在这里插入图片描述

  • From this distant vantage point, the Earth might not seem of any particular interest. But for us, it’s different. Consider again that dot. That’s here. That’s home. That’s us. On it everyone you love, everyone you know, everyone you ever heard of, every human being who ever was, lived out their lives. The aggregate of our joy and suffering, thousands of confident religions, ideologies, and economic doctrines, every hunter and forager, every hero and coward, every creator and destroyer of civilization, every king and peasant, every young couple in love, every mother and father, hopeful child, inventor and explorer, every teacher of morals, every corrupt politician, every “superstar,”every”supreme leader,” every saint and sinner in the history of our species lived there– on a mote of dust suspended in a sunbeam.
  • The Earth is a very small stage in a vast cosmic arena. Think of the rivers of blood spilled by all those generals and emperors so that in glory and triumph they could become the momentary masters of a fraction of a dot. Think of the endless cruelties visited by the inhabitants of one corner of this pixel on the scarcely distinguishable inhabitants of some other corner. How frequent their misunderstandings, how eager they are to kill one another, how fervent their hatreds. Our posturings, our imagined self-importance, the delusion that we have some privileged position in the universe, are challenged by this point of pale light. Our planet is a lonely speck in the great enveloping cosmic dark. In our obscurity– in all this vastness– there is no hint that help will come from elsewhere to save us from ourselves.
  • The Earth is the only world known, so far, to harbor life. There is nowhere else, at least in the near future, to which our species could migrate. Visit, yes. Settle, not yet. Like it or not, for the moment, the Earth is where we make our stand.
  • It has been said that astronomy is a humbling and character-building experience. There is perhaps no better demonstration of the folly of human conceits than this distant image of our tiny world. To me, it underscores our responsibility to deal more kindly with one another and to preserve and cherish the pale blue dot, the only home we’ve ever known.

星系 Galaxy

常见星系

银河系 Milky Way

  • 人类所在的星系

    三角座星系 Triangulum

  • 编号M33; NGC 598
  • 位于北天三角座内的一个螺旋星系，距离地球约 300 万光年
  • 在本星系群中是第三大的星系，比邻近的仙女座星系和银河系略小一些
  • 三角座星系的星团有其特殊之处：星团的颜色迥异于 M31 中的星团，绝大多数显得相对年轻，类似于麦哲伦云中的蓝色球状星团。进一步的观察则显示其大部分为疏散星团。天文学家推测真正球状星团的缺乏与 M33 较小的质量有关
  • 在良好的观测环境下，三角座星系能用肉眼直接看见。三角座星系相对于天空平面略微倾斜，所以其旋臂、气体云、明亮的恒星都能很好的呈现在面前

    仙女座星系 Andromeda

  • 编号M31
  • 距离银河系最近的星系

    NGC 5128 / 半人马座 A

  • 约1200万光年远，是距我们最近的大型椭圆星系
  • 是南天最强的射电源，仅次于北面的天鹅座 A。它拥有一对接近一百万光年宽的巨大射电瓣，横跨天空超过十度之多
  • 产生这么强大的射电波，是因为它中心有一个超大质量黑洞。天文学家估计这个黑洞的质量有约五千五百万颗太阳之巨
  • 基于某些还未被完全理解的作用，当物质跌进黑洞的时候，便产生出这些强烈喷流。这些物质以高达一半光速的速度喷射而出，跟附近的气体强烈碰撞，产生大量的射电、X 射线及伽玛射线辐射。

    NGC4038与NGC4039

  • 位于乌鸦座，离我们约六千万光年远
  • 也称为触须星系
  • 这对星系约二至三亿年前相遇，是离我们最近最年轻的星系碰撞例子。相互的引力作用，拉出了两条长长的尾巴，宛若昆虫的一对触角，因此它亦昵称触须星系。天文学家估计它们最终将会在数亿年后完全合并，从两个螺旋星系融合为一个椭圆星系。也预示著我们的银河系跟邻近的仙女座大星系数十亿年后的命运。
  • 最近的资料显示，这个碰撞星系的距离只有4千5百万光年，比过去认为的6千5百万光年近了许多。

    恒星 Star

    恒星的光谱类型

  • 从 O 、B 、A、F 、 G 、K 、M 。其表面温度由高到低排列。以及与 K 型星光谱类似的 S 型星、与 G 型星光谱类似的 R 型和 N 型星

    恒星的演化

  • 太阳的演化阶段分为：原恒星、主序星、红巨星、白矮星、黑矮星。

    • 原恒星：刚刚形成的恒星
    • 主序星：恒星的青年期到中年期（占恒星生命周期的90%）
    • 红巨星：老年恒星（聚变>引力约束）
    • 白矮星：巨星的质量不断减小，内部温度、密度减小，聚变减弱，外围物质抛洒到宇宙中（行星状星云），核心开始收缩（形成白矮星），白矮星的密度非常大，靠电子的简并压对抗引力（电子的泡利不相容原理）
    • 黑矮星：白矮星的能量耗尽形成黑矮星，估计需要几千亿年，所以宇宙中目前还没有
  • 红矮星的演化：和太阳类似，但不会经历巨星的阶段
  • 蓝色恒星的演化：和太阳类似，但会经历红超巨星阶段：会形成超新星爆发，核心会形成中子星，比白矮星密度更大（如果这个蓝色恒星质量更大一些，就会形成黑洞）
    • 蓝色恒星一般是指初生的大质量恒星

脉冲星 Pulsar

  • 即高速旋转的中子星

    常见恒星

太阳 Sun

  • 主序星 main sequence star
  • G型
  • 黄矮星
  • 太阳到银心的距离有2.6万光年

太阳的结构（从内到外）

  • 太阳核：占太阳半径的1/4
    • 是聚变区
    • 温度：1500万K
    • 密度：150倍水的密度
    • 压强：3000亿倍大气压
  • 辐射区：占半径的60%
  • 对流层：
  • 光球层：太阳黑子
  • 色球层：耀斑
  • 日冕层：太阳风

太阳的核聚变为什么稳定？

  • 太阳核聚变的平缓进行，其实靠的是负反馈，引力压 与 内部热压 的平衡
  • 人造聚变的一个难点就在于用什么去与聚变产生的热压抗衡，使得聚变能量能够平稳输出

南门二 α Centauri

  • 距离太阳最近的恒星系， 4.22~4.24ly
  • 三星系统（南门二A、B、比邻星 Proxima Centauri），其中比邻星距离太阳系最近
  • 总视星等约为 - 0.27 等，是全天第三亮星
  • 第一个被测量视差的恒星（系统）

    天狼星 Sirius

  • 双星系统
  • 距离：8.6ly
  • 直径是太阳的1.8倍
  • 夜空中最亮的恒星

    天鹅座 61

  • 有时也被称为贝塞尔星（Bessel’s Star）或皮亚齐飞行之星（Piazzi’s Flying Star），中国传统名称天津增廿九
  • 是一个位于天鹅座的双星系统，由一对 K 型橙矮星所组成，彼此互相以 659 年的周期运转，形成一个目视双星系统。
  • 这个恒星系统的自行运动相当快速，是当时已知的恒星中最大的一个，所以天文学家使用视差来测定天鹅座 61 与地球之间距离，当时的天文观测水平首次让天文学家可以使用这个方法来测量恒星与地球之间的距离。
  • 因此天鹅座 61 成为第 1 颗天文学家可以测量出距离的恒星（不包括太阳在内）

    天鹅座α

  • 中文名：天津四
  • 距离：1411.93ly
  • 视星等：1.25
  • 呈蓝白色，是颗 A2Ia 型蓝白色超巨星。最短几十万年内，天津四就将成为一颗超新星并走完自己的一生
  • 直径为太阳的 190 至 220 倍，如果把它放到太阳系内的话，它将会延伸到地球轨道
  • 质量为太阳的 20-23 倍。
  • 中国星象学中的天喜星。
  • 在中国神话故事中，牛郎（牛郎星）及织女（织女星）这一对分隔两地的恋人会在七夕这一天通过由喜鹊搭建的桥跨过银河来相会，而这座桥梁即被称为天津。在其他传说故事的版本中，天津被视为一位护送牛郎及织女相见的仙女。
  • 夏季大三角之一

KIC 8462852

  • 又称为塔比星
  • 主序星
  • 位于天鹅座
  • 距离约1481ly
  • 视星等：约11
  • 从2011年开始，科学家开始注意到这颗恒星，它是一颗奇怪的变星，它的亮度不稳定地下降高达22%。该星的亮度有数个非周期性的小骤降，而且每次降低的强度是不一致的。另外还有2个大骤降约每750天会发生一次。这样的强度和非周期变化令科学家们相当困惑
  • 目前有很多假说：巨大行星的残骸、小行星带尘埃，甚至外星文明的巨大结构

星云 Nebula

常见星云

M78

  • 是一个位于猎户座的反射星云，是夜空中最亮的反射星云之一
  • 星云内的尘埃除了吸收光线之外, 也反射了从数颗星云内新诞生的蓝色亮星所辐射的星光; 让怪异的蓝色辉光和鬼魅般的黝黑尘埃云柱，成为这个星云最突出的特点。星云内的尘埃微粒会散射星光，更加深了星云的蓝色色泽。这种散射机制，和地球天空是蓝色的道理是很相似的。
  • 用小型的望远镜就能看到的 M78, 它的大小约是 5 光年，和我们之间的距离是 1600 光年
  • M78 是猎户座分子云团的一部分，其它的成员还包括有猎户座大星云和马头星云等

    NGC 604

  • 位于三角座星系核心的最北端，是已知最大的电离氢区，直径约 1500 光年，有着和猎户座大星云相似的光谱

    布莫让星云 Boomerang Nebula

  • 布莫让星云（亦称领结星云、旋镖星云）
  • 是在半人马座的方向上，距离地球5000光年
  • 这个星云的温度经测量为1K（−272°C; −457.87°F） 是自然界中已知温度最低之处
  • 在1980年取名为 “布莫让”，是因为它看上去像加长的变成弯形的 “飞去来器”（布莫让是英文飞去来器的音译）

    布莫让为何如此寒冷？

  • 我们知道，当一个密封罐子中的液体被迫喷出时，罐子中的温度就会急剧降低。布莫让星云是一气体和尘埃组成的云团，是从一颗正在死亡的恒星中以大于150千米/秒的速度喷溅出来的，这正是导致布莫让星云急剧变冷的原因。专家推测，该星云变冷的原因和家用冰箱工作原理相似，即由于气体快速膨胀的结果。布莫让星云急速膨胀需要能量，而周围没有任何热源，只能消耗内能，所以内部温度不断下降，最终达到接近绝对零度的状态

    行星 Planet

地球 Earth

  • 是太阳系从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星
  • Earth 一词来自于古英语及日耳曼语
  • 根据地震波在地下不同深度传播速度的变化，一般将地球内部分为三个同心球层：地核、地幔和地壳
  • 地壳与地幔之间由莫霍面界开，地幔与地核之间由古登堡面界开

地球内部的组成

地壳

  • 地壳的厚度并不均匀：大陆下的地壳平均厚度约 35 公里，我国青藏高原的地壳厚度达 65 公里以上；海洋下的地壳厚度仅约 5～10 公里；整个地壳的平均厚度约 17 公里
  • 地壳上层为花岗岩层（岩浆岩），主要由硅－铝氧化物构成；下层为玄武岩层（岩浆岩），主要由硅－镁氧化物构成。
  • 理论上认为过地壳内的温度和压力随深度增加，每深入 100 米温度升高 1℃。近年的钻探结果表明，在深达 3 公里以上时，每深入 100 米温度升高 2.5℃，到 11 公里深处温度已达 200℃。
  • 目前世界上最深的钻孔也不过 12 公里，连地壳都没有穿透。科学家只能通过研究地震波、地磁波和火山爆发来猜测和分析地球内部的秘密

地幔

  • 厚度约 2865 公里，主要由致密的造岩物质构成，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。
  • 地幔又可分成上地幔和下地幔两层。
  • 一般认为上地幔顶部存在一个软流层，推测是由于放射元素大量集中，蜕变放热，将岩石熔融后造成的，可能是岩浆的发源地。软流层以上的地幔部分和地壳共同组成了岩石圈。
  • 下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态

地核

  • 可分为外地核、过渡层和内地核三层
    • 外地核厚度约 2080 公里，物质大致成液态，可流动；
      • 横波不能在外核中传播，表明了外核的物质在高温和高压环境下呈液态或熔融状态。它们相对于地壳的 “流动”，可能是地球磁场产生的主要原因
    • 过渡层的厚度约 140 公里；
    • 内地核是一个半径为 1250 公里的球心，物质大概是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成

水星 Mercury

  1. 是距离太阳最近的行星
  2. 公转速度约50km/s

    金星 Venus

  3. 星系内唯一无磁场的星球
  4. 星系内自转方向唯一一个自东向西的星球
  5. CO2含量高达90%以上
  6. 大气温度在400摄氏度以上
  7. 夜空中最亮的行星

火星 Mars

  1. 大气压只有地球的百分之一
  2. 昼夜温差大
  3. 公转周期为1.88倍地球年，即687天
  4. 自转周期与地球极为接近，为24h37m
  5. 有两颗卫星（德摩斯、福波斯）
  6. 地球外最宜居的行星

    天王星

  • 距离太阳的平均距离：28.696亿千米
  • 质量：（地球＝1）14.5
  • 云顶温度：-214℃
  • 绕日周期：84.01年
  • 自转周期：17小时14分钟
  • 卫星数量：15

    天文术语

    冲日与凌日

  • 凌日：内地行星处于地球和太阳之间
  • 冲日：外地行星处于地球和太阳的延长线上

    火星冲日

  • 计算火星冲日的公式：
  • 可以算得 t = 779 天

    火星大冲

  • 火星位于近日点时的火星冲日。最近的一次是2018年7月27日，下一次是2035年9月15日

    顺行与逆行

    流星雨

    天琴座流星雨

  • 在北天银河中，有一灿烂的星座，因其形状宛如古希腊的竖琴，所以被叫做天琴座。
  • 天琴座流星雨的辐射点位于天琴座与武仙座之间，活跃期从每年的== 4 月 16 日持续至 25 日==。最大期在 4 月 22 日，因此也称为 4 月天琴座流星雨，而因辐射点在==天琴座 α== （织女星）附近，所以也称为天琴座 α 流星雨
  • 这个流星雨已经被观察了 2600 年之久，他的母体是 ==C/1861 G1 佘契尔彗星==。
  • 与传统三大流星雨相比，天琴座流星雨的流量不算大，但亮流星多，且多火流星。
  • 该流星雨 2021 年的极大预计出现在 4 月 22 日 20 时 40 分。

超新星爆发 Super Nova

  • 是蓝色恒星晚年的产物
  • 核心会形成中子星，比白矮星密度更大（如果这个蓝色恒星质量更大一些，就会形成黑洞）
  • 历史记载：1054BC，宋朝，蟹状星云（该星云属于超新星爆发遗迹），位于金牛座ζ星（天关）东北面的一个超新星残骸和脉冲风星云，是银河系英仙臂的一部分，距地球约6,500光年（2,000秒差距），直径达11光年（3.4秒差距），并以每秒约1,500公里的速度膨胀
  • 超新星爆发可能会有吸能的反应，所以可能会形成比铁更重的元素

    天体物理学

    开普勒定律

  • 根据开普勒第三定律，也叫行星运动定律: 绕同一中心天体的所有行星的轨道的半长轴的三次方（r³）跟它的公转周期的二次方（T²）的比值都相等
  • 公式：

    其他

    NGC

  • 星云和星团新总表（New General Catalogue）
  • 是业余天文学中最广为人知的深空天体目录之一
  • 它共有 7840 个天体，这些天体被称为 NGC 天体。它包括了除暗星云以外几乎所有类型的深空天体。