天文學(xué)的起源是什么
天文學(xué)的起源是什么
天文學(xué)是觀察和研究宇宙間天體的學(xué)科,那么,天文學(xué)的起源是什么?
天文學(xué)的起源可以追溯到人類文化的萌芽時代。遠古時代,人們?yōu)榱酥甘痉较?、確定時間和季節(jié),而對太陽、月亮和星星進行觀察,確定它們的位置、找出它們變化的規(guī)律,并據(jù)此編制歷法。從這一點上來說,天文學(xué)是最古老的自然科學(xué)學(xué)科之一。
早期天文學(xué)的內(nèi)容就其本質(zhì)來說就是天體測量學(xué)。從十六世紀中哥白尼提出日心體系學(xué)說開始,天文學(xué)的發(fā)展進入了全新的階段。此前包括天文學(xué)在內(nèi)的自然科學(xué),受到宗教神學(xué)的嚴重束縛。哥白尼的學(xué)說使天文學(xué)擺脫宗教的束縛,并在此后的一個半世紀中從主要純描述天體位置、運動的經(jīng)典天體測量學(xué),向著尋求造成這種運動力學(xué)機制的天體力學(xué)發(fā)展。
十八、十九世紀,經(jīng)典天體力學(xué)達到了鼎盛時期。同時,由于分光學(xué)、光度學(xué)和照相術(shù)的廣泛應(yīng)用,天文學(xué)開始朝著深入研究天體的物理結(jié)構(gòu)和物理過程發(fā)展,誕生了天體物理學(xué)。二十世紀現(xiàn)代物理學(xué)和技術(shù)高度發(fā)展,并在天文學(xué)觀測研究中找到了廣闊的用武之地,使天體物理學(xué)成為天文學(xué)中的主流學(xué)科,同時促使經(jīng)典的天體力學(xué)和天體測量學(xué)也有了新的發(fā)展,人們對宇宙及宇宙中各類天體和天文現(xiàn)象的認識達到了前所未有的深度和廣度。
天文學(xué)就本質(zhì)上說是一門觀測科學(xué)。天文學(xué)上的一切發(fā)現(xiàn)和研究成果,離不開天文觀測工具——望遠鏡及其后端接收設(shè)備。在十七世紀之前,人們盡管已制作了不少天文觀測儀器,如中國的渾儀、簡儀,但觀測工作只能靠肉眼。1608年,荷蘭人李波爾賽發(fā)明了望遠鏡,1609年伽里略制成第一架天文望遠鏡,并作出許多重要發(fā)現(xiàn),從此天文學(xué)跨入了用望遠鏡時代。在此后人們對望遠鏡的性能不斷加以改進,以期觀測到更暗的天體和取得更高的分辨率。1932年美國人央斯基用他的旋轉(zhuǎn)天線陣觀測到了來自天體的射電波,開創(chuàng)了射電天文學(xué)。1937年誕生第一臺拋物反射面射電望遠鏡。之后,隨著射電望遠鏡在口徑和接收波長、靈敏度等性能上的不斷擴展、提高,射電天文觀測技術(shù)為天文學(xué)的發(fā)展作出了重要的貢獻。二十世紀后50年中,隨著探測器和空間技術(shù)的發(fā)展以及研究工作的深入,天文觀測進一步從可見光、射電波段擴展到包括紅外、紫外、X射線和γ射線在內(nèi)的電磁波各個波段,形成了多波段天文學(xué),并為探索各類天體和天文現(xiàn)象的物理本質(zhì)提供了強有力的觀測手段,天文學(xué)發(fā)展到了一個全新的階段。
而在望遠鏡后端的接收設(shè)備方面,十九世紀中葉,照相、分光和光度技術(shù)廣泛應(yīng)用于天文觀測,對于探索天體的運動、結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和物理狀態(tài)起了極大的推動作用,可以說天體物理學(xué)正是在這些技術(shù)得以應(yīng)用后才逐步發(fā)展成為天文學(xué)的主流學(xué)科。
天文和氣象不同,它的研究對象是地球大氣層外各類天體的性質(zhì)和天體上發(fā)生的各種現(xiàn)象——天象,而氣象研究的對象是地球大氣層內(nèi)發(fā)生的各種現(xiàn)象——氣象。香港天文臺也經(jīng)常發(fā)播臺風(fēng)警報,是個例外。
天文學(xué)所研究的對象涉及宇宙空間的各種物體,大到月球、太陽、行星、恒星、銀河系、河外星系以至整個宇宙,小到小行星、流星體以至分布在廣袤宇宙空間中的大大小小塵埃粒子。天文學(xué)家把所有這些物體統(tǒng)稱為天體。地球也是一個天體,不過天文學(xué)只研究地球的總體性質(zhì)而一般不討論它的細節(jié)。另外,人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站等人造飛行器的運動性質(zhì)也屬于天文學(xué)的研究范圍,可以稱之為人造天體。
宇宙中的天體由近及遠可分為幾個層次:(1)太陽系天體:包括太陽、行星(包括地球)、行星的衛(wèi)星(包括月球)、小行星、彗星、流星體及行星際介質(zhì)等。(2)銀河系中的各類恒星和恒星集團:包括變星、雙星、聚星、星團、星云和星際介質(zhì)。太陽是銀河系中的一顆普通恒星。(3)河外星系,簡稱星系,指位于我們銀河系之外、與我們銀河系相似的龐大的恒星系統(tǒng),以及由星系組成的更大的天體集團,如雙星系、多重星系、星系團、超星系團等。此外還有分布在星系與星系之間的星系際介質(zhì)。
天文學(xué)還從總體上探索目前我們所觀測到的整個宇宙的起源、結(jié)構(gòu)、演化和未來的結(jié)局,這是天文學(xué)的一門分支學(xué)科——宇宙學(xué)的研究內(nèi)容。天文學(xué)按照研究的內(nèi)容還可分為天體測量學(xué)、天體力學(xué)和天體物理學(xué)三門分支學(xué)科。
天文學(xué)始終是哲學(xué)的先導(dǎo),它總是站在爭論的最前列。作為一門基礎(chǔ)研究學(xué)科,天文學(xué)在不少方面是同人類社會密切相關(guān)的。時間、晝夜交替、四季變化的嚴格規(guī)律都須由天文學(xué)的方法來確定。人類已進入空間時代,天文學(xué)為各類空間探測的成功進行發(fā)揮著不可替代的作用。天文學(xué)也為人類和地球的防災(zāi)、減災(zāi)作著自己的貢獻。天文學(xué)家也將密切關(guān)注災(zāi)難性天文事件——如彗星與地球可能發(fā)生的相撞,及時作出預(yù)防,并作出相應(yīng)的對策。(摘天文學(xué)概論)