天文学的基础知识探析

　　天文学是一门最古老的科学，天文学家观测行星、恒星、星系等各种天体辐射，小到星际的分子，大到整个宇宙，测量它们的位置，计算它们的轨道，研究它们的诞生，演化和死亡，探讨它们的能源机制。由于科技的不断发展，人们对天文学的定义，研究对象，研究范畴，学科分支等方面都取得了突破性的进展。天文学正朝着高、精、尖的方向发展。
　　
　　天文学是研究天体的位置、分布运动、结构、物理状态、化学组成和演变规律的科学。它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。远古时候，人们为了根据生活的需要而对太阳、月亮和星星进行观察，确定它们的位置、找出它们变化的规律，并据此编制历法，因此说天文学是最古老的自然科学学科之一。古代的天文学家因为没有可以凭借的工具，只能靠肉眼观察天空。我国自古以农耕为主，春种秋收，季节最为重要。中国古代天文学家用来观测星象最重要的工具是浑仪。
　　
　　在望远镜发明以前，浑仪是世界上最先进的天文观测工具。（现今存世最早的浑仪是明代正统七年（1442）制成的，陈列在南京紫金山天文台）公元二世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说，这一学说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。十六世纪，波兰天文学家哥白尼提出新的宇宙体系的理论--日心说，天文学的发展进入了全新的阶段，使天文学摆脱宗教的束缚，并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，成为最早使用望远镜研究太空的人之一。
　　
　　人类第一次通过望远镜观察到了太阳黑子、月球和其他一些行星表面的状况。在同时代，牛顿创立牛顿力学，使天文学出现了一个新的分支学科----天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。
　　
　　19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。
　　
　　20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体，通过发射的航天探测器来了解某些太空信息除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学产生很大影响。
　　
　　随着天体科学的发展，人类的探测范围到达了距地球约100亿光年的距离，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以延伸到包括行星系中的行星、围绕行星旋转的卫星和大量的小天体，如小行星、彗星、流星体以及行星际物质等。太阳系是目前能够直接观测的唯一的行星系。但是宇宙中存在着无数像太阳系这样的行星系统。
　　
　　现在人们已经观测到了亿万个恒星，太阳只是无数恒星中很普通的一颗，人类所处的太阳系只是处于由无数恒星组成的银河系中的一隅。而银河系也只是一个普通的星系，除了银河系以外，还存在着许多的河外星系。星系又进一步组成了更大的天体系统，星系群、星系团和超星系团，一些天文学家提出了比超星系团还高一级的总星系。按照现在的理解，总星系就是目前人类所能观测到的宇宙的范围，半径超过了100亿光年。
　　
　　现在研究天文学中最热门、也是最难令人信服的课题之一就是关于宇宙起源与未来的研究。对于宇宙起源问题的理论层出不穷，其中最具代表性，影响最大，也是最多人支持的就是1948年美国科学家伽莫夫等人提出的大爆炸理论。根据现在不断完善的这个理论，宇宙是在约137亿年前的一次猛烈的爆发中诞生的。
　　
　　大爆炸发生后，宇宙中的物质开始是聚集在一个小的体积内，温度很高。而随着宇宙的膨胀温度逐步下降，大约3分钟后质子与中子开始结合形成轻元素氢和氦，即今天宇宙中主要的两种物质组成，其比重是氢占77%,氦占23%.根据宇宙大爆炸学的观点，在宇宙年龄约10年时星系开始形成，并逐渐演化为今天的样子。 在众多的恒星中，最后可能形成三种产物，即白矮星、中子星或黑洞。
　　
　　在2006年8月24日在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学大会中确认了矮行星的称谓与定义，关于矮行星的描述如下：1、以轨道绕着太阳的天体；2、有足够的质量以自身的重力克服固体应力，使其达到流体静力学平衡的形状（几乎是球形的）；3、未能清除在近似轨道上的其它小天体；4、不是行星的卫星，或是其它非恒星的天体。
　　
　　在行星的基本定义上，科学家们大致上认同这样的说法：直接围绕恒星运行的天体，由于自身重力作用具有球状外形，但是也不能大到足够让其内部发生核子融合。矮行星的家族成员有冥王星、卡戎星、齐娜星、谷神星。矮行的基本特点是外幔和表面由冰冻的水和气体元素组成的一些低熔点的化合物组成，有的其中混杂着的一些由重元素化合物组成的岩石质的矿物质，厚度占星体半径的比例相对较大，但所占星体相对质量却不大，内部可能有一个岩石质占主要物质组成部分的核心，占星体质量的绝大部分，星体体积和总质量不大，平均密度较小，一些大行星的卫星也具有这种类似冰矮星的结构。
　　
　　中子星（neutronstar）又名波霎。它是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。简而言之，即质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于恒星和黑洞的星体，其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。中子星的表面温度约为一百一十万度，辐射χ射线、γ射线和和可见光。中子星有极强的磁场，它使中子星沿着磁极方向发射束状无线电波（射电波）。中子星自转非常快，能达到每秒几百转。中子星的磁极与两极通常不吻合，所以如果中子星的磁极恰好朝向地球，那么随着自转，中子星发出的射电波束就会像一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球，形成射电脉冲。人们又称这样的天体为“脉冲星”.
　　
　　天文学家称由于恒星死亡形成的天体为恒星级黑洞。一般认为，宇宙中的大多数黑洞是由恒星坍缩形成的。此外，在许多恒星系的中心也有一个因引力坍缩而形成的超大质量黑洞，比如在类星体星系的中心。在宇宙诞生初期可能曾经形成过很多微型黑洞（太初黑洞），这些黑洞的体积很小，质量相当于一座大山，黑洞本身不可见，但可以用至少两种方法检测出它的存在。当一个黑洞吸引尘埃、气体或恒星时，它的强大引力会把这些物质撕碎成原子微粒，原子微粒会从黑洞的边缘沿螺旋线坠向中心，速度会越来越快，直至达到每秒九百多公里。
　　
　　当物体被黑洞吞没时，会因为互相碰撞而使温度上升到几百万度，并发出χ射线和γ射线。在宇宙中，只有黑洞能使物体在密集的轨道上加速到如此高的速度；也只有黑洞才会以这种方式发射χ射线和γ射线。任何物质或辐射到达黑洞边缘，越过它的视界就永远消失了。在黑洞的奇点附近，现有的任何物理定律都是不适用的。黑洞的奇点和我们现已认识的宇宙中的所有物质状态截然不同。到目前为止，还没有任何科学方法能用来测量黑洞。
　　
　　随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。天文学的研究范畴和天文的概念也在不断发展和更新。通过天文学基础知识的学习，我们对天文学的定义、研究方向、研究领域、研究理论以及矮行星和中子星等重要的天体有了系统的了解。它丰富了我们的天体知识体系，也拓宽了我门的知识面。我期待天文学取得更大的进展，也期待我国的天文学科学发展越来越好。