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天体测量学

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天体测量学
分支 课题与内容
球面天文学 天球坐标的表示和修正
方位天文学 基本天体测量
照相天体测量
射电天体测量
空间天体测量
参考坐标系的建立
天体运动的研究
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极移测量
天文大地测量
天文导航
天文地球动力学 地球自转
地壳运动
其他
使用光学波长干涉仪精确的测量恒星位置的图解Courtesy NASA/JPL-Caltech.
使用光学波长干涉仪精确的测量恒星位置的图解Courtesy NASA/JPL-Caltech.

天体测量学测天学(Astrometry)是天文学中最古老也是最基础的一个分支,主要以测量恒星的位置和其他会运动天体的距离和动态。他是传统科学中的一个子科目,后来发展出以定性研究为主体的位置天文学。天体测量学的历史,在西方可以追溯到喜帕恰斯(Hipparchus),他编辑了第一本的星表,列出了肉眼可见的恒星并发明了到今天仍沿用的视星等的尺标。现代的天体测量学建立在白塞耳基本星表上,这是以布拉德雷在公元1750至1762年间的测量为基础,提供了3,222颗恒星的平均位置。

除了提供天文学家基本的参考座标系作为她们在天文观测报告之用外,天体测量学也是天体力学恒星动力学星系天文学等学门的基础。在观测天文学中,天文测量的技术协助鉴别出各种天体独特的运动。他的设备也用于守时(keeping time),因为协调世界时(UTC)是在确切观测地球自转的基础上,以闰秒的调整与原子时间取得协调与一致。天体测量学也与极端复杂的宇宙距离尺度有所关联,因为他用于建立视差以估计银河系内恒星的距离。

发展历史

古时候人们为了辨别方向、确定时间,创造出日晷圭表来。古代天文学家为了测定星星的方位运动,又设计制造了许多天体测量的仪器。通过对星空的观察,将星空划分成许多不同的星座,并编制了星表。通过对天体的测量和研究形成了早期的天文学。直到十六世纪中叶,哥白尼提出了日心体系学说,从只是单纯描述天体位置、运动的经典天体测量学,发展成寻求造成这种运动力学机制的天体力学

天体测量学的进展

  • 日晷曾有效的测量时间。
    • 中国最古老的河南登封观星台是大型的圭表,在没有钟表和日历的时代,以日影的长短来订四时。
  • 星盘被发明用来测量天体的高度角。
  • 天体测量的应用导致球面几何学的发展。
  • 第谷小心的测量行星运动,导致刻卜勒推论出地球绕着太阳公转的哥白尼原理
  • 六分仪戏剧化的被用于测量天体间的角度。
  • 布拉德雷以精确的中星仪测量出年周光行差,证明了地球绕日公转。
  • 电子耦合放大器(CCD)的发展,并且在1980年代被天文学家所接受,改进了专业天文学家在观测工作上的精确度。
  • 发展出低价位的电子耦合放大器与应用软件,并且大规模的应用在望远镜上,使得业余天文学家也能够观察和发现小行星
  • 从1983至1993年,欧洲空间局的依巴谷卫星(Hipparcos)进行的天体位置测量,编制了精确至20-30微角秒,超过百万颗恒星的位置表。

天文测量

天文测量量度恒星和行星运动的科学。在1990年代,天文测量被用于检测轨道绕着个别地外太阳系气体巨星。经由观察恒星摆动和计算造成这种摆动所需的的重力,然后可以推算造成这种影响的行星的质量。

研究对象

天文学家利用天体测量的技术来追踪近地小行星,也利用天体位置微小的周期性变动,这是行星与恒星互绕质量中心产生的位置偏移,用来搜寻系外行星。NASA计划在太空干涉仪任务(SIM行星搜寻)中,应用天体测量的技术来侦测在200光年的距离内,或是最接近的类太阳恒星中,可能存在的类地行星

天体测量学的测量结果被用来修正天文物理学家在天体力学下建立的一些模型。基于测量得到的中子星速度,可能会导致超新星爆炸是非对称的结论。同样的,天体测量的结果也用于确认暗物质在星系内的分布状态。

研究方法

通过研究天体投影在天球上的坐标,在天球上确定一个基本参考坐标系,来测定天体的位置和运动,这种参考坐标系,就是星表。在实际应用中,可用于大地测量、地面定位和导航。地球自转和地壳运动,会使天球上和地球上的坐标系发生变化。为了修正这些变化,建立了时间和极移服务,进而研究天体测量学和地学的相互影响。

古代的天体测量手段比较落后,只能凭肉眼观测,对于天体测量的范围有限。随着时代的发展,发现了红外线紫外线X射线γ射线等波段,天体测量范围从可见光观测发展到肉眼不可见的领域,可以观测到数量更多的、亮度更暗的恒星星系射电源和红外源。随着各种精密测量仪器的出现,测量的精度也逐渐提高。

历史成就

  • 远古时候,并没有现在的时钟和日历,人们通过对太阳的观察,发明了日晷,根据阴影的长短来判断时间。
  • 为纪念这一学科的重要性,小行星25000被称为“天体测量”(Astrometria)。

分支体系

参考资料

参见

科幻小说

在科幻小说星际争霸战中,天体测量仪曾在许多的场景中以各种不同的型态出现。

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