淺談中職天文知識初步的學習與認識

鄢豐明

【摘 要】天文學是一門最古老的科學，它一開始就同人類的勞動和生存密切相關。它同數學、物理、化學、生物、地學同為六大基礎學科。天文學家觀測從行星、恒星、星系等各種天體來的輻射，小到星際的分子，大到整個宇宙。由于科技的不斷發展，人們對天文學的定義，研究對象，研究范疇，學科分支，論研究等方面都取得了突破性的進展。天文學正朝著高、精、尖的方向發展。我們期待著天文學的進一步發展為科學事業和人們的社會生活造福。

【關鍵詞】中職；天文學基礎

通過聽天文學基礎的課使我對天文學有了一定的了解。天文學是研究天體、宇宙的結構和發展的自然科學，內容包括天體的構造、性質和運行規律等。人類生在天地之間，從很早的年代就在探索宇宙的奧秘，因此天文學是一門最古老的科學，它一開始就同人類的勞動和生存密切相關。它同數學、物理、化學、生物、地學同為六大基礎學科。天文學主要通過觀測天體發射到地球的輻射，發現并測量它們的位置、探索它們的運動規律、研究它們的物理性質、化學組成、內部結構、能量來源及其演化規律。隨著人類社會的發展，天文學的研究對象從太陽系發展到整個宇宙。現在天文學按研究方法分類已形成天體測量學、天體力學和天體物理學三大分支學科。

自古以來，人類一直對恒星和行星十分感興趣。古代的天文學家僅僅依靠肉眼觀察天空，1608年，人們發明了望遠鏡，此后，天文學家就能夠更清楚的觀察恒星和行星了。意大利科學家伽利略，就是最早使用望遠鏡研究太空的人之一。今天天文學家使用許多不同類型的望遠鏡來收集宇宙的信息。有些望遠鏡可以收集到來自遙遠天體的微弱亮光，如X射線。絕大多數望遠鏡是安放在地球上的，但也有些望遠鏡被放置在太空中，沿著軌道運轉，如哈勃太空望遠鏡。現在，天文學家還能夠通過發射的航天探測器來了解某些太空信息。天文學的研究范疇和天文的概念從古至今不斷發展。在古代，人們只能用肉眼觀測天體。2世紀時，古希臘天文學家托勒密提出的地心說統治了西方對宇宙的認識長達1000多年。直到16世紀，波蘭天文學家哥白尼才提出了新的宇宙體系的理論——日心說。到了1610年，意大利天文學家伽利略獨立制造折射望遠鏡，首次以望遠鏡看到了太陽黑子、月球表面和一些行星的表面和盈虧。在同時代，牛頓創立牛頓力學使天文學出現了一個新的分支學科天體力學。天體力學誕生使天文學從單純描述天體的幾何關系和運動狀況進入到研究天體之間的相互作用和造成天體運動的原因的新階段，在天文學的發展歷史上，是一次巨大的飛躍。

19世紀中葉天體攝影和分光技術的發明，使天文學家可以進一步深入地研究天體的物理性質、化學組成、運動狀態和演化規律，從而更加深入到問題本質，從而也產生了一門新的分支學科天體物理學。這又是天文學的一次重大飛躍。20世紀50年代，射電望遠鏡開始應用。到了20世紀60年代，取得了稱為“天文學四大發現”的成就：微波背景輻射、脈沖星、類星體和星際有機分子。而與此同時，人類也突破了地球束縛，可到天空中觀測天體。除可見光外，天體的紫外線、紅外線、無線電波、X射線、γ射線等都能觀測到了。這些使得空間天文學得到巨大發展，也對現代天文學成就產生很大影響。

隨著天文學的發展，人類的探測范圍到達了距地球約100億光年的距離，根據尺度和規模，天文學的研究對象可以分為包括行星系中的行星、圍繞行星旋轉的衛星和大量的小天體，如小行星、彗星、流星體以及行星際物質等。太陽系是目前能夠直接觀測的唯一的行星系。但是宇宙中存在著無數像太陽系這樣的行星系統。現在人們已經觀測到了億萬個恒星，太陽只是無數恒星中很普通的一顆。

人類所處的太陽系只是處于由無數恒星組成的銀河系中的一隅。而銀河系也只是一個普通的星系，除了銀河系以外，還存在著許多的河外星系。星系又進一步組成了更大的天體系統，星系群、星系團和超星系團。

一些天文學家提出了比超星系團還高一級的總星系。按照現在的理解，總星系就是目前人類所能觀測到的宇宙的范圍，半徑超過了100億光年。

在天文學研究中最熱門、也是最難令人信服的課題之一就是關于宇宙起源與未來的研究。對于宇宙起源問題的理論層出不窮，其中最具代表性，影響最大，也是最多人支持的的就是1948年美國科學家伽莫夫等人提出的大爆炸理論。根據現在不斷完善的這個理論，宇宙是在約137億年前的一次猛烈的爆發中誕生的。然后宇宙不斷地膨脹，溫度不斷地降低，產生各種基本粒子。隨著宇宙溫度進一步下降，物質由于引力作用開始塌縮，逐級成團。在宇宙年齡約10年時星系開始形成，并逐漸演化為今天的樣子。

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

天文學的理論常常由于觀測信息的不足，天文學家經常會提出許多假說來解釋一些天文現象。然后再根據新的觀測結果，對原來的理論進行修改或者用新的理論來代替。這也是天文學不同于其他許多自然科學的地方。天文學的不斷發展使得人們對行星以及宇宙中的天體有了更加精確的定義。

天文學家稱這種由于恒星死亡形成的天體為恒星級黑洞。一般認為，宇宙中的大多數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因引力坍縮而形成的超大質量黑洞，比如在類星體星系的中心。在宇宙誕生初期可能曾經形成過很多微型黑洞（太初黑洞），這些黑洞的體積很小，質量相當于一座大山。

黑洞本身不可見，但可以用至少兩種方法檢測出它的存在。當一個黑洞吸引塵埃、氣體或恒星時，它的強大引力會把這些物質撕碎成原子微粒，原子微粒會從黑洞的邊緣沿螺旋線墜向中心，速度會越來越快，直至達到每秒九百多公里。當物體被黑洞吞沒時，會因為互相碰撞而使溫度上升到幾百萬度，并發出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；也只有黑洞才會以這種方式發射χ射線和γ射線。任何物質或輻射到達黑洞邊緣，越過它的視界就永遠消失了。在黑洞的奇點附近，現有的任何物理定律都是不適用的。黑洞的奇點和我們現已認識的宇宙中的所有物質狀態截然不同。到目前為止，還沒有任何科學方法能用來測量黑洞。現在我們說找到了一個黑洞都是通過間接途徑推算出來的。

通過學習天文學基礎這門課程，我對天文學的定義、研究方向、研究領域、研究理論以及矮行星和中子星等重要的天體有了系統的了解。它也豐富了我的知識體系，拓寬了我的知識面。我期待天文學取得更大的進展，也期待我國的科學事業的發展越來越好。

【參考文獻】

[1]《基礎天文學》.

[2]《天文學教程》.