现代天文学与诺贝尔物理学奖讲授提纲二，天球、星座和坐标系
1，星座和恒星命名
2，地球的自转、公转和天体的视运动
3，四季星空
4，天球坐标
（讨论：,星座文化”）
1，星座和恒星命名星座是什么？
星座是人们为了观测研究方便把星空的人为划分为若干区域古人划分星空形成风格各异的星座文化
公元前 3000年左右古巴比伦人把星空中亮星连起来勾画成牛、羊、蝎子等形象
中国古代：分为四大区，二十八宿我国古代神话中 28个神仙
古希腊人：希腊神话中的人物或动物来为星座命名，共 40多个。
距离极其悬殊月球,38.4万千米金星,4100万千米日地距离,15000万千米冥王星,40倍日地距离
星座不是有机整体
星座只是某一方向范围内所有天体的集合银河系中的恒星、星云河外星系、类星体 ……
在同一个星座内的天体的距离极其悬殊,
最近的恒星是半人马座的比邻星距离地球 4.3光年牛郎星,6光年，
织女星,25光年，
北极星,680光年银河系中最远的恒星,8万光年最近的星系（大、小麦哲伦星云）
16万和 19万光年仙女星系,2200万光年远距离星系：几亿光年～上百亿光年星座和恒星名字古希腊人：分成 48个星座，
主要是北天的恒星
1928年，国际天文学联合会把全天分为 88个星座，其中沿用了很多希腊人起的名字各个星座大小不同，星数差别很大神话人物类：仙女座，仙王座，
武仙座，猎户座，
动物类,大熊座，小熊座，
金牛座，杜鹃座；
仪器用具类,罗盘座,
时钟座,圆规座,六分仪座,
显微镜座,望远镜座
（为什么有现代仪器名的星座？）
千亿颗恒星如何取名
我国古代给一些亮星起的名字天狼、北斗、大角、牛郎、织女、造父
国际命名方法：
不能重名又要便于记忆姓：星座名名：该星座中的星以亮度排队以希腊字母 α,β,γ …
例如：小熊座 α （ 北极星）
希腊字母 24个，
故只能给 2112颗星命名在希腊字母用完后接着再用阿拉伯数字继续排
6星，
大熊座 56星等其它命名
星云和梅西叶天体（ M天体）
射电源,X射线源,γ射线源、
红外源、紫外源
超新星和超新星遗迹
脉冲星和类星体
河外星系（星表）
最普通的命名法：名字＋位置如脉冲星,PSR1133＋ 16
2，地球的自转和公转
地球从西往东自转太阳东升西落星空也东升西落
只有北极星例外天上的群星都绕北极星画出一个个大小不等圆圈地球自转
天体的周日视运动
整个星空绕一条轴线旋转
（地球自转轴）
天轴
北极星北极星变迁的原因
－－地轴进动
地球是椭球体，并斜着身子绕太阳公转
太阳和月球的引力对地球赤道隆起的部分产生一个力矩，导致地球自转轴绕黄极作缓慢的圆锥运动（黄极是地球轨道平面的法线方向）
约 2.6万年绕黄极转一周地轴的进动
26000年绕一圈
5000多年后仙王座
α星
12000年后织女星变为北极星地球的公转我们坐在快速行驶的火车上可以从路旁景物迅速地后退判断火车在运动。
地球在轨道上运动，如果两旁有各种景物，我们也可以判断地球在运动。
但地球的近处没有任何景物。只有远处的星空可以作为参照物。
恒星离我们太远，长时间观测才会发现它们位置的变化。
星空的四季变化是地球公转的最重要证据。
3，四季星空四季星空在地球上只能看见背着太阳方向的天空中的恒星。
地球绕太阳的公转导致星空也随季节的变化而不同。
四季星空春夜 大熊 追 小熊,
夏夜 牛郎 会 织女,
秋夜 仙女 拜 仙后,
冬夜 猎户 斗 金牛 。
春季星空
小熊座
α 星是 北极星
大熊座，大熊星座中有北斗七星，
顺着斗勺边缘上两颗星的联线可找到 北极星
狮子座头部由六颗星组成狮子座 流星雨寻找北极星小熊座的 α星
（其 7颗星较暗）
狮子座流星雨
99年热点天象（流星雨暴）
并非来自狮子座，是辐射点
彗星喷发或分裂的流星群物质散布在其轨道上，每当地球穿越彗星轨道时，就发生流星雨。
每年 11月 17日左右，地球穿越狮子座流星群（坦普尔－塔特尔彗星轨道）
33年出现一次流星雨暴，原因是这个彗星的周期是 33年夏季星空
银河横跨天空
天鹰座 牛郎星在银河的东岸
天琴座 织女星在银河的西岸
天鹅座 在银河中形如大,十,字天鹅座 X-1（ X射线源）
银河天琴座织女星天鹰座牛郎星天琴座天鹰座天鹅座 X-1（ X射线源）
在双星系统中找黑洞，
黑洞看不见但可以感觉到它的存在
双星观测可以估计伴星质量天鹅座 X-1是密近双星质量大于 5.5太阳质量是黑洞的最可能候选者秋季星空
仙后座有五颗相当明亮的恒星排列成拉丁字母 W 的形状
W字开口的一面正对着北极星
仙女座肉眼可见仙女座大星云是人类认识的第一个银河系以外的星系仙女座大星云是人类认识的第一个银河系以外的星系
1920年美国科学院,宇宙尺度,大辩论银河系和旋涡星云的大小仙女座大星云是否在银河系之外？
1923年哈勃证实仙女座的距离为 90万光年，远在银河系之外
（银河系只有 10万光年大小）
寻找北极星仙后座
（右）
仙王座
（左）
冬季星空
猎户座有三颗亮星，好比猎人的腰带主星 α 是 红超巨星
大犬座天狼星，全天最亮的恒星双星系统,伴星是第一颗白矮星
金牛座昴星团有七颗主要亮星蟹状星云和脉冲星
1054年超新星爆发的遗迹猎户座蓝色星多年轻的热星一个旋臂上恒星诞生的地方
－－保育院看星图
星图种类類繁多
星图上的南北方向和普通地图相反
使用地图時，平放在地上
使用星图時,須要把星图高舉過頭，抬头看星空黄道十二宫和
,星座文化”
太阳在天球上的视运动黄道黄道面黄道十二宫太阳视运动经过 12个星座称十二宫，大约每个月经过一宫
（ 12个星座大小不同,12个宫则平均占 30度）
春 夏 秋 冬
1,双鱼宫 4,双子宫 7,室女功 10,人马宫
2,白羊宫 5,巨蟹宫 8,天秤宫 11,摩羯宫
3,金牛宫 6,狮子宫 9,天蝎宫 12,宝瓶宫星座能决定人的性格和命运吗？
星座书,幸运星座 ×× 年,
人出生的月份对应一个星座每个人都有一个星座
（认识 12个星座）
,星象学家”：
不同星座能够决定人的不同性格、
一生机遇和机缘。
不同星座对人会产生不同的影响吗？
天体的辐射对地球的影响：
太阳最大，
其它恒星和星系的影响微乎其微！
（毫央斯基,1mJy=10-29瓦 /米 2赫兹）
英国 Jodrell Bank 射电天文台展览会：桌上放一迭白纸要求参观者拿一张纸的背面写道：
,你付出的能量比全世界射电望远镜在其全部历史中所接收的能量还多,
太阳系外的天体提供给地球的能量微乎其微！
引力可能产生影响引力影响：月球最大都是和距离的平方成反比！
恒星和星系，距离我们太遥远了，
对地球的影响接近于零撞击地球彗星、小行星、陨星等撞击地球
4，天球坐标系
（怎样确定天体的位置？）
借鉴地球的经纬度
基本点,北极,南极
基本圈：赤道,纬圈经圈、本初经圈纬度,经度地球
纬度
经度
本初子午线格林尼治天文台
赤道
南极
北极纬度,从赤道面起算到北极 0～ 90o
到南极 0～－ 90o
经度,从本初经圈 起算
（通过格林尼治天文台）
向东方向，东经 0～ 180o
向西方向，西经 0～ 180o
北京东经 116度 22分北纬 39度 58分天球
1，用肉眼或望远镜看天体，分不清它们的远近，好象是镶嵌在无穷远处的球面上一个虚拟的天球！
2，天球是以地球为中心，但这仅仅是一种方法，用起来方便
3，太阳和太阳系的行星在天球上的视运动
4，恒星也在运动（自行），短时期不会明显看出恒星在天球上的相对位置发生变化可以认为恒星固定在天球上天体在天球面上的投影
天体位置：观测者和天体的联线与天球的交点
视运动：天体在天球球面上的运动天球坐标系
1,赤道坐标系地球赤道，北极、南极
2,地平坐标系地平面，天顶、天底
3,黄道坐标系地球绕太阳运动轨道平面，黄极
4,银道坐标系银道面，银极优越的赤道坐标系英国著名学者李约瑟评价：
现代国际通用的是中国古代的赤道坐标系，而不是希腊古代的黄道坐标系。
坐标值不随时间变化，也不受观测点地理位置的影响，可唯一确定恒星在天球上的位置。
赤道坐标系天球天赤道南天极北天极赤道坐标系
基本圈,赤道、纬圈、经圈
基本点,北天极（南天极）
春分点
赤纬
赤经春分点是什么？
春分点春分点 春分点秋分点黄道面赤道面
23.50
冬至点夏至点春分点地球轨道面（黄道面）和赤道面的交点赤道坐标系子午圈春分点时角地平圈赤道天极春分点子午线通过观测者天顶和南北极的大圆赤道坐标系
天体 M的赤纬从天赤道起算
赤经从春分点起算，
逆时针
时角从子午圈起算，
顺时针
90?
hh 24~0
hh 24~0
赤经参考点：春分点赤道面和黄道面在天球上相交的两点（春分点和秋分点）
春分点在天球上的视位置和恒星一样也作周日运动，
所以与恒星的距离不变
坐标值不随时间变化,和观测地位置无关地平坐标系
地平圈
子午圈
天顶和天底
南点、北点
地平高度 h
方向角 A
z
地平坐标系
地平高度 h（ 或天顶距 z）
方向角 A
从南点起算，向西 0～ 180o
向东 0～ -180o
优点：
参照物是地平圈，容易测定
缺点：
坐标值不断变化
L,地理纬度黄道坐标系基本圈：黄道、黄经圈、黄纬圈基本点：北黄极、南黄极坐标原点：春分点黄经：从春分点到过天体的黄经圈计算 0～ 360o（ λ）
黄纬：从黄道到过天体的黄纬圈
(β)?90?
银道坐标系基本圈：银道、银经圈、银纬圈基本点：北银极、南银极银经：银河中心方向（人马座）
起算 l（ 0～ 360o)
(老的是从银道和天赤道在天球上相交两点的升交点起算）
银纬：从银道到过天体的银纬圈
b (0~90,0~-90)
在地球上某处观测天体
有没有永远不落的天体？
有没有永远不升起的天体？
在地球的北极：
地平圈与天赤道平行
所有天体的周日平行圈与地平圈和天赤道平行
所有的北天的天体都围绕着北极星转圆圈不会落到地平圈之下
所有的南天的天体都看不到在地球北极永不落的星
（拱极星）
天顶和北天极一致地平圈和赤道圈一致在地球赤道地区：
地平圈与天赤道垂直所有天体的周日平行圈都与地平圈垂直
没有永远不会落到地平线以下的星
也没有永不升起的星星南天和北天的天体都可以观测在其它纬度地区：
既有拱极星也有永不升起的星还有有升有落的星由赤纬与当地地理纬度决定中纬度地区本章要求
1,星座的由来，记住 4个星座的特征。
2,地球自转和公转的观测证据是什么？
3,天球是什么？
4,天球赤道坐标系。
思考讨论
1，星座能决定人的性格和命运吗？
作业：
观看天文知识 VCD（ 1） 探索太阳系 （ 2）神秘火星的过去、现在和未来，就某一问题进行归纳总结，
或发表感想或评论。（约 200字）
1，星座和恒星命名
2，地球的自转、公转和天体的视运动
3，四季星空
4，天球坐标
（讨论：,星座文化”）
1，星座和恒星命名星座是什么？
星座是人们为了观测研究方便把星空的人为划分为若干区域古人划分星空形成风格各异的星座文化
公元前 3000年左右古巴比伦人把星空中亮星连起来勾画成牛、羊、蝎子等形象
中国古代：分为四大区，二十八宿我国古代神话中 28个神仙
古希腊人：希腊神话中的人物或动物来为星座命名，共 40多个。
距离极其悬殊月球,38.4万千米金星,4100万千米日地距离,15000万千米冥王星,40倍日地距离
星座不是有机整体
星座只是某一方向范围内所有天体的集合银河系中的恒星、星云河外星系、类星体 ……
在同一个星座内的天体的距离极其悬殊,
最近的恒星是半人马座的比邻星距离地球 4.3光年牛郎星,6光年，
织女星,25光年，
北极星,680光年银河系中最远的恒星,8万光年最近的星系（大、小麦哲伦星云）
16万和 19万光年仙女星系,2200万光年远距离星系：几亿光年～上百亿光年星座和恒星名字古希腊人：分成 48个星座，
主要是北天的恒星
1928年，国际天文学联合会把全天分为 88个星座，其中沿用了很多希腊人起的名字各个星座大小不同，星数差别很大神话人物类：仙女座，仙王座，
武仙座，猎户座，
动物类,大熊座，小熊座，
金牛座，杜鹃座；
仪器用具类,罗盘座,
时钟座,圆规座,六分仪座,
显微镜座,望远镜座
（为什么有现代仪器名的星座？）
千亿颗恒星如何取名
我国古代给一些亮星起的名字天狼、北斗、大角、牛郎、织女、造父
国际命名方法：
不能重名又要便于记忆姓：星座名名：该星座中的星以亮度排队以希腊字母 α,β,γ …
例如：小熊座 α （ 北极星）
希腊字母 24个，
故只能给 2112颗星命名在希腊字母用完后接着再用阿拉伯数字继续排
6星，
大熊座 56星等其它命名
星云和梅西叶天体（ M天体）
射电源,X射线源,γ射线源、
红外源、紫外源
超新星和超新星遗迹
脉冲星和类星体
河外星系（星表）
最普通的命名法：名字＋位置如脉冲星,PSR1133＋ 16
2，地球的自转和公转
地球从西往东自转太阳东升西落星空也东升西落
只有北极星例外天上的群星都绕北极星画出一个个大小不等圆圈地球自转
天体的周日视运动
整个星空绕一条轴线旋转
（地球自转轴）
天轴
北极星北极星变迁的原因
－－地轴进动
地球是椭球体，并斜着身子绕太阳公转
太阳和月球的引力对地球赤道隆起的部分产生一个力矩，导致地球自转轴绕黄极作缓慢的圆锥运动（黄极是地球轨道平面的法线方向）
约 2.6万年绕黄极转一周地轴的进动
26000年绕一圈
5000多年后仙王座
α星
12000年后织女星变为北极星地球的公转我们坐在快速行驶的火车上可以从路旁景物迅速地后退判断火车在运动。
地球在轨道上运动，如果两旁有各种景物，我们也可以判断地球在运动。
但地球的近处没有任何景物。只有远处的星空可以作为参照物。
恒星离我们太远，长时间观测才会发现它们位置的变化。
星空的四季变化是地球公转的最重要证据。
3，四季星空四季星空在地球上只能看见背着太阳方向的天空中的恒星。
地球绕太阳的公转导致星空也随季节的变化而不同。
四季星空春夜 大熊 追 小熊,
夏夜 牛郎 会 织女,
秋夜 仙女 拜 仙后,
冬夜 猎户 斗 金牛 。
春季星空
小熊座
α 星是 北极星
大熊座，大熊星座中有北斗七星，
顺着斗勺边缘上两颗星的联线可找到 北极星
狮子座头部由六颗星组成狮子座 流星雨寻找北极星小熊座的 α星
（其 7颗星较暗）
狮子座流星雨
99年热点天象（流星雨暴）
并非来自狮子座，是辐射点
彗星喷发或分裂的流星群物质散布在其轨道上，每当地球穿越彗星轨道时，就发生流星雨。
每年 11月 17日左右，地球穿越狮子座流星群（坦普尔－塔特尔彗星轨道）
33年出现一次流星雨暴，原因是这个彗星的周期是 33年夏季星空
银河横跨天空
天鹰座 牛郎星在银河的东岸
天琴座 织女星在银河的西岸
天鹅座 在银河中形如大,十,字天鹅座 X-1（ X射线源）
银河天琴座织女星天鹰座牛郎星天琴座天鹰座天鹅座 X-1（ X射线源）
在双星系统中找黑洞，
黑洞看不见但可以感觉到它的存在
双星观测可以估计伴星质量天鹅座 X-1是密近双星质量大于 5.5太阳质量是黑洞的最可能候选者秋季星空
仙后座有五颗相当明亮的恒星排列成拉丁字母 W 的形状
W字开口的一面正对着北极星
仙女座肉眼可见仙女座大星云是人类认识的第一个银河系以外的星系仙女座大星云是人类认识的第一个银河系以外的星系
1920年美国科学院,宇宙尺度,大辩论银河系和旋涡星云的大小仙女座大星云是否在银河系之外？
1923年哈勃证实仙女座的距离为 90万光年，远在银河系之外
（银河系只有 10万光年大小）
寻找北极星仙后座
（右）
仙王座
（左）
冬季星空
猎户座有三颗亮星，好比猎人的腰带主星 α 是 红超巨星
大犬座天狼星，全天最亮的恒星双星系统,伴星是第一颗白矮星
金牛座昴星团有七颗主要亮星蟹状星云和脉冲星
1054年超新星爆发的遗迹猎户座蓝色星多年轻的热星一个旋臂上恒星诞生的地方
－－保育院看星图
星图种类類繁多
星图上的南北方向和普通地图相反
使用地图時，平放在地上
使用星图時,須要把星图高舉過頭，抬头看星空黄道十二宫和
,星座文化”
太阳在天球上的视运动黄道黄道面黄道十二宫太阳视运动经过 12个星座称十二宫，大约每个月经过一宫
（ 12个星座大小不同,12个宫则平均占 30度）
春 夏 秋 冬
1,双鱼宫 4,双子宫 7,室女功 10,人马宫
2,白羊宫 5,巨蟹宫 8,天秤宫 11,摩羯宫
3,金牛宫 6,狮子宫 9,天蝎宫 12,宝瓶宫星座能决定人的性格和命运吗？
星座书,幸运星座 ×× 年,
人出生的月份对应一个星座每个人都有一个星座
（认识 12个星座）
,星象学家”：
不同星座能够决定人的不同性格、
一生机遇和机缘。
不同星座对人会产生不同的影响吗？
天体的辐射对地球的影响：
太阳最大，
其它恒星和星系的影响微乎其微！
（毫央斯基,1mJy=10-29瓦 /米 2赫兹）
英国 Jodrell Bank 射电天文台展览会：桌上放一迭白纸要求参观者拿一张纸的背面写道：
,你付出的能量比全世界射电望远镜在其全部历史中所接收的能量还多,
太阳系外的天体提供给地球的能量微乎其微！
引力可能产生影响引力影响：月球最大都是和距离的平方成反比！
恒星和星系，距离我们太遥远了，
对地球的影响接近于零撞击地球彗星、小行星、陨星等撞击地球
4，天球坐标系
（怎样确定天体的位置？）
借鉴地球的经纬度
基本点,北极,南极
基本圈：赤道,纬圈经圈、本初经圈纬度,经度地球
纬度
经度
本初子午线格林尼治天文台
赤道
南极
北极纬度,从赤道面起算到北极 0～ 90o
到南极 0～－ 90o
经度,从本初经圈 起算
（通过格林尼治天文台）
向东方向，东经 0～ 180o
向西方向，西经 0～ 180o
北京东经 116度 22分北纬 39度 58分天球
1，用肉眼或望远镜看天体，分不清它们的远近，好象是镶嵌在无穷远处的球面上一个虚拟的天球！
2，天球是以地球为中心，但这仅仅是一种方法，用起来方便
3，太阳和太阳系的行星在天球上的视运动
4，恒星也在运动（自行），短时期不会明显看出恒星在天球上的相对位置发生变化可以认为恒星固定在天球上天体在天球面上的投影
天体位置：观测者和天体的联线与天球的交点
视运动：天体在天球球面上的运动天球坐标系
1,赤道坐标系地球赤道，北极、南极
2,地平坐标系地平面，天顶、天底
3,黄道坐标系地球绕太阳运动轨道平面，黄极
4,银道坐标系银道面，银极优越的赤道坐标系英国著名学者李约瑟评价：
现代国际通用的是中国古代的赤道坐标系，而不是希腊古代的黄道坐标系。
坐标值不随时间变化，也不受观测点地理位置的影响，可唯一确定恒星在天球上的位置。
赤道坐标系天球天赤道南天极北天极赤道坐标系
基本圈,赤道、纬圈、经圈
基本点,北天极（南天极）
春分点
赤纬
赤经春分点是什么？
春分点春分点 春分点秋分点黄道面赤道面
23.50
冬至点夏至点春分点地球轨道面（黄道面）和赤道面的交点赤道坐标系子午圈春分点时角地平圈赤道天极春分点子午线通过观测者天顶和南北极的大圆赤道坐标系
天体 M的赤纬从天赤道起算
赤经从春分点起算，
逆时针
时角从子午圈起算，
顺时针
90?
hh 24~0
hh 24~0
赤经参考点：春分点赤道面和黄道面在天球上相交的两点（春分点和秋分点）
春分点在天球上的视位置和恒星一样也作周日运动，
所以与恒星的距离不变
坐标值不随时间变化,和观测地位置无关地平坐标系
地平圈
子午圈
天顶和天底
南点、北点
地平高度 h
方向角 A
z
地平坐标系
地平高度 h（ 或天顶距 z）
方向角 A
从南点起算，向西 0～ 180o
向东 0～ -180o
优点：
参照物是地平圈，容易测定
缺点：
坐标值不断变化
L,地理纬度黄道坐标系基本圈：黄道、黄经圈、黄纬圈基本点：北黄极、南黄极坐标原点：春分点黄经：从春分点到过天体的黄经圈计算 0～ 360o（ λ）
黄纬：从黄道到过天体的黄纬圈
(β)?90?
银道坐标系基本圈：银道、银经圈、银纬圈基本点：北银极、南银极银经：银河中心方向（人马座）
起算 l（ 0～ 360o)
(老的是从银道和天赤道在天球上相交两点的升交点起算）
银纬：从银道到过天体的银纬圈
b (0~90,0~-90)
在地球上某处观测天体
有没有永远不落的天体？
有没有永远不升起的天体？
在地球的北极：
地平圈与天赤道平行
所有天体的周日平行圈与地平圈和天赤道平行
所有的北天的天体都围绕着北极星转圆圈不会落到地平圈之下
所有的南天的天体都看不到在地球北极永不落的星
（拱极星）
天顶和北天极一致地平圈和赤道圈一致在地球赤道地区：
地平圈与天赤道垂直所有天体的周日平行圈都与地平圈垂直
没有永远不会落到地平线以下的星
也没有永不升起的星星南天和北天的天体都可以观测在其它纬度地区：
既有拱极星也有永不升起的星还有有升有落的星由赤纬与当地地理纬度决定中纬度地区本章要求
1,星座的由来，记住 4个星座的特征。
2,地球自转和公转的观测证据是什么？
3,天球是什么？
4,天球赤道坐标系。
思考讨论
1，星座能决定人的性格和命运吗？
作业：
观看天文知识 VCD（ 1） 探索太阳系 （ 2）神秘火星的过去、现在和未来，就某一问题进行归纳总结，
或发表感想或评论。（约 200字）
