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天体物理
发布时间:2018-06-15 浏览次数:0

天体物理

天体物理学是物理学和天文学的一个分支。它研究天空物体的性质及它们的相互作用。天空物体包括星,星系,行星,外部行星,宇宙的整体。

物理用全部电磁谱作为手段研究发光性质。并研究天体的密度和温度及化学成分等。天体物理研究的范围很广,要应用许多物理原理,包括:力学电磁学,统计力学,热力学和量子力学相对论,核和核子物理,原子和分子物理


简介

天体物理是物理学和天文学的一个分支。所以它的研究历史可追溯到公元前,是一门古老的学科。它研究天空物体的性质及它们的相互作用。天空的物体包括星,星系,行星,外部行星等。

分类

天体物理分为二大部分:观察天体物理和理论天体物理。

观察天体物理使用电磁谱作为天体物理的观察手段。

观察天体物理

无线电天文学:用波长大过几毫米的电磁波研究辐射。例如:无线电波一般由星际间的气体和尘云发出;宇宙微波辐射由大爆炸产生;脉冲星的光发生红移,这些观察都要求十分大的无线电望远镜。

红外天文学:用红外光研究辐射。通常用类似光学显微镜作红外观察。

光学天文学是最古老的天文学。最常用的仪器是配上电荷耦合器或谱仪的望远镜。大气对光学观察有些干扰,用改型光学和空间望远镜以得到最大可能清晰的图像。在此波段内,可观察到星体;也可观察到化学谱去分析星,星系和星云的化学成份。

紫外,X-射线和伽玛射线天文学:研究能量高的的天体,如双脉冲星,黑洞及其它这类辐射不易进入大气层。可用二种方法观察这类电磁谱:空间为基地的望远镜和以地为基地的切伦科夫空气望远镜。

除电磁辐射外在地球能观察很少从远距离辐射来的物体信息。已建立了一些重力波观察,但很难观察重力波。也建立了中微子观察。已初步研究了太阳的情况。也已观察到有高能的宇宙射线粒子冲击地球大气层。

可在不同时标观察,大多光学观察在分到小时内。变化快过这段时间的则看不到。但历史显示一些物体在世纪和千年内变化。另一方面,无线电观察可在毫秒内(毫秒脉冲星)或成年长(脉冲星减速研究)。不同时标所得到的信息也不同。

在天体研究中,研究太阳有便利之处。因为它比其它星的距离近。可用不同方法观察,了解较多。因此,从太阳所得的数据,可做为了解其它星的先导。

星如何变化,恒星如何演化的项目是常把各种星放在赫罗图(Hertzsprung-Russell)中模型化。在这图中可看到代表星体的状态(从生成到灭亡)。天体的材量成份,常用(1)光谱。(2)无线电天文学。(3)中微子天文学进行分析。

理论天体物理理论天体物理使用一些手段:包括分析模型化和计算机数字模拟。都各有自己的优点。分析模型化一般对不深入星体内部时较有利。数字模拟可指示存在的现象和尚未看到的效应。

理论天体物理

理论天体物理努力去建造理论的模型和勾画出这些模型的结果。这有助于帮助观察者寻找驳倒模型的数据,或选择模型。

理论也企图用新数据去建造新模型或更正模型。在不一致情况下,一般是对模型做最少修改去适合数据。一段时间内大量不一致的数据会导致放弃模型。

理论天体物理研究的项目包括:星体动力学和演化;星系的形成;磁流体动力学;宇宙间大尺寸物质结构;宇宙射线的起源;广义相对论和物理宇宙学;包括弦(string)宇宙学和天体粒子物理。

天体物理中较广泛接受的理论和模型包括:Lambda CDM 大爆炸模型,宇宙膨胀论,暗物质,暗能量和物理的基本理论。虫洞(Wormholes)是还待求证的理论例子。

历史天体物理学

历史天体物理学主要利用古代历史记录、古温及古地质还原天体状态,用于古生物学、地质学、考古学及部分天体物理学说的验证上,这门学科自2011年来逐渐成为天体物理当中一门重要的学科,有相当程度的实用性。

由于天体运动具有不可逆算性,天体撞击会导致原有的轨道痕迹完全消失而无法进行逆计算,天体状态的还原精确度通常只能回算到一定的年代为止,年代较久远的逆运算只能透过古温粗略计算地球轨道位置,用于估计地质年代当中的古温及轨道影响。

考古学方面,在全新世以内的天文年代学几年来成为相当重要的参考,使用于计算古代气候变化对于社会发展的影响帮助非常的大。例如,古代大洪水的考证问题上,天文年代学及地质学成为最重要的参考依据。