二十世紀(jì)天文學(xué)

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1、二十世紀(jì)天文學(xué)天文學(xué)在二十世紀(jì)的發(fā)展是空前的．現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，使天體物理學(xué)成為天文學(xué)的主流，經(jīng)典的天體力學(xué)和天體測(cè)量學(xué)也有新的發(fā)展，人們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)達(dá)到了空前的深度和廣度．十九世紀(jì)中葉誕生的天體物理學(xué)，一躍而成為天文學(xué)的主流；二十世紀(jì)四十年代后期打開了射電天窗，興起了一門利用波長從毫米到米的電磁輻射研究天體的新學(xué)科；六十年代，航天時(shí)代的到來，使天文學(xué)沖破了地球大氣的禁錮，到大氣外去探測(cè)宇宙；天文學(xué)開始成為全波段的宇宙科學(xué)，使我們得以考察大到150億光年空間深度的天象，并追溯早于150億年前的宇宙事件．二十世紀(jì)天文學(xué)進(jìn)入了黃金時(shí)

2、代，正在為闡明地球、太陽和太陽系的來龍去脈、星系的起源和星系的演化、宇宙的過去和未來、地外生命和地外文明等重大課題做出貢獻(xiàn)．在二十世紀(jì)上半葉已經(jīng)成熟的經(jīng)典分析方法仍在繼續(xù)發(fā)展．較重要的成果有布朗的月球運(yùn)動(dòng)理論和1919年羅斯改進(jìn)的火星運(yùn)動(dòng)理論．除分析方法外，二十世紀(jì)初還出現(xiàn)一條新的發(fā)展途徑，這就是龐加萊提出的天體力學(xué)定性理論，其中包括變換理論、特征指數(shù)理論、周期解理論和穩(wěn)定性理論，對(duì)以后的天體力學(xué)發(fā)展有較大的影響．十九世紀(jì)紐康證實(shí)水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)問題中有超差．這個(gè)問題用經(jīng)典力學(xué)再也無法解釋．直到1915年廣義相對(duì)論問世后才得到解釋．二十世紀(jì)

3、五十年代以后出現(xiàn)了兩個(gè)新的因素．一是人造衛(wèi)星和空間探測(cè)器的發(fā)射，向天體力學(xué)提出了新課題，由此并發(fā)展成一個(gè)新的學(xué)科分支——天文動(dòng)力學(xué)，專門研究這些飛行器的運(yùn)動(dòng)問題．二是電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使計(jì)算的速度和精度有極大的提高，從而使需要繁重計(jì)算工作的天體力學(xué)數(shù)值方法得到迅速發(fā)展．此外，六十年代建立的卡姆(KAM)理論，是對(duì)定性理論的重大發(fā)展．七十年代，三體問題的拓?fù)鋵W(xué)研究又成為一個(gè)活躍的領(lǐng)域．二十世紀(jì)以來，天體測(cè)量學(xué)有了飛躍的發(fā)展．國際時(shí)間局、國際緯度服務(wù)、國際極移服務(wù)等國際機(jī)構(gòu)的工作，定出全世界統(tǒng)一的時(shí)間服務(wù)和極移服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)．天文時(shí)計(jì)也由擺鐘發(fā)展

4、為石英鐘和原子鐘．這些技術(shù)上的發(fā)展使天體測(cè)量的精度大為提高．隨著觀測(cè)精度的提高，人們發(fā)現(xiàn)了地球自轉(zhuǎn)的不均勻性，并由此出現(xiàn)了從世界時(shí)到歷書時(shí)，更進(jìn)到原子時(shí)這樣的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)．同時(shí)還深入研究了地極的周年擺動(dòng)、張德勒擺動(dòng)和長期極移．一個(gè)世紀(jì)以來，隨著鏡面材料、精密機(jī)械和自動(dòng)控制的進(jìn)展，極大地改善和增強(qiáng)了天文學(xué)家的望遠(yuǎn)能力．十九世紀(jì)末，還只有美國利克天文臺(tái)一架0.9米反射望遠(yuǎn)鏡，到1978年，口徑2～6米的大型反射望遠(yuǎn)鏡已有23架，另有13架正在建造．施密特1931年發(fā)明的折反射望遠(yuǎn)鏡，一直是探索銀河系和河外深空的有效工具．在十九世紀(jì)末，照相底片

5、是人眼以外唯一有效的輻射接收器．二十世紀(jì)初開始光電光度技術(shù)的實(shí)驗(yàn)．第二次世界大戰(zhàn)后出現(xiàn)多種高效能的光電轉(zhuǎn)換裝置，探測(cè)到以往用同樣聚光設(shè)備不可能記錄到的微弱輻射，同時(shí)提高了觀測(cè)和處理天文底片的自動(dòng)化程度．多色測(cè)光方法是在古老的目視光度測(cè)量的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但現(xiàn)在有了新的天體物理含義．采取這種方法獲得關(guān)于天體的表面溫度、顏色、分光能量分布、本征光度、距離、星際紅化等情報(bào)．天體多色測(cè)光和天體分光光度測(cè)量都是以光譜理論為基礎(chǔ)的，是了解天體視向運(yùn)動(dòng)、星族屆性、物理參量和化學(xué)成分的最有效方法．約翰遜、摩根、斯特龍根、斯特魯維等都為實(shí)測(cè)天體物理作出創(chuàng)

6、造性的貢獻(xiàn)．1910年，德國的威爾森等測(cè)定了恒星溫度，進(jìn)而算出恒星的直徑．另一方面，理論天體物理研究有了新的發(fā)展．愛丁頓、米爾恩、佩恩-加波希金、昌德拉塞卡、史瓦西等人運(yùn)用理論天體物理方法，卓有成效地探討了恒星大氣理論、恒星和行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、星際物質(zhì)的特性和狀態(tài)、恒星的能源和演化．目前，人們正在用這種方法去解星系世界的過程和演變之謎．太陽是一個(gè)典型的恒星．我們對(duì)恒星的大氣、內(nèi)核和能源的知識(shí)，很多來自太陽．十九世紀(jì)最后十年，美國海耳和法國德朗達(dá)爾分別發(fā)明太陽單色光照相儀和太陽譜線速度儀，從而開始了現(xiàn)代太陽研究的新時(shí)期．他們通過單色光觀察太陽

7、的光球和色球，發(fā)現(xiàn)了鈣云(譜斑)．在海耳的倡議下，卡內(nèi)基研究所于二十世紀(jì)初籌建了威爾遜山天文臺(tái)，安裝了太陽塔和分光設(shè)備，廣泛地巡視太陽，發(fā)現(xiàn)了黑子的磁性和22年的磁周期．巴布科克父子繼承海耳的太陽研究傳統(tǒng)，于二十世紀(jì)五十年代初，研制出太陽光電磁像儀，進(jìn)一步推動(dòng)太陽活動(dòng)規(guī)律和活動(dòng)區(qū)物理的探討．1931年法國李?yuàn)W制成日冕儀，使人們?cè)诓话l(fā)生日食的時(shí)候也能觀察日冕，探索太陽高層大氣．1962～1975年間發(fā)射了8個(gè)環(huán)繞地球的軌道太陽觀測(cè)臺(tái)，1973年天空實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入軌道，都為深入認(rèn)識(shí)太陽活動(dòng)和日地關(guān)系提供了空前豐富的資料．半個(gè)多世紀(jì)以來，對(duì)太陽系天

8、體的地面光學(xué)觀測(cè)和研究工作取得顯著成就．1930年，湯博發(fā)現(xiàn)冥王星．在已確認(rèn)的34顆行星衛(wèi)星中，有12顆是二十世紀(jì)探索到的．1978年以來又發(fā)現(xiàn)某些小行星也有衛(wèi)星．空間天文時(shí)代的到來，使太陽系