中国科学技术大学：《实测天体物理学基础》课程教学资源（课件讲稿）第1章 引论 Observational Astrophysics（主讲：孔旭）

实测天体物理学基础 Observational Astrophysics 中国科技大学所系结合专业基础课 程福臻朱青峰孔旭 张红欣沈志强 王俊贤杨睿智冯畅 李成李宗云蒋栋荣胡景耀 蔡红兵 2023.3-6

实测天体物理学基础 Observational Astrophysics 中国科技大学所系结合专业基础课 程福臻 朱青峰 孔旭 张红欣 沈志强 王俊贤 杨睿智 冯畅 李成 李宗云 蒋栋荣 胡景耀 蔡红兵 2023 . 3--6

1.1实测天体物理学的内容 和科学意义 1.1.1天体物理学的诞生 天体物理学是天文学中最年轻的一个分支，它应用物 理学的实验技术和理论，研究各类天体的物理性质和 化学组成。又细分为实测天体物理学与理论天体物理 学。 1859年，德国物理学家基尔霍夫，研究太阳光谱， 把 食盐的火焰放在太阳光束上，发现纳元素成分（原来 钠的亮黄双线与太阳双暗线重合，暗线更暗)，科学 地解释了太阳大气有纳元素。被广泛认为是天体物理 学的发端

 天体物理学是天文学中最年轻的一个分支，它应用物 理学的实验技术和理论，研究各类天体的物理性质和 化学组成。又细分为实测天体物理学与理论天体物理 学。  1859年，德国物理学家基尔霍夫，研究太阳光谱，把 食盐的火焰放在太阳光束上，发现纳元素成分（原来 钠的亮黄双线与太阳双暗线重合，暗线更暗），科学 地解释了太阳大气有纳元素。被广泛认为是天体物理 学的发端。 1.1 实测天体物理学的内容 和科学意义 1.1.1 天体物理学的诞生

1.1.2实测天体物理学的内容 研究天体物理学中的基本观测技术、各种仪器设 备的原理和结构，以及观测实施和结果的处理方 法。作出新发现，为理论天体物理提供研究资料 用观测证实理论推断。 目前关于天体的大量信息来自天体的电磁辐射 ( 包括射电、红外、光学、紫外、X射线、伽玛 射线在内的全部电磁辐射)。除了宇宙射线（包 括中微子)的粒子探测、陨石的实验室分析，宇 宙飞行器对太阳系部分天体的实地采样和分析， 以及不久前取得成功的引力波观测之外

 研究天体物理学中的基本观测技术、各种仪器设 备的原理和结构，以及观测实施和结果的处理方 法。作出新发现，为理论天体物理提供研究资料， 用观测证实理论推断。  目前关于天体的大量信息来自天体的电磁辐射 （包括射电、红外、光学、紫外、X射线、伽玛 射线在内的全部电磁辐射）。除了宇宙射线（包 括中微子）的粒子探测、陨石的实验室分析，宇 宙飞行器对太阳系部分天体的实地采样和分析， 以及不久前取得成功的引力波观测之外。 1.1.2 实测天体物理学的内容

天体辐射 ↓↓↓ 天文望远镜 天文观测的 前置系统 主要环节 辐射探测器 ↓ 记录设备 观测斑据处理 供理论分析的资料

天文观测的 主要环节

根据波长由长到短，电磁福射可以分为射电、 红外、光学、紫外、X射线和射线等波段，可 见光又可分解为七色光。 Increasing energy IMUA/ Increasing wavelength 0.0001nm0.01nm 10nm 1000nm0.01cm 1cm 1m 100m Gamma rays X-rays Ultra- Infrared Radio waves violet Radar TV FM AM Visible light 400nm 500nm 600nm 700nm

 根据波长由长到短，电磁辐射可以分为射电、 红外、光学、紫外、X射线和γ射线等波段，可 见光又可分解为七色光

主要环节 望远镜：收集尽可能多的天体的福射。 前置系统：根据不同的研究目的，对望远镜 所收集的辐射进行必要的处理，例如分光。 探测器：将天体的辐射能（已经过前置系统 处理)转换为可测信号。 记录设备：能精确记录来自探测器的信号的 电子仪器。 数据处理：对记录的原始观测数据进行整理 和归算，得到可供理论分析应用的资料

主要环节  望远镜：收集尽可能多的天体的辐射。  前置系统：根据不同的研究目的，对望远镜 所收集的辐射进行必要的处理，例如分光。  探测器：将天体的辐射能（已经过前置系统 处理）转换为可测信号。  记录设备：能精确记录来自探测器的信号的 电子仪器。  数据处理：对记录的原始观测数据进行整理 和归算，得到可供理论分析应用的资料

1.1.3实测天体物理学的科学意义 天文学是一门观测科学！

1.1.3 实测天体物理学的科学意义 天文学是一门观测科学！

实测天体物理学在天体物理学的诞生和发展 中起着决定性的作用。 实测天体物理学近三十年来所取得的一系列 重要成就使整个天体物理学、甚至物理学面 临着新的飞跃。宇宙中的各类天体，是极端 条件下的物理实验室，是地球上任何物理实 验室无可比拟的。 实测天体物理研究推动着观测技术的发展和 物理学理论的发展。 也带动了当今高新技术的发展

 实测天体物理学在天体物理学的诞生和发展 中起着决定性的作用。  实测天体物理学近三十年来所取得的一系列 重要成就使整个天体物理学、甚至物理学面 临着新的飞跃。宇宙中的各类天体，是极端 条件下的物理实验室，是地球上任何物理实 验室无可比拟的。  实测天体物理研究推动着观测技术的发展和 物理学理论的发展。  也带动了当今高新技术的发展

本课程的安排 章 标题 内容 1 绪论 内容、意义、历史和课程安排 2 天体物理的信息 天体辐射、大气影响 3 坐标和时间 常用天文坐标系与计时方法 4 光学观测设备 望远镜、探测器、记录设备、数据处理 5 光度测量 光学波段测光方法 6 光谱观测 光学波段分光观测方法 7 成像观测 光学波段成像观测方法 8 偏振测量 光学波段偏振测量方法 9-13 其他波段观测 射电、红外、紫外、X射线和谢线等观测 14-16 宇宙线、引力波观测 宇宙线、中微子、引力波观测 48学时（课堂）+12学时（实测）

本课程的安排 章 标题 内容 1 绪论 内容、意义、历史和课程安排 2 天体物理的信息 天体辐射、大气影响 3 坐标和时间 常用天文坐标系与计时方法 4 光学观测设备 望远镜、探测器、记录设备、数据处理 5 光度测量 光学波段测光方法 6 光谱观测 光学波段分光观测方法 7 成像观测 光学波段成像观测方法 8 偏振测量 光学波段偏振测量方法 9-13 其他波段观测 射电、红外、紫外、X射线和γ射线等观测 14-16 宇宙线、引力波观测 宇宙线、中微子、引力波观测 48学时(课堂) + 12学时(实测)

参考书目 编著者 书名 出版社 年份 刘学富 观测天体物理学 北师大 1997 黄佑然等 实测天体物理学 南大 1984 R.C. Observational Smith Astrophysics Cambridge 1995 Pierre Observational Lena Astrophysics Springer-Verlag 1986 C.R. Astrophysical Institute of Physics Kitchin Techniques Publishing 1998 G.H.Rieke Measuring the Cambridge Universe University Press 2012

参考书目 编著者 书名 出版社 年份 刘学富 观测天体物理学 北师大 1997 黄佑然等 实测天体物理学 南大 1984 R. C. Smith Observational Astrophysics Cambridge 1995 Pierre Lena Observational Astrophysics Springer-Verlag 1986 C.R. Kitchin Astrophysical Techniques Institute of Physics Publishing 1998 G.H. Rieke Measuring the Universe Cambridge University Press 2012