Astronomy(天文学)是对太空中所有物体的科学研究。这个词来源于古希腊的“star law(星际法则)”。天体物理学是天文学的一部分,它更进一步,应用物理定律来帮助我们理解宇宙的起源和宇宙中的物体。无论是专业的还是业余的天文学家都观察宇宙,并设计理论和应用来帮助理解行星、恒星和星系。
天文学分支
天文学有两个主要分支:光学天文学(研究可见光波段的天体)和非光学天文学(使用仪器通过伽马射线波长研究射电中的物体)。“非光学”分为波长范围,如红外天文学、伽玛射线天文学、射电天文学等。
光学天文台既在地面上也在太空中运行(如哈勃太空望远镜)。有些,比如HST,也有对其他波长的光敏感的仪器。然而,也有专门用于特定波长范围的天文台,如射电天文阵列。这些仪器使天文学家能够绘制出横跨整个电磁波谱的宇宙图景,从低能的无线电信号到超高能的伽马射线。它们提供了宇宙中一些最动态的物体和过程的演化和物理信息,如中子星、黑洞、伽马射线暴和超新星爆炸。天文学的这些分支共同研究恒星、行星和星系的结构。
天文学子领域
天文学家研究的天体种类繁多,因此把天文学分成若干个研究领域很方便。
- 其中一个领域被称为行星天文学,这一分支领域的研究人员将研究重点放在太阳系内外的行星上,以及小行星和彗星等天体。
- 太阳天文学是研究太阳的学科。那些对太阳如何变化以及这些变化如何影响地球感兴趣的科学家被称为太阳物理学家。他们使用地基和天基仪器对我们的恒星进行不间断的研究。
- 恒星天文学是对恒星的研究,包括它们的产生、演化和死亡。天文学家通过所有波长观察这些天体,并应用这些信息创建恒星的物理模型。
- 星系天文学关注的是银河系中起作用的物体和过程。它是一个由恒星、星云和尘埃组成的非常复杂的系统。天文学家研究银河系的运动和进化是为了了解星系是如何形成的。
- 在我们的星系之外还有无数其他星系,它们是银河系外天文学的重点。研究人员研究星系如何随时间移动、形成、分裂、合并和变化。
- 宇宙学是为了理解宇宙而研究宇宙的起源、演化和结构的学科。宇宙学家通常关注大局,试图模拟宇宙在大爆炸后的样子。
认识几位天文学学者
在过去的几个世纪里,天文学有无数的创新者,他们为科学的发展和进步做出了贡献。今天,世界上有超过11000名训练有素的天文学家致力于宇宙的研究。历史上最著名的天文学家是那些做出重大发现,改进和扩展了科学的人。
尼古拉斯·哥白尼(1473 – 1543),波兰医生兼律师。他对数字的痴迷和对天体运动的研究使他成为所谓的太阳系“当前日心说模型之父”。
第谷·布拉赫(1546 – 1601)是一位丹麦贵族,他设计并制造了研究天空的仪器。这些不是望远镜,而是计算器式的机器,使他能够如此精确地绘制出行星和其他天体的位置。他雇佣了约翰内斯·开普勒(1571 – 1630),开普勒最初是他的学生。开普勒继续了布拉赫的工作,也有了许多自己的发现。他被认为是行星运动三大定律的发现者。
伽利略(1564 – 1642)是第一个使用望远镜研究天空的人。他有时被认为(不正确地)是望远镜的创造者。这项荣誉可能属于荷兰眼镜商汉斯·利珀希。伽利略对天体进行了详细的研究。他是第一个得出结论的人,认为月球的成分很可能与地球相似,而且太阳的表面发生了变化(即太阳黑子在太阳表面的运动)。他也是第一个看到木星的四颗卫星和金星的月相的人。最终,是他对银河系的观测,特别是对无数恒星的探测,震撼了科学界。
艾萨克·牛顿(1642 – 1727)被认为是有史以来最伟大的科学头脑之一。他不仅推导出万有引力定律,而且意识到需要一种新的数学形式(微积分)来描述它。他的发现和理论指导了200多年的科学发展方向,并真正开创了现代天文学的时代。
阿尔伯特·爱因斯坦(1879 – 1955),以发展广义相对论而闻名,广义相对论是对牛顿万有引力定律的修正。但是,他的能量与质量的关系(E=MC2)对天文学也很重要,因为这是我们理解太阳和其他恒星如何将氢聚变为氦以产生能量的基础。
埃德温·哈勃(1889 – 1953)是发现宇宙膨胀的人。哈勃回答了当时困扰天文学家的两个最大的问题。他断定所谓的螺旋星云实际上是其他星系,这证明了宇宙远远超出了我们的星系。哈勃接着发现,其他星系后退的速度与它们离我们的距离成正比。的
斯蒂芬·霍金(1942 – 2018),伟大的现代科学家之一。很少有人能像史蒂芬·霍金那样对自己领域的进步做出如此大的贡献。他的工作极大地增加了我们对黑洞和其他奇异天体的认识。此外,也许更重要的是,霍金在促进我们对宇宙及其创造的理解方面取得了重大进展。