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天文學的作用范文1
苦
第一天,本來高高興興地到游泳館,本想去那兒就下水,可以盡情地玩,但事與愿違,和想的完全不同。教練先是讓我們在游泳池旁做準備活動,過了一會兒到了水里,四肢就好像不是我的,真想不學了,連走都有這么累,接下來的日子該怎么辦。
酸
學游泳的第二天,我有了第一天的體驗,對水有一種本能的害怕。誰知道在學習時,教練讓我們憋氣。聽到這話,更害怕了。心想:喝了水怎么辦,看著前面的同學,一個個都在低下頭憋氣,我也就學會憋氣了。
甜
天文學的作用范文2
青、第六屆天文學名詞委主任趙永恒等近30位專家出席會議。會議由趙永恒主任主持。
劉青副主任和三峽大學領導出席行致開幕詞。劉青副主任向與會代表介紹了全國科技名詞委現階段的總體T作情況,
充分肯定了天文學名詞委的工作,對今后一段時問的工作提出了新的要求。三峽大學領導介紹了三峽大學的總體情況。開
幕式結束后,會議代表就新版《英漢天文學名詞》涉及的出版細節、新版《天文學名詞》的選編任務、新版《漢英天文學詞匯》
出版意向等議題進行討論,決定近期的T作重點是做好《天文學名詞》和《英漢天文學名詞》的修訂T作,《漢英天文學詞匯》
的修訂工作暫不考慮。
12月2日下午的討論由肖耐同研究員主持。會議針對陳學雷等專家的提案,就科學實驗、望遠鏡等名稱,縮寫詞的處理
原則,人名和地名的處理方式,星表和編號天體名、組合詞的收錄,名詞分類等問題進行了討論。會議針對劉炎等專家的提
案,就名詞分類修訂和附錄相關問題進行了討論,議題包括小行星名、月球地名、lAU行星命名、流星群、隕石坑、彗星、廢棄
星座名等。
12月3日上午的討論由陳力研究員主持。他介紹了關于收錄新詞的設想。余恒匯報了特殊詞條收錄規則。會議原則
通過了這一規則并逐條討論了一些未決定的詞條。12月3日下午的討論由卞毓麟編審主持。余恒提出通過英文期刊數據
庫收集新詞的建議。同時,會議代表就天文學名詞委增加新生力量和年輕化問題進行了深入討論。
會議最后,趙永恒主任對天文學名詞委的工作任務進行了部署,提出要強化學科工作組的作用,實行委員會指導下的學
科T作組負責制,擔負起新詞收集、名詞初審、發展新成員等任務。最后會議還討論確定了《天文學名詞》和《英漢天文學名
天文學的作用范文3
而當時他正在上海洋山港日食觀測點做新浪網直播現場的嘉賓。有感于現場觀眾和網友對日全食的熱情,他提起前幾天在“上??破沾笾v壇”跟聽眾互動時被問及的一個問題:“為什么中小學里不設天文課?”就此,他回答說:如果在十幾年“漫長的”中小學時代,能夠有那么一個學期,每周有一小時天文選修課,那對于幫助孩子們更好地認識世界,增進對當代科學主要方面的完整了解,必將大有裨益。目前,對人類探索宇宙的歷程所言極微,恰是教育方面的一種缺失。他深信,如果真有這樣的課程,自己一定能夠以最精煉又最有趣的方式來講授。
哦,浩翰遼遠的星空,神秘莫測的宇宙,自古以來就讓人類世世代代為之神往。飽含詩意的作家把星空當做眼睛的食糧,富有人文情懷的科學家則把天文學視為廣闊空間的和諧科學。事實上,自羅馬帝國衰落以來,天文學可謂是所有古代學科中唯一完整流傳下來的分支。
著名人文學者金克木生前有言:看天象,知宇宙,有助于開拓心胸,這對于觀察歷史和人生直到讀文學作品、想哲學問題都有幫助。心中無宇宙,談人生很難出個人經歷的圈子。他還說,怎么看宇宙和怎么看人生也是互相關聯的,有一點宇宙知識和沒有是不一樣的?!肮艜r讀書人講究上知天文下知地理,我看今天也應當是這樣。不必多,但不可無?!?/p>
日月經天,星辰隱現,四季交替,所有的天文現象既錯綜復雜,又精巧微妙。在德國著名學者沃爾夫岡?莎德瓦爾德看來,有兩種觀天的眼光。一種是天真的眼光:古人從天空的美和穩定的秩序中體味到的幸福的安全感;另一種是具有認知力的眼光:接受了現代宇宙學的今人,會生發出某種被擲入無限性的可怕虛無的感受――而無限性同時又意味著轉瞬即逝。我們可以交替使用這兩種眼光,真是件奇特的事,也是我們的幸運。
古希臘人甚至說,人類直立的姿勢之所以是人獨有的特征,乃是因為人與四足動物不同,不是向下盯著大地,而是能夠舉目自由凝視天空。
天文學的作用范文4
暗物質.暗能量.暗星系
這個隱形星系似乎主要由暗物質構成。暗物質是一種不可見的物質,人類還沒有掌握它的特性。理論家在很久以前就相信,暗物質大約占宇宙物質-能量總和的23%。普通物質,如構成恒星、行星和人類自身的物質,則只占4%。宇宙的其它部分由一種甚至更為神秘的「暗能量驅動。暗物質的存在,理論上可以解釋將普通星系及大的星系群約束在一起的引力來源,這種引力大於萬有引力。
理論家同樣相信,暗物質的集結是最初恒星和星系形成的原因之一。他們猜想:在宇宙形成的初期,暗物質像蜘蛛網上的小水滴一樣不斷凝聚。普通物質——絕大部分是氫氣——由於萬有引力,被吸引到一個暗物質集結,而當密度變得足夠大的時候,新的恒星就將誕生,這也是一個星系誕生的開始。理論家猜想,純暗物質應該散布在宇宙各處。2001年,劍橋大學的尼爾·特倫特姆帶領的一個研究小組預言了完整暗星系的存在。
室女座I21的圓圈舞
此次新發現的暗星系是通過無線電天文望遠鏡觀測到的。據來自英國威爾士加的夫大學的羅伯特·明欽介紹,類似的目標在宇宙中可能非常普遍,但也可能非常稀少:「如果它們的確是模擬星系形成的實驗中所預言的、但目前還沒有被觀測到的暗物質團,那麼在宇宙中,此類暗物質星系有可能比普通星系還要多。
在距地球50億光年的室女座星系群當中,明欽和他的同事們試圖尋找由氫氣發出的電磁波。由此,他們發現了一個質量為太陽質量1億倍的天體。該天體被命名為室女座I21。
這一天體的旋轉速度很快。如果是由一般物質構成,這樣的速度應該會把很多物質「甩出去。它之所以能夠保持如此大的質量而進行如此高速的旋轉,其中必定存在某種物質擔當起了「引力膠水的作用。明欽指出:「根據其旋轉的速度,我們意識到室女座I21的質量是所觀測到的氫原子質量的100倍。如果它是一個普通的星系,就應該十分明亮,只需通過一個稍微好點的業余望遠鏡就能觀測到。
沒有恒星混在其中
明欽推測:「暗物質和普通物質的比率至少是500:1,高出我們對任何一個普通星系中這一比率的預期值。然而,對於這樣一個獨特的目標,我們也不知道該做出怎樣的預期——這樣高的比率是阻止氣體從恒星的形成過程中逃逸所必需的。
天文學的作用范文5
關鍵詞:高等教育;大學物理;天文學;教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)41-0072-03
一、引言
大學物理作為面向理工科專業的一門基礎課、必修課,其知識的掌握程度和能力的培養對后續專業知識的學習有著直接的影響,其重要性不可言喻。當然,有很多學生,特別是他們處在低年級,對這種重要性并沒有直觀的印象。所以,在實際教學活動中適當穿插一些相關專業或者前沿科技的知識,讓學生感受物理是如何被應用的,從而提高學生對物理學習的興趣,激發其主動性和創造性。穿插的內容也應是學生普遍感興趣的,比如對學生所學專業或者是一些重大的科技進展。除此之外,我發現天文學是一個很好的穿插對象。天文學是研究宇宙空間天體、宇宙結構和發展的學科,是一門古老的學科,也是當代最活躍的前沿學科之一,本身具有強大的吸引力,很容易抓住學生的注意力。而且關于天文學的新聞時常出現在各種媒體,對一些字眼和基本概念,學生也不會感覺太陌生,這樣也就容易拿來當作素材介紹,用物理理論來講解會讓學生對之理解得更深入透徹。本文通過幾個實例來介紹天文學知識是如何穿插在大學物理教學中的。
二、應用實例
恒星是天體中大家都比較熟悉和關注的,比如離我們最近的恒星——天陽。下面我們就以恒星為例子,看看里面包含哪些物理過程。首先關于恒星的形成,恒星是分子云引力塌縮形成的。那在什么條件下分子云才可能塌縮形成恒星?如果僅僅只是引力,那么分子云內任何微小的密度漲落必將導致引力塌縮,很自然就會形成恒星。剛剛學過氣體運動理論,就會想到分子熱運動不可避免。因此,分子云內部必然存在著引力相抗衡的熱壓力。其結果是,較小的密度漲落產生的引力會被熱壓力所克服,并不能導致塌縮。只有當分子云本身密度較大時,才可能存在較強的密度漲落,從而引起引力不穩定性,并導致塌縮。此時,熱壓力不足以抵抗引力導致的塌縮。這里只需要利用理想氣體壓強的概念,學生很容易順著這條思路找到答案。下面,我們來簡單估計產生引力不穩定的臨界條件。假設分子云為理想氣體,溫度為T、密度為ρ??紤]半徑為r的球,其質量為M∝r3ρ,球體受到的引力為∝GM2/r2,熱壓力為∝Pr2。若氣體分子的平均分子質量為m,利用理想氣體狀態方程,氣體壓強為P=ρkT/m。這樣就可以得到引力不穩定發生的臨界尺度和臨界密度:r>rJ≈■,ρ>ρJ≈■ (1).
上面的式子就是天文學中常用的金斯不穩定性判據,更嚴格的解比上面的會多出一個常數π,但是作為量級來估計,(1)式已經足夠了。
這里用的物理知識都很簡單基礎,很容易讓學生入手。通過這個例子,學生感覺自己也會用物理知識,而且跟天文更近了。
是不是滿足金斯不穩定性引起引力塌縮就能形成恒星呢?這里還有一個關鍵的問題是關于恒星的點火條件。我們知道恒星能量來源于輕核聚變,例如天陽中心的氫核聚變。但是恒星內部是否能夠發生核聚變呢?
事實上,核聚變會受到原子間庫侖勢壘的阻礙。下面我們可以簡單估計該勢壘的大小。在原子核物理簡介這一章,我們學習過原子核中核子半徑為rN=R0A1/3≈1.2A1/3fm,其中A為原子核質質量數。在大于rN的區域,庫侖作用主導,則兩個核電荷數分別為Z1和Z2,質量數為A1和A2的原子核之間的庫侖勢壘為:Vc=■≈1.2■MeV (2).
恒星中心典型溫度約107K,原子核的動能只有≈kT≈1keV?塏VC。因此,用經典物理知識我們甚至無法理解太陽為什么會發光這樣基本的問題。但是,微觀粒子具有波粒二象性,這里需要考慮量子隧道效應,只要核子動能足夠大,還是可以大規模穿過庫侖勢壘的,從而“點火”。這要求星體中心溫度不能太小,被稱為點火溫度。通過這個例子,學生感覺到像太陽這樣的宏觀天體,其核心的基本物理過程也需要借助微觀的量子效應。
關于恒星的特征溫度,天文學中常用維里溫度來估算。這里需要用到維里定理是:E■■=-■Egr (3).其中,Egr為星體的自引力能,E■■為星體的總熱能。上式表明,當星體收縮時,一半的自引力能被輻射掉,剩下的一半將轉化為熱能,增加恒星的溫度。我們可以用它來估計恒星內部的特征溫度。
星體自引力能可以估計為Egr=-GM2/R,星體熱能Eth=■NkTvir,于是有■NkTvir≈■■=■■ (4).這樣給出的溫度Tvir被稱為維里溫度。就以太陽為例,在上式中代入太陽質量和半徑后,估算的特征溫度為Tvir≈6×106K,與標準模型得到的結果量級一致。
上式(4)其實也很容易理解,只是用了氣體動理論里面的一些基本知識。關鍵是維里定理怎么來的,下面我們給出一個簡單推導,同樣是用到這部分的基礎知識。
考慮星體內部的流體靜力學平衡,某一半徑r流體元受到的引力與壓強梯度平衡,即:■=■ (5).其中M(r)是半徑r所包圍的質量,式子兩邊同乘以4πr3dr,并從星體中心到表面(假設恒星半徑為R)進行積分,即:■4πr3■dr=-■4πr3■dr (6).
上式右邊為星體的自引力能Egr.我們對(6)式左邊做分部積分,即:■4πr3■dr=4πr3P(r)■■-3■4πr2P(r)dr (7).一般將P(R)=0的地方定義為星體表面,因此右邊第一項為零。右邊第二項可以改寫為:-3■4πr2P(r)dr=-3V■=-3VP (8).
其中P為星體的平均壓強,這與求平均速度的方法類似。綜合以上(6)~(8)式,我們得到引力束縛系統的維里公式:3VP=-Egr (9).
仍然把星體內氣體分子當作經典理想氣體。利用理想氣體狀態方程PV=NkT,和氣體熱能Eth=■NkT,我們得到 P=■■。對其兩邊同乘以4πr2dr并積分有:PV=■E■■(10).聯立上面的(9)式和(10)式,即可以自然得到維里定理。
還有其他一些天文學問題,如當恒星演化至晚期,恒星中心合成鐵元素后,若再進一步核聚變需要吸熱,在原子核物理章節,其中給出的核子的平均結合能曲線就是這個意思。其結果是晚期星體核心必然塌縮,通過核聚變的方式合成比鐵重的元素是不可能的。這些都是能夠緊密結合所學內容,提出一些有趣的天文學問題,讓學生通過自己思考,能夠找到合理的解釋。只要留心,還能找到很多類似的例子。
三、總結
天文學本身具有很強的吸引力,容易引發學生的好奇心,因此在大學物理課程中穿插一些天文學知識能夠起到較好的教學效果,讓學生通過積極思考,感受如何運用物理知識,從而激發學習的主動性和創造性。另一方面,天文學作為一門古老的學科,作為自然科學的源泉,其發展對于人類的自然觀產生了重大影響,也最容易激發人們的求知欲望,理應更受重視。在國外,高校大都開設有天文課,而國內相對很少。我國是世界上天文學發展最早的國家之一,曾經在天文觀測和研究中取得了不少世界矚目的成就,但在近代卻陷于停滯,落后于西方。目前國內也僅有5所高校開設有天文專業,高校天文普及教育還亟待提高。在當前背景下,通過這樣的結合也有助于天文學知識的普及,讓學生在感受美妙的天文現象的同時,也思考其中的物理奧秘,切身感受到運用物理知識的確能使我們更加了解天文。
參考文獻:
[1]徐仁新.天體物理導論[M].北京:北京大學出版社,2006.
天文學的作用范文6
不行!――天文學家斬釘截鐵地說。為了讓人們完全清楚什么是行星,天文學家給行星畫了一個像:它們都圍繞太陽運轉;它們呈圓球狀,而不是其他什么幾何形狀;它們的引力能把自身攜帶的物質凝聚到一起,而不是一團散沙;它們有足夠大的質量,如最小的行星――水星,它的質量都達到了3.30200×1023千克,質量達3噸的大象和它比起來,就像小石頭在和泰山相比;它們還有一種特殊能力,就是能夠通過吸引等方法,清除掉其軌道附近的其他微小天體,從而暢行無阻。通過給行星畫像,天文學家們發現,冥王星的許多行為特征與真正的行星不大相同,因此決定把冥王星開除出行星隊伍,并確認目前太陽系合乎標準的行星只有8顆。
可是看看冥王星,它也圍繞太陽轉,也基本呈圓球狀,也很有分量,不像那些奇形怪狀、自由散漫、我行我素的天體,也不像流星一閃即逝。像它這樣的天體應該叫什么?天文學家把這類貌似行星的天體稱為矮行星。雖然它們的名字里有“行星”這兩個字,但并不表示它們是行星的一個種類,冠以“矮”字,也不表明它們的身份比行星“矮一截”,之所以叫它們矮行星,就是告訴人們,它們貌似行星,但卻和行星有本質的差異。目前被確認的矮行星只有4顆,分別是冥王星、谷神星、卡戎星和厄里斯星(原稱齊娜星)。
為什么不能把冥王星之類的矮行星叫做小行星呢?天文學家認為,原來的小行星概念本身是很不嚴謹的,因為行星一旦小到一定程度,性質就變了。就像冥王星那樣,因為小,就不能像真正的行星那樣可以在自己的軌道上自由馳騁了?,F在提出矮行星的概念,目的就是要糾正原來小行星概念中錯誤和模糊的地方。有了矮行星的定義,小行星這頂帽子就退出天文學的歷史舞臺了,而太陽系的天體分類也從此更加清晰了――太陽系除太陽外的所有天體都可以簡單分為三類:行星、矮行星和太陽系小天體。
那么,矮行星與行星究竟有什么不同呢?
有職無權
有職,就是它們必須像行星那樣,乖乖地沿著自己的軌道圍著太陽轉;無權,就是它們在自己的公轉區域內并不能發揮支配性的作用。在運轉的過程中,一旦遇到太陽系其他的小天體,它們就會因為受到這些天體的引力作用而搖擺起來,甚至還會經常遭受不明小天體的猛烈撞擊。也就是說,它們沒有真正的行為自,還得看身邊其他小天體的臉色行事。
冥王星和卡戎星必須一起跳“交誼舞”,就是一個典型例子。我們知道,地球的公轉是沿著特定的軌道向前邁進的,但冥王星就沒有這個本事了,由于受鄰居卡戎星引力的影響,它必須和卡戎星彼此互相繞著運動,猶如跳交誼舞。由于不能擺脫舞伴的糾纏,所以冥王星無法像地球那么瀟灑,它必須邁著舞步緩慢地繞著太陽轉大圈。卡戎星的命運也和冥王星一樣,也無法擺脫舞伴――冥王星的糾纏。
只能當陪襯
其實,如果和太陽系其他小天體相比,矮行星已經算是大塊頭、大明星了。比如谷神星身處太陽系小天體群中,論體積和質量它最大,但是如果人類不借助現代科技,也根本發現不了它。
谷神星算是被人們最早發現的矮行星了,但發現它的歷程非常曲折。18世紀中葉,有天文學家根據推算預言,在木星和火星之間,應該存在一個體形較大的太陽系天體,但苦苦尋找卻找不到它的身影。到了19世紀初,另一位天文學家在觀測星空時,偶然發現有一顆“星星”每天晚上都要改變位置。后來經過其他天文學家的細致觀測,才發現了谷神星,證實了它的存在。谷神星能很早亮相,算是幸運的了,其他幾顆矮行星,只能自嘆命運不濟了。如果不是不斷提高的科學技術帶來了更加先進的觀測技術,其他幾顆矮行星很可能要長久地無人問津。1978年,卡戎星才被人們發現;2003年,厄里斯星才被人們看到。可見它們和行星比起來,真的是太不起眼了。
晉升渺茫
矮行星們也許會有未來變成一般太陽系小天體的降級之憂。天文學家近年來的觀測表明,卡戎星其實與冥王星構成了雙行星系統,因為它們同步圍繞太陽旋轉,而且卡戎星的質量大約是冥王星的一半,其密度與冥王星相似。天文學家猜測,冥王星很可能在遠古時曾與一顆龐大天體發生了碰撞,導致一大塊碎片從冥王星中分離出來,最后形成了卡戎星。那么,冥王星由大變小的歷史會不會重演呢?