篇一：《天文学概论》期末论文恒星
《天文学概论》期末作业
之
谈谈对恒星的认识
姓名：舒必成
学号：201413020133
学院：法学院
专业：法学
本学期我选修了天文学概论这门课程，通过一学期学习，我收获了很多有关天文学方面的知识，也许是因为星空本身就很神秘，充满魅力，指引着我选择了天文学选修课。在课堂上，与浩瀚的宇宙的一次次碰撞，一次次惊叹，一次次感慨；与古今思想的一点点接触，一点点欣喜，一点点感悟；使我的选修课有感叹，有乐趣，有收获，没有遗憾。
在老师的引导和种种疑问的追寻下，我对恒星的演化过程进行了一番探究，恒星就像一个长寿的人——再机缘巧合下诞生，倔壮成长后，经历漫长的黄金阶段，接着是膨胀的中年，最后慢慢的衰老。所以下面我会从恒星的四个阶段谈谈我对恒星的认识。
一、快速成长的幼年期
恒星最初诞生于太空中的星际尘埃，科学家形象地称之为“星云”或者“星际云”，其主要成分由氢组成，密度极小，但体积和质量巨大。密度足够大的星云在自身引力作用下，不断收缩、温度升高，当温度达到1 000万度时其内部发生热核聚变反应，核聚变的结果是把四个氢原子核结合成一个氦原子核，并释放出大量的原子能，形成辐射压，当压力增高到足以和自身收缩的引力抗衡时，一颗恒星诞生了。
恒星形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。通常，正在产生恒星的星源会通过在四周光亮的气体云上造成阴影而被观测到，这被称为包克球。质量非常小的原恒星温度不能达到足够开始氢的核融合反应，它们会成为棕矮星。质量更高的原恒星，核心的温度可以达到1,000万K，可以开始质子-质子链反应将氢先融合成氘，再融合成氦。在质量略大于太阳质量的恒星，碳氮氧循环在能量的产生上贡献了可观的数量。新诞生的恒星有各种不同的大小和颜色。光谱类型的范围从高热的蓝色到低温的红色，质量则从最低的0.085太阳质量到数十倍于太阳质量。恒星的亮度和颜色取决于表面的温度，而表面温度又由质量来决定。
二、 黄金的“青年时代”
主序星阶段是一个相对稳定的长时期，此过程是恒星以内部氢氦聚变为主要能源的发展阶段，是恒星的“青年时代”，也是恒星一生中最长的黄金阶段，占
据了它整个寿命的 90%。这段时间，恒星相对稳定，向外膨胀和向内收缩的两种力大致平衡，恒星基本上不收缩也不膨胀，并且以几乎不变的恒定光度（所谓“光度”，就是指从恒星表面以光的形式辐射出的功率）发光发热，照亮周围的宇宙空间。但在其内部进行着剧烈的氢核聚变为氦核的反应，核反应产生的热能全部用于热和电磁辐射及微粒子辐射，恒星温度不变，在主序上的位置也不变，在中心的氢耗尽时逐渐形成一个不再产能的氦核，使其温度不再改变即同温，当同温氦核质量达到恒星质量的10%—15% 时 ,同温氦核开始顶不住星体的自吸引氦核会猛烈坍缩 ,释放出巨大的引力能。但是质量越大的恒星在主序上停留的时间越短，1924年，爱丁顿发现：一个处在辐射平衡状态的理想气态球，其光度与质量的3.5次方成正比。恒星的寿命＝燃料储备/燃料消耗率，燃料储备∝质量，燃料消耗率∝光度。一般，质量为M的主序星，寿命为1010年×M-2.5。质量大于60M⊙的恒星，在主序的生存期短于1010年×60-2.5 ，即3.6× 105年。
三、 膨胀的中年期
当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星阶段，步入中年期时，它将首先变为一颗红巨星。称它为“巨星”，是突出它的体积巨大。在巨星阶段，恒星的体积将膨胀到十亿倍之多。它为“红”巨星，是因为在这恒星迅速膨胀的同时，它的外表面离中心越来越远，所以温度将随之而降低，发出的光也就越来越偏红。不过，虽然温度降低了一些，可红巨星的体积是如此之大，它的光度也变得很大，极为明亮。肉眼看到的最亮的星中，许多都是红巨星。红巨星的外层大气虽然在膨胀和冷却,而它的星核却由于引力而在收缩形成镜像反应,核的密度和温度在不断升高。当星核温度超过1亿K时,星核中的氢元素被点燃,发生以氦为原料的核聚变。在一些质量较小的恒星上,氦的核聚变是突然发生的,即氦闪。
通常，当恒星质量大于4M⊙时，恒星可能会向红超巨星转化。在主星序末期，氢聚变的热核反应无法在中心区进行，星体塌缩，温度急剧上升。中心氦核温度可高达1亿度。此时恒星可发生两种核反应。其一是紧邻中心氦核的氢氦混合气体受热后重新引发氢聚变，氢燃烧层会逐渐向外扩展。其二是氦核处发生的三个氦原子聚变成一个碳原子的聚变反应。由于两种核聚变产生的巨大能量以及氢聚变向外扩展的趋势，恒星的半径将比红巨星又增大许多倍，表面温度也由几万度降至三四千度，成为红超巨星。较普通红巨星而言，红超巨星半径要大的多，
其用于外层膨胀所消耗的能量要多得多，因此红超巨星的表面温度会更低些。此阶段过后，红巨星会发生爆炸，将其外壳物质抛散到宇宙空间中。大质量恒星会发生猛烈的大规模爆炸，当恒星爆炸时的绝对光度超过太阳的100倍（中心温度可达100亿度），即新星爆发时光度的10万倍时，这种爆发就被称为超新星爆发。质量小的恒星，中心温度将不足以点燃氦聚变，它会在红巨星阶段停留很长时间，但是总有一天它也会爆发。
四、衰老的晚年期
红巨星阶段后。恒星进入“晚年”。此时的恒星是很不稳定的，总有一天它会猛烈地爆发。到那时，整个恒星将以一次极为壮观的爆炸来了结自己的生命，把自己的大部分物质抛射向太空中，重新变为星云，同时释放出巨大的能量。这样，在短短几天内，它的光度有可能将增加几十万倍，这样的星叫“新星”。如果恒星的爆发再猛烈些，它的光度增加甚至能超过1 000万倍以至万万倍，这样的恒星叫做“超新星”。这就是天文学中著名的“超新星爆发”。经过爆发后。超新星只留下一个高密度残骸，而不再是一颗恒星了，中心留下的高密度天体，也许是白矮星，也许是中子星，甚至可能是黑洞。
白矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论，白矮星是在红巨星的中心形成的。当红巨星的外部区域迅速膨胀时，氦核受反作用力却强烈向内收缩，被压缩的物质不断变热，最终内核温度将超过一亿度，于是氦开始聚变成碳。经过几百万年，氦核燃烧殆尽，现在恒星的结构组成已经不那么简单了：外壳仍然是以氢为主的混和物；而在它下面有一个氦层，氦层内部还埋有一个碳球。核反应过程变得更加复杂，中心附近的温度继续上升，最终使碳转变为其他元素。与此同时，红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡：恒星半径时而变大，时而又缩小，稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球，火球内部的核反应也越来越趋于不稳定，忽而强烈，忽而微弱。此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右，我们可以说，此时，在红巨星内部，已经诞生了一颗白矮星。
当恒星的质量大于1.44倍太阳质量时，自身引力的剧烈坍缩把核心处的物质压得更紧。此时简并电子气体的压力不足以抗衡引力，电子就被压进原子核，与质子结合成中子。当恒星的密度高达1017Kg/m 3时，中子数量增加，导致原子瓦解，中子从核中分离出来，成为自由中子气进入了中子简并态。简并中子气
所形成的压力远大于简并电子压，它与坍缩的引力抗衡形成了稳定的中子星。中子星并不是恒星的最终状态，它还要进一步演化。由于它温度很高，能量消耗也很快，因此，它的寿命只有几亿年。当它的能量消耗完以后，中子星将变成不发光的黑矮星。
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高密度而产生的力量，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样。亦可以简单理解：通常恒星的最初只含氢元素，恒星内部的氢原子时刻相互碰撞，发生裂变、聚变。由于恒星质量很大，裂变与聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于裂变与聚变，氢原子内部结构最终发生改变，破裂并组成新的元素——氦元素。接着，氦原子也参与裂变与聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定不能参与裂变或聚变，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。
通过《天文学概论》选修课的初步学习，了解了恒星一生的演变，来之于星云，又归之于星云，走过漫长辉煌的一生。通过对恒星的了解，让我看到了宇宙世界的神秘与浩瀚，对天文学这门神奇古老的学科也有了进一步的认识。
感谢《天文学概论》这门课程，感谢老师的辛苦准备与精彩讲解。也希望本课程能为我们提供一些参观天文馆或其他有关天文的博物馆或历史古迹的活动，让我们能够更全面的了解天文学知识，培养更多的天文兴趣。
篇二：天文学概论论文
天文学概论论文
姓名:赵鸿锐学号:11071356 上课地点:1-18周 周三 第四大节 主楼201
我喜欢天文学这一学科是源于小时候与母亲共享的满天繁星,我总把愿望寄托在繁星中,恐怕只有这在天穹闪烁的繁星才能被称作自由自在,永远都会再亮的它们让我的理想,梦想常燃不灭。当然，如今我清楚地知道终有一天星星会熄灭,因为它借的不过是太阳的光,而太阳终于还是会燃烧殆尽的,在我无法预知的若干年后。
天空神秘莫测，如今的科学更是助长了天文学的诡异，之所以说其诡异是因为天文学让我们认识到很多方面的知识，也让我们看到了很多未来的东西。我觉得没有形容词能达到可以形容天空的程度，它是伟大的。这儿想说说地球，它本身肉眼是看不到的，我们看到的只是各种高科技得出的像，虽然我们看不到它，它却真真切切的存在，而且我们生活的环境都是基于它的基础上。它是圆的，相对于宇宙而言，它连原子级也达不到，但相对于人来说，它就是世界。我们生活的环境是我们都生长在土地上，现今的技术完全达不到生活在悬空中的水平，可是地球却生活在悬空的，我们生活的环境中有水有空气，而地球的生活环境却什么都没有，但事实是它活得比我们人类都好，它孕育了无数生命，你很难想象头朝下而不用任何东西支撑可以行动自如，但要是你站在地球外面看，这是再简单不过的事情，这最简单的事情靠的不过是一种看不到的叫引力的东西，这就是我们渺小却伟大的地球。
天文学是所有时空下都适用且好用的东西，在古代的战争时期，懂天文的人必受重用，识天文者基本能得天下，甚至于看颗一星星能知道人的生死，现在看来是无稽之言，但在过去这真的是无稽之谈吗，他可能真的就是一种学问，这便是他的吸引力之一。赤壁之战不就是靠天文来取得完美战果的吗？这是天文学的遇知能力，预知未来是所有人都想得到的能力，所以我们还可以夸张地说知天文者得天下。
现在我们比较关注的几个现象是黑洞，外星人，还有宇宙中除地球外适合人类生存的环境，这些都是现代伟大的天文学引出的问题。那么这个世界真有外星人吗？假如有，他们又生活在哪里呢？他们考什么达到访问地球的目的呢？假如没有，那么之前那些让人产生有外星人这一想法的现象又该如何解释呢？再者，宇宙中存在其他适合人类生存的环境吗?我们连最抱希望的火星都彻底探索过了,它上面不过像废墟一般,什么都没有。退一步讲，就算能在遥远的宇宙深处找到了生命，找到了生存环境，我们凭什么能去到那个环境呢？以什么去达到这个速度呢？这是天文学，无处不是疑惑的天文学。
通过天文学概论的初步学习，我切实明白到天文学的美妙之处，我对天文学的兴趣也无限度的增大了，这个无边的海洋吸引着我的注意。通过天文学概论的初步学习，我明白到这不单纯是天文学，这是连结包括哲学等所有伟大学科的一门漂亮的学科。
篇三：天文学基础论文
地质工程与测绘学院
天文学基础课程论文
论文名称: 大地天文学 专 业: 大地测量学与测量工程
学 号: 2014126044
学生姓名: 姚利辉指导教师:张永智
撰写时间: 2014年12月
摘要 摘要：天文学是一门最古老的科学，他一开始就和人类的劳动和生存密切相关。他同数学、物理、化学、生物、地学同为六大基础学科。大地天文学也是由来已久，从公元前开始到现在，从用传统的方法到现在的各种精密的测量仪器，经历了翻天覆地的变化。本文主要从大地天文学的基础概念入手，主要利用大地天文学 只是来测定经纬度和其他，从而确定地面点的位置。基础知识主要有天球上基本的概念，天球与地球的关系以及天球与地球坐标系的关系与转换，运用这些关系，确定的一些大地天文学的测量方法和在各种方面的应用。
关键字：大地天文学，天球坐标系，坐标系转换，测量方法与应用
Abstract
Abstract: astronomy is a one of the oldest science, he started and is closely related to the ministry of Labour and survival of human beings. He with mathematics, physics, chemistry, biology, study as the six basic subjects. Astronomy earth also has a long history, from the beginning to now, from the traditional way to the present all kinds of precision measuring instruments, undergone earth-shaking changes. This article mainly from the basic concept of the astronomy, the main use of the land of astronomy is to determine the latitude and longitude and the other, to determine the position of the ground points. Basic knowledge is mainly on the basic concept, the celestial sphere celestial's relationship with the earth and the relationship between the celestial coordinate system with earth and transformation, using these relationships, determine some of the astronomy measurement on the methods and applications in various aspects.
Key words: the astronomy, celestial coordinate, coordinate transformation, measuring method and application
目录
摘要 ......................................................................................................................... 1
一 、大地天文学基本概念 ......................................................................................... 1
二 、大地天文学的发展概况 ..................................................................................... 1
三 、天球的基本概念 ................................................................................................. 2
3.1天球的定义 ......................................................................................................................... 2
3.2 天球的分类 ........................................................................................................................ 2
3.3天球的两个特性 ................................................................................................................. 2
3.4 关于天球的基本知识 ........................................................................................................ 2
四 、天球与地球的相关关系......................................................................................................... 3
4.1 天球上与地球公转有关的圈、线、点 .......................................................................... 3
4.2 天球上与地球自转有关的圈、线、点 .......................................................................... 5
五 、天球坐标系 ............................................................................................................................ 6
5.1 天球坐标系分类 .............................................................................................................. 6
5.1.1 地平天球坐标系 ................................................................................................... 7
5.1.2 时角天球坐标系 ................................................................................................... 8
5.1.3 赤道天球坐标系 ................................................................................................... 9
5.1.4 黄道天球坐标系： ............................................................................................... 9
5.2 天球坐标系之间的转换 .................................................................................................. 9
5.2.1 天文坐标与天球坐标之间的关系 ..................................................................... 10
5.2.2 地平坐标与时角坐标之间的关系 ..................................................................... 10
5.2.3 天球直角坐标系及其转换 ................................................................................. 11
六 、大地天文学的方法及应用................................................................................................... 13
参考文献 ........................................................................................................................................ 15
大地天文学
一 、大地天文学基本概念 大地天文学是天文学的一个分支,也是大地测量的一个重要组成部分。它的重要任务,是用天文方法观测天体的位置来确定地面点在地球上的位置(经纬度)和某一方向的方位角,以供大地测量和其他有关的科学技术部门使用. 这是天体测量学与大地天文学的边缘学科，在测站（通常称为天文点）使用天体测量仪器观测天体以测定天文经度和纬度，也可测定测站至相邻固定目标的方位角从而确定测站的子午线。
大地天文学的传统课题包括：①测定地面点的天文经度，就是在同一瞬间测定地面上一点与本初子午线上的地方时之差。该点上的时刻可使用经纬仪、中星仪、棱镜等高仪以及照相天顶筒等仪器测定；本初子午线上的地方时则可通过收录无线电时号求得。②测定地面点的天文纬度。这等同于测定地面点的天极高度。该点的纬度可使用带有纬度水准的经纬仪、天顶仪、棱镜等高仪以及照相天顶筒等仪器测定。③地面目标方位角的测定。这等同于确定某天文点的子午线方向。观测恒星，测定其时角，算出它的方位角，然后测定该瞬间恒星与地面目标之间的水平角，从而得到目标的方位角。这些任务都包含对各种误差的分析及对削弱和消除误差的研究。近代已能测定地面点在以地心为原点的三维直角坐标系中的地心直角坐标，用诸如甚长基线干涉测量、激光测距、全球定位系统测量等技术，精度可达几厘米量级。
二 、大地天文学的发展概况
大地天文学是天文学中发展最早的一个分支。公元前3世纪，古希腊天文学家用观测夏至日正午太阳高度的方法测定了子午线的长度。公元8世纪，中国天文学家一行(本名张遂，683～727)等通过观测北极星高度推算出了子午线1°的弧长。元代天文学家郭守敬(1231～1316)组织过全国范围的纬度测量。然而，直到17世纪光学望远镜、测微器与天文钟问世以后，才形成精密的大地天文学。现代大地天文学的测量设备包括天文观测仪器、守时仪器、记时仪器和无线电接收机。 天文观测仪器主要是全能经纬仪，也可用中星仪和棱镜等高仪等。守时仪器已全部采用石英钟。记时仪器用以记录观测恒星的时刻。无线电接收机则用
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