1、天文观测与天体照片欣赏天文观测与天体照片欣赏第三讲天文观测与天体照片欣赏(1学时）主要内容主要内容一、天文观测的方法与工具一、天文观测的方法与工具 古往今来古往今来二、爱好者的天文观测内容二、爱好者的天文观测内容三、天文观测的条件与方法三、天文观测的条件与方法四、天文摄影作品欣赏四、天文摄影作品欣赏l四川广汉市三星堆的直眼人l北京古天象台等l南京天文台上的浑天仪l参阅网络的google“古代天文仪器”北京古天文台北京古天文台河南登封古观星台南京天文台云南天文台上海天文台1.56米反射镜l目视观测：肉眼与各种天文仪器目视观测：肉眼与各种天文仪器l望远镜观测：望远镜观测：l光学观测光学观测1609
2、年伽利略发明第一台望远镜年伽利略发明第一台望远镜口径口径4.4厘米厘米-双子星双子星l各种分光术、测光术和照相术的运用各种分光术、测光术和照相术的运用l射电望远镜观测央斯基射电望远镜观测央斯基l最大的固定式射电望远镜（最大的固定式射电望远镜（305M）l我国将建我国将建500M射电望远镜射电望远镜l 甚长基线的射电望远镜甚长基线的射电望远镜l空间观测：哈勃、钱德拉空间观测：哈勃、钱德拉X射线望远镜、射线望远镜、COBE 伽利略望远镜与观测伽利略望远镜与观测 l1609年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来观测天体，发现：望远镜），并
3、用来观测天体，发现：l月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。l1610年年1月月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥哥白尼白尼学说找到了确凿的证据，标志着学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼哥白尼学说开始学说开始走向胜利。走向胜利。l借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动，以及银河是由无数恒星组成等等。周日和周月天平动，以及银河是由无数恒星组成等等
4、。这些发现开辟了天文学的新时代。这些发现开辟了天文学的新时代。l设在美国设在美国 加利福尼亚州帕洛马山上的望远镜，加利福尼亚州帕洛马山上的望远镜，口径有口径有508米（米（200英寸），英寸），聚光面积为聚光面积为20多平方米（多平方米（31000平方英寸），与人眼的平方英寸），与人眼的6毫毫米左右米左右（1/4英寸）的瞳孔形成了鲜明的对英寸）的瞳孔形成了鲜明的对照。照。这架望远镜的聚光能力这架望远镜的聚光能力 可以把我们肉可以把我们肉眼所能看到的星光亮度增强大约眼所能看到的星光亮度增强大约100万倍。万倍。它于它于1948 年首次启用，是当今美国使用的最年首次启用，是当今美国使用的最大的一架
5、；但在大的一架；但在1976年，苏联年，苏联 开始使用安置开始使用安置在高加索山上的一架口径为在高加索山上的一架口径为6米（米（236.2英寸）英寸）的望的望 远镜进行观测。远镜进行观测。l常见望远镜可简单分为常见望远镜可简单分为l伽利略望远镜伽利略望远镜l开普勒望远镜开普勒望远镜l牛顿式望远镜牛顿式望远镜l光学望远镜的主体是物光学望远镜的主体是物镜，按物镜特点分为三镜，按物镜特点分为三类：折射望远镜、反射类：折射望远镜、反射望远镜和折反射望远镜。望远镜和折反射望远镜。从从1609年伽利略创造第年伽利略创造第一架天文望远镜到现在，一架天文望远镜到现在，已有近已有近400年的历史。年的历史。l伽
6、利略发明的望远镜在人类认识自然伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个凹的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。其优点是结构简单，能直接成构成。其优点是结构简单，能直接成正像。但自从开普勒望远镜发明后此正像。但自从开普勒望远镜发明后此种结构已不被专业级的望远镜采用，种结构已不被专业级的望远镜采用，而多被玩具级的望远镜采用，所以又而多被玩具级的望远镜采用，所以又被称做观剧镜被称做观剧镜。l开普勒望远镜：原理由两个凸透开普勒望远镜：原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安
7、装分划板，并且像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用望各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。中间增加正像系统。l牛顿发明的反射式望远镜牛顿发明的反射式望远镜 多为多为大型座镜采用大型座镜采用 l望远镜的光学性能取决于望远镜的光学性能取决于l口径、口径、l相对口径、相对口径、l放大率、放大率、l视场、视场、l分辨角分辨角l贯穿本领。贯穿本领。l口径口径D指物镜的有效口径，口指物镜的有效口径，口径越大，看到的
8、天体越亮越径越大，看到的天体越亮越多。多。l相对口径指物镜的有效口径相对口径指物镜的有效口径D和它的焦距和它的焦距F的比值，用的比值，用A表表示，即示，即A=DF。相对口径越。相对口径越大，观测延伸天体的本领也大，观测延伸天体的本领也越大。相对口径受物镜像差越大。相对口径受物镜像差的限制，不能取任意数值。的限制，不能取任意数值。lA越大，目镜中的天体越亮越大，目镜中的天体越亮l 放大率表征目视望远镜，与目镜的焦距成反放大率表征目视望远镜，与目镜的焦距成反比。一般望远镜都装备几个焦距不同的目镜，比。一般望远镜都装备几个焦距不同的目镜，可以得到不同的放大率。可以得到不同的放大率。l F望远镜物镜焦
9、距望远镜物镜焦距l f-望远镜目镜焦距望远镜目镜焦距l放大率放大率-F与与f之比之比l例如：例如：F-120天文望远镜的天文望远镜的F=1500mm,f=望远镜的放大率为望远镜的放大率为?50mm25mm15mml用目视望远镜观测所见星空的角直径叫用目视望远镜观测所见星空的角直径叫视场，视场，视场与放大率成反比视场与放大率成反比。一般来说，。一般来说，折反射望远镜的视场最大，反射望远镜折反射望远镜的视场最大，反射望远镜的视场最小，折射望远镜的视场随物镜的视场最小，折射望远镜的视场随物镜的类型而不同。的类型而不同。l望远镜的分辨角是其像点刚能被望远镜的分辨角是其像点刚能被分辨开的天球两个发光点的
10、角距。分辨开的天球两个发光点的角距。l在晴朗的夜晚，望远镜所能看到在晴朗的夜晚，望远镜所能看到的最弱恒星的星等称望远镜的贯的最弱恒星的星等称望远镜的贯穿本领或极限星等，可近似认为穿本领或极限星等，可近似认为由口径决定。由口径决定。l收集不同波段的辐射，需要各种不收集不同波段的辐射，需要各种不同性能的望远镜，如：同性能的望远镜，如：l光学望远镜、光学望远镜、l紫外望远镜、紫外望远镜、lX射线望远镜射线望远镜l伽玛射线检测器等。伽玛射线检测器等。l解放前，我国的天文仪器均是购买国外的，解放前，我国的天文仪器均是购买国外的，从来没有自己研制过专业的天文仪器。从来没有自己研制过专业的天文仪器。l解放后
11、，随着我国专业天文工作者由数十人解放后，随着我国专业天文工作者由数十人发展到数百人，也成长起一批专业天文仪器发展到数百人，也成长起一批专业天文仪器研究发展队伍，并于研究发展队伍，并于1956年由紫金山天文台年由紫金山天文台杨世杰设计试制成功我国第一台杨世杰设计试制成功我国第一台13cm施密特施密特望远镜，于望远镜，于1958年由南京大学苏定强设计试年由南京大学苏定强设计试制成功我国第一台制成功我国第一台15cm马克苏托夫望远镜马克苏托夫望远镜。l1958年，中国科学院建立南京天年，中国科学院建立南京天文仪器厂（文仪器厂（1991年更名南京天文年更名南京天文仪器研制中心，仪器研制中心，2001年
12、整合为国年整合为国家天文台南京天文光学技术研究家天文台南京天文光学技术研究所），从此中国的天文仪器研制所），从此中国的天文仪器研制队伍形成规模，开始了我国自己队伍形成规模，开始了我国自己大批研究发展和制造天文仪器的大批研究发展和制造天文仪器的时代。l半个世纪以来，我国自己研制建成半个世纪以来，我国自己研制建成的天文仪器有：的天文仪器有：l1.56米天体测量望远镜、米天体测量望远镜、l米波综合孔径射电望远镜、米波综合孔径射电望远镜、l1.26米红外望远镜、米红外望远镜、l2.16米光学望远镜、米光学望远镜、l太阳塔式望远镜、太阳塔式望远镜、l太阳磁场望远镜、太阳磁场望远镜、l多通道太阳望远镜、多
13、通道太阳望远镜、l太阳精细结构望远镜、太阳精细结构望远镜、l密云多天线太阳射电干涉仪、密云多天线太阳射电干涉仪、l太阳光谱仪、太阳光谱仪、l日食光谱仪、日食光谱仪、l太阳色球望远镜、太阳色球望远镜、l米波综合孔径射电望远镜、米波综合孔径射电望远镜、l13.7米毫米波射电望远镜、米毫米波射电望远镜、l中国甚长基线干涉测量系统等，中国甚长基线干涉测量系统等，l光电等高仪、光电等高仪、l低纬子午环、低纬子午环、l氢原子钟、氢原子钟、l人造卫星激光测距仪系统、人造卫星激光测距仪系统、使我国的天文仪器从无到有、从小到使我国的天文仪器从无到有、从小到大，许多技术还达到了世界先进水平。大，许多技术还达到了世
14、界先进水平。l哈勃空间光学光学望远镜（反射）l钱德拉空间X X射线射线望远镜l斯必策空间红外红外望远镜l其他l“开普勒”探测器的主要任务是在太阳系周围的15万颗恒星中，寻找它们附近那些与地球相似的行星。2011年4月8日出版的科学杂志发表三篇论文报告开普勒的新发现，包括一颗岩石行星，大量的恒星“星震”以及奇妙的三体恒星。l地球之外，宇宙中还有没有像我们这样的星球？这是过去几个世纪里人们不断追问的问题。自1990年代以来，太阳系之外的行星(外星行星)相继被发现。到2011年4月23日，已知的外星行星已经有547颗。l在所有寻找外星行星的努力中，美国宇航局(NASA)的“开普勒”探测器是迄今最为专
15、注于此的任务。它2009年3月发射升空，目标是要观察我们附近的15万颗恒星，找到那些隐藏在它们身旁的与地球相似的行星。l2011年1月，负责开普勒项目的团队宣布发现了第一颗岩石构成的外星行星。它被命名为“开普勒-10b”，大小是地球的1.4倍，成为已知的太阳系之外最小的行星。l双子望远镜是以美国为主的一项国际设备（其中，双子望远镜是以美国为主的一项国际设备（其中，美国占美国占50，英国占，英国占25，加拿大占，加拿大占15，智利占，智利占5，阿根廷占，阿根廷占2.5%，巴西占，巴西占2.5%）,由美国大学天由美国大学天文联盟（文联盟（AURA）负责实施。它由两个）负责实施。它由两个8米望远镜米
16、望远镜组成，一个放在北半球，一个放在南半球，以进行组成，一个放在北半球，一个放在南半球，以进行全天系统观测。其主镜采用主动光学控制，副镜作全天系统观测。其主镜采用主动光学控制，副镜作倾斜镜快速改正，还将通过自适应光学系统使红外倾斜镜快速改正，还将通过自适应光学系统使红外区接近衍射极限。区接近衍射极限。l 该工程于该工程于1993年年9月开始启动，第一台在月开始启动，第一台在1998年年7月在夏威夷开光，第二台于月在夏威夷开光，第二台于2000年年9月在智利赛拉月在智利赛拉帕琼台址开光，整个系统预计在帕琼台址开光，整个系统预计在2001年验收后正式年验收后正式投入使用。投入使用。l第一台在第一台
17、在1998年年7月月在夏威夷开光在夏威夷开光l第二台于第二台于2000年年9月在月在智利赛拉帕琼台址开光智利赛拉帕琼台址开光l2005年11月24日消息：近日美国天文学家利用夏威夷双子星北座望远镜（Gemini Telescope）拍摄到的一幅影像显示，行星状星云M2-9在从规则星体向白矮星转变的过程中发生了死亡现象。当时，该星体正在将外部气体层从同心球上剥落。对天文学家来说，这一脱落过程的形成仍然是一大难题，而这次拍摄到的图像将协助天文学家更好地了解这一现象。科学家们推测40-50亿年后，太阳燃烧完所有氢燃料的时候也将面临同样的命运。l智利的南双子望远镜对超新星智利的南双子望远镜对超新星19
18、87A进行了红外波段的观测，目进行了红外波段的观测，目睹了前所未见的景象。这是科学睹了前所未见的景象。这是科学家们首次得到大质量恒星的尘埃家们首次得到大质量恒星的尘埃在超新星爆发中保存下来的直接在超新星爆发中保存下来的直接证据；也是首次观测到混杂在发证据；也是首次观测到混杂在发出出X射线辐射、温度高达几百万度射线辐射、温度高达几百万度的炽热气体中的冰冷尘埃；更是的炽热气体中的冰冷尘埃；更是首次目睹炽热气体通过碰撞侵蚀首次目睹炽热气体通过碰撞侵蚀尘埃的所谓尘埃的所谓“溅射溅射”过程。过程。l水手号l海盗号l旅行者一号 二号(水手号太空船)l伽利略号 l卡西尼号(2004年)l太阳系写真 远古时代
19、的行星状态l 新的研究成果?4 米大口径米大口径 5大视场大视场4000根根光纤光谱系统光纤光谱系统中星仪式反射式中星仪式反射式施密特望远镜施密特望远镜LAMOST的目标是观测的目标是观测1000万个星系、万个星系、100万个类星万个类星体、外加体、外加1000万颗恒星的光谱万颗恒星的光谱 l云南天文台台长李淼说，这台由英国一云南天文台台长李淼说，这台由英国一家公司制造的望远镜，直径为家公司制造的望远镜，直径为2.4米，具米，具有一流的光学质量，跟踪和指向精度都有一流的光学质量，跟踪和指向精度都非常高，比中国现有天文台拥有的一米非常高，比中国现有天文台拥有的一米镜看到的天体要大十几倍。镜看到的
20、天体要大十几倍。l所谓虚拟天文台是将利用最先进的计算机所谓虚拟天文台是将利用最先进的计算机和网络技术将各种天文研究资源和网络技术将各种天文研究资源(观测数据、观测数据、天文文献、计算资源等天文文献、计算资源等)甚至天文观测设备，甚至天文观测设备，以标准的服务模式无逢地汇集在同一系统以标准的服务模式无逢地汇集在同一系统中。中。l国际虚拟天文台联盟于国际虚拟天文台联盟于2002年年6月成立月成立。l(30亿字节/天 50亿字节/天 10万亿字节/天)lLAMOST 哈勃望远镜 大口径巡天望远镜l请观看影片哈勃望远镜l人类太空探索之旅l1、星空与星座、星空与星座l银河银河l大、小麦哲伦云大、小麦哲伦
21、云l昴星团球状星团昴星团球状星团北斗七星大熊星座北斗七星大熊星座 猎户星座与猎户座大星云猎户星座与猎户座大星云(M42)ll2、太阳系天体、太阳系天体l太阳：日出、日落、黑子、太阳风暴、日食太阳：日出、日落、黑子、太阳风暴、日食l地球：极光地球：极光l月球：月相、滿月的大小、辐射纹、月食月球：月相、滿月的大小、辐射纹、月食l行星：行星的大距、大冲、行星：行星的大距、大冲、l 水星：大距、凌日水星：大距、凌日l金星太白、启明、长庚、相位变化金星太白、启明、长庚、相位变化l火星：冲日、尘暴火星：冲日、尘暴l木星：四颗卫星、极光木星：四颗卫星、极光l土星：光环及其角度变化土星：光环及其角度变化 泰坦卫星泰坦卫星l行星的联珠现象行星的联珠现象:九星联珠九星联珠?l五星联珠现象五星联珠现象l星云经典的、哈勃的l星团七姊妹星团等l星系仙女座大星系等l设备条件：l普及型望远镜：高倍率与广角l天气条件：l晴空与碧空、能见度、目视最暗星等l周围灯光：郊外l时间：考虑月相（月明星稀）l天象预报：要根据权威机构的天象预报 四、天文观测技巧四、天文观测技巧五、业余爱好者的作品欣赏五、业余爱好者的作品欣赏
