在校本课程中开发天文学知识--月亮直径的测量问题

物理学是一门“谈天说地”的学科，古希腊时，就有泰勒斯、毕达哥拉斯、亚里士多德、阿利斯塔克等研究过天体运行，给后人留下宝贵的文化遗产；文艺复兴时期及以后，哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿对天文学的进展都做出了卓越贡献；现当代以来，从爱因斯坦的相对论时空观到伽莫夫、霍金的宇宙大爆炸理论，人类对宇宙的探索远未结束．     

大爆炸理论

  大爆炸理论是研究宇宙的一种方法。几千年以前人们关于“天圆地方”的争论就是对宇宙的研究的开始。哥白尼 “日心说”的提出,冲破了“地心说”的束缚,宇宙学的研究取得重大突破。在1917年,著名科学家爱因斯坦建立广义相对论后,很快就应用于宇宙学的研究,掀起宇宙学的热潮。直到现在最成熟的宇宙学理论——大爆炸理论的提出,使得宇宙学的研究又达到一个高峰。然而研究的脚步并没有停下,一直在前进。     

原子构成万物是字宙结构的美——原子随笔之二

人类很早就在寻找宇宙万物的组成，古希腊最早的唯物论派从物质世界的内部寻找宇宙万物的本源，认为宇宙万物都由“种子”组成，德谟克利特在这种“种子”思想基础上，提出了宇宙万物是由原子组成的猜想．稍晚的古希腊伟大哲学家亚里士多德提出了万物皆由土、水、气和火四种元素构成，中国古人也在寻找这个问题的答案：春秋时出现的五行说，提出宇宙万物都由金、木、水、火、土5种元素组成；西汉哲学家杨雄把“玄”看作是生天生地的宇宙本体；东汉著名思想家王充认为“天地施气，自然化生万物”，认为宇宙万物本源是“气”。     

近代物理学在中国的传播

 1543年,科学史上具有划时代意义的科学著作问世了,这就是哥白尼的《天体运行论》。《天体运行论》建立了以太阳为中心的宇宙结构体系,哥白尼认为不是太阳围着地球转,而是地球围着太阳转;地球不是宇宙的中心,太阳才是宇宙的中心,这就是哥白尼的“日心地动说”。“日心地动说”与当时人们认为的地球是宇宙的中心这一观念形成了强烈的反差,更与当时作为欧洲天主教神学宇宙观基础的托勒密学说针锋相对,因此,哥白尼的“日心地动说”被认为是异端邪说,宣扬哥白尼学说的人受到了严酷迫害和镇压。     

“宇宙与生命”讲座之四——宇宙之大

我们的万物图中,标定了宇宙有大小,为137亿光年,于是一切事物都划定在一个有限的区域内了。这个数字是什么意义？怎么来的？很有必要解释一下,这是我们宇宙观的基石。137亿光年,其实只是我们今天的宇宙的“哈勃半径”,与宇宙的膨胀率有关。宇宙的尺度是随宇宙年龄的增加而膨胀的。人类的科学史观中,没有什么概念比宇宙膨胀更为重要的了,它比“一切由原子构成”的原始观念更为影响深远和更让人始料不及。我们人类居住在地球上,地球只是太阳系的八大行星之一。而像太阳这样或大或小的恒星,在银河系中有千亿个,     

太阳系外行星的搜寻和发现

太阳系外行星的搜寻和发现我们都知道，人类生存的地球是属于太阳系的九大行星之一．人们也认为，像地球上的生命，特别是像人类这样的有智慧的生命可能只有在恒星的行星系统中才能产生．天文学的研究告诉我们，在银河系中至少有数千亿颗恒星，而整个宇宙又有上千亿个像银...     

字宙观察中Lyman—a圆形斑的偏振晕圈

2000年,在一项“年轻宇宙的星系辨认”的巡天计划中,天文学家发现了两个巨大的正在发光的气体云团．两者从地球上看过去就像是两片圆形斑（blob）,它们所处的时代是：宇宙的年龄仅仅25亿岁左右,那时大部分恒星已经形成．圆形斑的范围非常之大,发光气体云的尺度要比其包围的星系尺度大100倍．     

伽里略（Galileo，1564—1642）意大利物理学家（Physicist，Italy）

伽里略最早用望远镜观察天体，曾用大量事实证明地球环绕太阳旋转，否定地心说。最先把科学实验和数学分析方法相结合并用来研究惯性运动和落体运动规律，为牛顿对第一运动定律和第二运动定律的研究铺平道路，所以常被认为是现代力学和实验物理的创始人。1589年他首先推翻亚里士多德关于不同重量的物体下落速度不同的论点。     

尼古拉斯（Nicholas of Cusa，1401—1464）德国光学家（Opticist，Germany）

尼古拉斯先在海德堡学习法律，后来到帕多瓦大学学习。然而他放弃法律进入教会。他认为地球在地轴上旋转，并环绕太阳运行；宇宙间既没有“上”也没有“下”，宇宙是无限的，恒星是其他的太阳，在它们的范围内提供可居住的世界。然而这些看法没有以详细的观察、计算或理论作基础。他为近视眼者用凹透镜制造了眼镜，而更早期的眼镜只用较容易磨制的凸透镜制成，只能为远视眼者使用：他认为植物从空气中吸取部分营养，他还主张在医学上用数脉膊作为诊断的辅助。     

暗物质与暗能量

美国《science》期刊所评2003年十大科学成就中将“证实了宇宙主要由神秘的暗物质和暗能量组成”列为首项：“宇宙是平直的；宇宙中存在4．4％重子物质，22．6％暗物质和73％暗能量．”这是科学家们分析了威尔金森微波各向异性探测器(Wilkinson Mi-     

现代宇宙学概述

 现代宇宙学是天文学和物理学的分支学科, 它从整体角度研究宇宙的结构、运动和演化.事实上,自古以来人类对于宇宙的认识一方面依赖于观测和经验,另一方面依赖于思维和演绎推理.宇宙,按其原来的字义就是空间和时间的意思.中国古代先哲提出“四方上下曰宇,经古来今曰宙”、“天圆如张盖、地方如棋局”以及“浑天如鸡子,地如鸡中黄”等概念,古代所讨论的宇宙,不外乎大地及其周围的天空.哥白尼冲破了宗教神学的阻挠,纠正了托勒密地心说的错误,建立了日心说,引起了天文学的巨大革命.但是,哥白尼时代所指的宇宙实质上是太阳系.     

漫话地球

 地球是宇宙中一个尉蓝色的旋转大球,也是我们已知的唯一有生命的星球．她的产生,演变,兴衰和发展从古至今一直是我们不懈探索的重要科学领域之一．一、地球的形成地球是太阳系里的天体,地球的起源是太阳系起源的一个组成部分．太阳是太阳系的中心天体,质量达２０００亿亿亿吨,是地球质量的３３万多倍,占了整个太阳系数以万计的天体质量总和的９９％左右．太阳几乎“主宰”着太阳系的一切：光和热的效应,生命的维持和发展,以及支配着各天体的运动等．据天文学家推算,６６亿年前的宇宙充满了尘埃,星际有机分子和宇宙射线等“原始星云”．由于星云内部物质密度分布不均匀而形成了各个不同的引力中心,其中之一便形成了原始太阳．     

超越生命与时空

人类生命在地球上,不是原本就有,至少在恐龙年代,约２亿年前;证明后者的存在和年代,是其庞大完好的化石架．但是,自从近百万年以来,地球上产生了人类;尤其是最近的万年来,有了人类文明、文化;才打破了时空中上百亿年的沉寂,使得宇宙充满了生机和活力！没有我们人类,宇宙就不会这样,如果宇宙不是这样的,也就不会有我们的存在,这就是人择原理．一、科学技术 科学和技术的飞跃发展是近、现代的事情,且西方比我们快半拍．科技的发达,一是提高人类的生存质量,二是提供认识客观自然的手段、工具和方法．科技和财富不应该用于战…     

宇宙黑暗时代的探索与月基天文

宇宙黑暗时代是指宇宙大爆炸刚刚结束,第一代恒星和星系尚未形成的时期,这时的宇宙“鸿蒙未开”,蕴藏着宇宙起源阶段所遗留的大量宝贵信息。这一时期宇宙中性氢气体产生的21 cm信号为观测宇宙黑暗时代提供了探针,但这一信号现已红移到米波、十米波甚至百米波频段,在这一频段有其他天体特别是银河系产生的巨大前景辐射,在地球上的观测还受到地球电离层的吸收、折射以及多种电磁干扰,因此其观测具有极大的挑战性。利用月球背面或月球轨道进行观测具有优越的条件,可以避免电离层和电磁干扰对低频射电观测的影响。随着重返月球热潮的兴起,美国、欧洲、印度等国和中国都在积极酝酿月基天文特别是低频射电天文研究,打开低频电磁观测的新窗口,实现对宇宙黑暗时代和宇宙起源的探测。文章将介绍关于宇宙黑暗时代、宇宙黎明的研究进展以及利用月球开展低频射电天文观测的动向,并简要介绍中国提出的鸿蒙绕月卫星阵列计划。     

天文学家揭开宇宙辐射之奥秘

由德国、英国、亚美尼亚、法国、伊朗、爱尔兰、纳米比亚、南非和捷克天文学家组成的研究小组成功拍摄到几幅超新星残余照片，超新星是在约1千年前爆发的。根据照片判断，宇宙辐射是超新星爆发的产物。正如德国天体物理学家戴维·贝尔格博士指出．“虽说科学家早已认为，宇宙辐射是由超新星爆发引起的，而现在科学家有了证据。”     

究竟有没有宇宙文明?

 生命是地球上物质组织的最有趣的形态,而地球是人类已发现的宇宙中迄今所知唯一存在高级生命和智慧文明的星球．于是,自然而然地产生了一个问题：地球之外的茫茫字宙之中,究竟有没有高级生命？究竟有没有文明世界？这是人类自古以来就非常关心的问题．     

邮票上的物理学史——第谷布拉赫和开普勒

哥白尼提出的日心体系打破了地球静止不动、居于宇宙中心的信条，并且为宇宙的无限性开辟了道路．但是，哥白尼仍然执着于天体作匀速圆周运动．打破对圆周运动的迷信、进一步完善哥白尼体系的是开普勒，他根据第谷布拉赫丰富而精确的天文观测资料，建立起行星运动三定律．...     

月球模型受到质疑

一个国际研究组宣称,几乎所有组成月球的物质都来源于早期的地球．这一发现与月球是由“忒伊亚”（一个像火星那样大小的物体）与早期地球碰撞而形成的天体模型相矛盾．这一模型认为,40％的月球物质来源于忒伊亚．     

2006年诺贝尔物理学奖——宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性

相传约137亿年前我们的宇宙起源于“盘古开天地式的大爆炸”，能量密度和温度均超高无比，却绝无什么特殊的“爆炸”中心，在足够大的尺度上均匀且各向同性，一直持续膨胀至今．刚开始的时候，随着宇宙温度的迅速降低，若干基本粒子物质相继浮现，宇宙早期的核合成过程制备形成了宇宙时空中第一代恒星形成之前的大致原初元素丰度分布．宇宙“大爆炸”发端时空中的能量场应当有量子涨落；耦合演化到后来呈现的物质场中，这些微弱而此起彼伏的涨落逐渐被引力在各种不同层次上放大，从而最终形成宇宙时空中不同尺度的物质结构系统（包括超星系团、星系团、星系、球状星团、恒星、行星等）．伴随着宇宙膨胀，有一个温度不断下降的热电磁辐射场被“捂”在物质场中；大约在389000年以后，这个热电磁辐射场基本不再与物质相互耦合作用，但它依然带有早期物质场中各处涨落的信息烙印．基于Einstein创立发展的广义相对论（1915年），Einstein（1917年）、Friedmann（1922年）、Lemaitre（1927年）、de Sitter（1932年）开辟了近代理论宇宙学的先河．Hubble（1929年）公布了遥远的星系退行速度正比于它们到我们的距离的划时代观测事实．基于宇宙元素丰度和核合成物理，Gamow，Alpher和Herman于1940—1950年大胆设想了宇宙“大爆炸”的物理框架图像．Penzias和Wilson（1964年）在贝尔试验室从事微波天线研究时意外地发现了2．7K宇宙微波背景辐射．经过多年的精心设计和准备，Mather和Smoot（1989—1994年）领导的“宇宙背景探索器”（COBE）空间试验精确地测量宇宙微波背景辐射的黑体谱和微弱的各向异性涨落；他们俩因此荣获2006年度的物理诺贝尔奖．90年来，科学家们众说纷纭，唇枪舌战，搜索证据，编造理论．随着地面、高空和空间综合试验及理论研究的持续迅速发展，精确宇宙学的时代已经到来．     

天文学上的重要发现──澳美天文学家证实“暗物质”存在

天文学上的重要发现──澳美天文学家证实“暗物质”存在澳大利亚和美国的一个天文学小组日前宣布，他们已观测到“超级天文密实晕物体（ＭＡＣＨＯ）”，从而使人类在了解宇宙的构成方面迈出了一大步，被认为是一次有重要意义的发现。按照宇宙起源大爆炸理论，宇宙一直在...