发布时间 : 星期六 文章南京大学-天文学史-选修课更新完毕开始阅读
1837年德国天文学家阿格兰德（F. W. A. Argelander, 1799—1875）用390颗恒星自行获类似结果。
2．银河系结构的研究
（1）工具——自制46 cm的反射望远镜。 （2）方法——取样统计法。
共作1083次观测，一共数683个取样天区中的117600颗恒星。 （3）假定
① 宇宙空间的透明性；②恒星分布的均匀性；③恒星光度的一致性。 （4）结论
1785年获得一幅扁而平、轮廓参差，太阳居中的银河系结构图。 （5）意义
① 首次由观测证实了恒星构成银河系； ②开创了天文学的新分支——恒星天文学。 （6）局限
3．威廉·赫歇尔成就的原因
①全力改进仪器设备； ②惊人毅力和极度勤奋； ③深入思考，目的明确； ④卡罗琳·赫歇尔的帮助。 4．约翰·赫歇尔在南天的工作
1883年11月到南非好望角建观测站。
1834－1838年观测双星、星团和星云，同时统计了3000个选区的68948颗恒星，证实了其父结论。
1849年约翰·赫歇尔出版《天文学纲要》。1859年（咸丰九年）在我国由天文学家李善兰与传教士伟烈亚力合作翻译出版，译名《谈天》。近代天文学传入我国。
银河系概念的初步确立是人类对宇宙认识史上一个重大里程碑。从此，人们的眼界从狭小的太阳系扩展到浩瀚的恒星世界，视野大为开阔。是进一步认识整个宇宙的一个阶梯。
第十三讲 天体物理学的诞生
天体物理学研究的对象：天体的物理性质（温度、光度、压力、密度、磁场等）的状况及其机制以及化学组成。
1825制法国哲学家孔德(A. Comte, 1798—1857)在《实证哲学讲义》中断言：“恒星的化学组成是人类绝不能得到的知识。”
天体物理学诞生以天体分光学、天体光度学和天体照相学应用于天文学为标志。 一、太阳光的分解
1666年牛顿用三棱镜分解白光。
1802年英国物理学家沃拉斯顿（W. H. Wollaston, 1766—1828）在棱镜前加狭缝观测太阳，在彩带上发现暗线。
1814年德国光学家夫琅和费（J. Fraunhofer, 1787—1826）制成第一台分光镜，研究太阳光谱，发现夫琅和费线。
1853年瑞典天文学家埃斯特罗姆(A. J. ?ngstr?m, 1814—1874)发现灼热气体产生的发射线，就是太阳光谱中的吸收线。 二、光谱分析术的发明
1858－1859年德国化学家本生（R. W. E. Bunsen, 1811—1899)与基尔霍夫(G. R. Kirchoff,
21
1824—1887)合作，发现根据光谱判断元素的方法——光谱分析术。 三、基尔霍夫定律的发现
基尔霍夫以实验探索太阳光谱中夫琅和费线的本质，从而发现了基尔霍夫定律。这是认识太阳和恒星大气化学成分的准则。 四、氦的发现
1868年8月18日法国天文学家让桑(P. Jansen, 1824—1907)研究了日全食时日珥的光谱，发现一条橙黄色的明线。同年10月英国天文学家洛基尔(J. Lockyer, 1836—1920)也有同一发现。他们都报告了法国科学院。
1869年洛基尔认为此谱线来自一种新元素，命名为氦(helium, 来源于希腊神话中太阳神Helios)。
1895年英国化学家雷姆塞(W. Ramsay, 1852—1916) 在地球上发现这一元素。 氦的发现证明天体分光术的巨大成功。 五、恒星光谱的分光观测
1．恒星光谱的观测和初步分类
1859年英国的哈金斯(W. Huggins, 1824—1910)在20 cm望远镜上安装高色散分光镜观测亮星光谱。
1863年意大利的塞奇(A. Secchi, 1818—1878)用低色散的分光镜观测大量恒星。1868年提出分为4类的光谱分类法，分类了4000颗恒星。 ①白色星，光谱中只有几条氢的吸收线； ②黄色星，光谱同太阳光谱；
③橙色星和红色星，光谱里有明暗相间的暗带； ④暗红色星。
2．恒星光谱的谱线位移
1842年奥地利物理学家多普勒(J. C. Doppler, 1803—1853)发现振动时振动波长改变 Δλ＝λ·V／VS
VS为声速或光速，V为源运动速度，λ为无运动振动波长。这被称为多普勒效应。 1868年哈金斯根据恒星光谱的谱线位移测出天狼星视向速度。
视向速度测量带来许多重要的天文发现，如：分光双星、新星和超新星的爆发、天体和天体系统的自转、可观测宇宙的膨胀等。 六、天体测光术的发明和发展 1．恒星亮度的目视测量
BC 2世纪古希腊天文学家依巴各首次估计恒星视星等。
1782年英国业余天文学家古德里克(J. Goodricke, 1764—1786)发现变星大陵五(βPer)的光变周期。1785年和1786年又先后发现两颗变星造父一(δOph)和渐台二(βLyr)。开创变星光度测量。
1852－1859年阿格兰德和匈费尔德(E. Sch?nfeld, 1828—1891)测恒星位置并估计星等，1863年刊布BD星表。
1875－1884年匈费尔德测南天星空，1886年刊布SD星表。两星表包含457，874颗星。是目视方法估计星等最宏伟工作。 2．普森公式
19世纪上半叶德国生理学家费希内尔(G. T. Fechner, 1807—1887)推出“感觉度随刺激度的对数变化”。
1856年英国天文学家普森(N. R. Pogson, 1829—1891)建立了光度与星等间的基本关系式： m1－m2＝－2．5lgE1／E2。
22
普森公式为星等与光度之间建立了定量关系，为科学的测光工作打下基础。 3．目视光度计的发明
（1）偏振光度计。1859年德国天文学家泽尔纳(J. K. F. Z?llner, 1834—1882)发明。 1861年刊布266颗亮星光度星表。
（2）光劈光度计。 英国天文学家普里恰尔特(C. Pritchard, 1808—1893)发明。 1885年刊布2784颗星光度星表。
从理论上和实测上开创了科学的光度学。 七、天体照相术的应用 1．照相术的发明和发展
1827年法国艺术家尼普斯(J. N. Nipce, 1765—1833)拍得人类历史上第一张照片。
19世纪30年代法国艺术家达盖尔(L. J. M. Daguerre, 1789—1851)发明用碘化银作底板的照相术。
此后，约翰·赫歇尔发明定影术。
1851年英国摄影师斯科特-阿切尔(F. Scatt-Archer, 1813-1857)发明珂珞酊湿片法。 1871年英国化学家马多克斯(R. L. Maddox, 1816—1902)发明明胶干板。 后来有人提出底片敏化法。
德国化学家沃格尔(H. W. Vogel, 1834—1898)发明扩展光谱响应。 2．照相术用于拍摄天体
1840年美国化学家约翰·德雷珀（John Draper, 1811-1882）拍月亮得第一张天文照片，标志天体摄影时代开始。
1896年法国物理学费佐(A.-H.-L.Fizeau, 1819—1896)和傅科(J. B. Foucault, 1819—1868)在巴黎天文台首次拍摄太阳照片，可见黑子。
1849年美国天文学家威廉·邦德(William Bond, 1789—1859)拍得清晰月亮照片（露光20分钟）。
1850年邦德与摄影家惠普尔(J. A. Whipple) 合作首次拍得恒星——织女星照片。 1852年国天文学家德拉鲁(W. de La Rue 1815—1889)拍得清晰月亮（露光30秒）。1860年拍得日全食时的日珥照片。
1857年惠普尔拍得开阳和辅的照片。
1882年英国天文学家吉尔(D. Gill, 1843—1914)拍得大彗星照片，且恒星像清晰。 3．照相术用于天体位置测量
1885－1891年吉尔拍摄南天星空照片。1886－1889年荷兰天文学家卡普坦(J. C. Kapteyn, 1851—1922)测底片上恒星位置。1896－1900刊布《好望角巡天星表》，刊载有454，875颗恒星（m＞10m，δ：-10°―-90°）。 4．照相术用于拍摄天体光谱
1863年哈金斯首次拍摄恒星连续光谱。
1872年美国天文学家亨利·德雷珀（Henry Draper, 1837—1882)拍织女星光谱，得4条氩线。
19世纪末，哈佛大学天文台拍摄大量光谱，从而建立了哈佛光谱分类法。 照相法具有客观性、文献性、累积性的特点。 八、反射望远镜的改进
1856年德国化学家利比希(J. Liebig, 1803—1873)发明玻璃镀银术。
1856－1857年斯太因哈尔(C. A. Steinheil)和傅科各自独立地把这种技术应用于天文望远镜，引起反射望远镜的一场革命。
19世纪中叶，由于分光术、测光术和照相术几乎同时用于天文学，天文望远镜也有重大
23
发展，为研究天体的物理性质、化学组成等提供了条件，导致天体物理学诞生。它使对天体运动的认识又产生一次飞跃：从只研究力学运动，到研究物理和化学运动。 天体力学和天体物理学的诞生构成人类认识天体的两次重大飞跃。 天体力学诞生基于重大理论突破。天体物理学诞生基于技术突破。
“理性工具”和“实体工具”在一定条件下，分别在人类认识自然和改造自然的过程中起主导作用，又构成不可分割、相互促进的两部分。
第十四章 河外星系的发现
从18世纪中叶到20世纪初，探索星云了即云雾状天体的本质。 在银河系内：由气体和尘埃组成的气团 由恒星聚集成的星团 河外星系
确定云雾状天体为河外星系的步骤：
①确定银河系大小和测定旋涡星云的距离。 ②由旋涡星云距离进一步定出它的大小。 ③最后确认，它是否由大量恒星聚合而成。 一、测定旋涡星云距离的探索 1．三角视差法
1907年瑞典天文学家波林(K. Bohlin, 1869—1940)用三角视差法测得仙女座大星云的三角视差为0. 171″，相当于19光年。 2．新星视亮度法
1911年美国物理学家威里(P. W. Very)把仙女座大星云中一颗新星与英仙座新星比较，由此定出仙女座大星云的距离是1600光年。 3．视向速度和自行法
1914年美国天文学家斯莱弗(V. M. Slipher, 1875—1969)刊布了13个旋涡星云的视向速度。 1915年美国天文学家柯蒂斯(H. D. Curtis, 1872—1942)测定了66个旋涡星云的自行。柯蒂斯认为从统计平均观点，天体视向速度与切向速度大致相同。求得旋涡星云自行平均值为0. 033″, 再以星云视向速度平均值，求得星云平均距离为10, 000光年。 二、造父变星法求天体距离
1784年古德里克发现造父一亮度以5．37天为周期变化。 通常以周期1－50天光变的变星称为造父变星。 1．造父变星的周光关系
20世纪初美国女天文学家勒维特(H. S. Leavitt, 1868—1921) 用测光方法发现小麦哲伦云中有许多变星。
1908年她把周期长于1.2天的变星按亮度排列，结果发现周期也按大小排列。 1912年发表周期2－120天、视星等为12. 5 m —15. 5 m的变星资料，提出视星等和周期的对数存在正比关系，这就是周光关系。 2．绝对星等与视星等的关系
1902年卡普坦提出绝对星等概念。
对于视星等m，绝对星等M，现在通用如下公式： 若不计星际消光 m－M＝5lgr－5。
若计及星际消光 m－M＝5lgr－5＋A（r）。 r为天体距离（单位：秒差距）。 3．周光关系零点的测定
24