按照大自然安排的“作息时间表”，“日出而作，日入而息”。太阳周而复始的东升西落运动，使人类形成了最基本的时间概念--“日”，产生了“天”这个最基本的时间单位。大约在商代，古人已经有了黎明、清晨、中午、午后、下午、黄昏和夜晚这种粗略划分一天的时间概念。计时仪器漏壶发明后，人们通常采用将一天的时间划分为一百刻的做法，夏至前后，“昼长六十刻，夜短四十刻”；冬至前后，“昼短四十刻，夜长六十科”；春分、秋分前后，则昼夜各五十刻。尽管白天、黑夜的长短不一样，但昼夜的总长是不变的，都是每天一百刻。 包括天文学在内的现代自然科学的极大发展，最早是从欧洲的文艺复兴时期开始的。文艺复兴时期大致从14世纪到16世纪，大体相当于中国明初到万历年间。中国天文史学家认为，这200年间，中国天文学的主要进展至少可以列举以下几项：翻译阿拉伯和欧洲的天文学事记；从公元1405-1432年的20多年间，郑和率领舰队几次出国，船只在远洋航行中利用“牵星术”定向定位，为发展航海天文学作出了贡献；对一些特殊天象作了比较仔细的观察，譬如，1572年的“阁道客星”和1604年的“尾分客星”，这是两颗难得的超新星。 中国古代观测天象的台址名称很多，如灵台、瞻星台、司天台、观星台和观象台等。现今保存最完好的就是河南登封观星台和北京古观象台。 中国还有不少太阳黑子记录，如公元前约140年成书的《淮南子》中说：“日中有Z乌。”公元前165年的一次记载中说：“日中有王字。”战国时期的一次记录描述为“日中有立人之像”。更早的观察和记录，可以上溯到甲骨文字中有关太阳黑子的记载，离现在已有3000多年。从公元前28年到明代末年的1600多年当中，中国共有100多次翔实可靠的太阳黑子记录，这些记录不仅有确切日期，而且对黑子的形状、大小、位置乃至分裂、变化等，也都有很详细和认真的描述。这是中国和世界人民一份十分宝贵的科学遗产，对研究太阳物理和太阳的活动规律，以及地球上的气候变迁等，是极为珍贵的历史资料，有着重要的参考价值。 《史记・秦始皇本纪》记载的秦始皇七年（公元前240年）的彗星，各国学者认为这是世界上最早的哈雷彗星记录。从那时起到1986年，哈雷彗星共回归了30次，中国史籍和地方志中都有记录。实际上，中国还有更早的哈雷彗星记录。中国已故著名天文学家张钰哲在晚年考证了《淮南子・兵略训》中“武王伐纣，东面而迎岁，……彗星出而授殷人其柄”这段文字，认为当时出现的这颗彗星也是哈雷彗星。他计算了近四千年哈雷彗星的轨道，并从其他相互印证的史料中肯定了武五伐纣的确切年代应为公元前1056年，这样又把中国哈雷彗星的最早记录的年代往前推了800多年。 中国古代对著名的流星雨，如天琴座、英仙座、狮子座等流星雨，各有好多次记录，光是天琴座流星雨至少就有10次，英仙座的至少也有12次。狮子座流星雨由于1833年的盛大“表演”而特别出名。从公元902～1833年，中国以及欧洲和阿拉伯等国家，总共记录了13次狮子座流星雨的出现，其中中国占7次，最早的一次是在公元931年10月21日，是世界上的第二次纪事。从公元前7世纪算起，中国古代至少有180次以上的这类流星雨纪事。
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