論天體化學(xué)學(xué)及其對未來發(fā)展的重要作用1摘要:天體化學(xué)學(xué)是應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)的技術(shù)、方法和理論，研究天體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、物理狀態(tài)和演變規(guī)律的天文學(xué)分支學(xué)科。它分為：太陽化學(xué)學(xué)、太陽系化學(xué)學(xué)、恒星化學(xué)學(xué)、恒星天文學(xué)、星系天文學(xué)、宇宙學(xué)、宇宙物理、天體演物理等分支學(xué)科。另外，射電天文學(xué)、空間天文學(xué)、高能天體化學(xué)學(xué)也是它的分支。多年來，隨著世界人口的不斷降低，資源不斷的消耗，人們的生存環(huán)境漸趨削減，資源也日益短缺。越來越多的國家將希望寄寓于月球外部的空間，這進(jìn)一步推動(dòng)了天體化學(xué)學(xué)的發(fā)展，理論天體化學(xué)學(xué)的發(fā)展緊密地依賴于理論化學(xué)學(xué)的進(jìn)步，幾乎理論化學(xué)學(xué)每一項(xiàng)重要突破，就會(huì)大大促進(jìn)理論天體化學(xué)學(xué)的前進(jìn)。二十世紀(jì)二十年代初量子理論的完善，使深入剖析星體的波譜成為可能，并由此構(gòu)建了星體大氣的系統(tǒng)理論。三十年代原子核化學(xué)學(xué)的發(fā)展，使星體能源的疑惑獲得滿意的解決，因而使星體內(nèi)部結(jié)構(gòu)理論迅速發(fā)展；而且根據(jù)赫羅圖的實(shí)測結(jié)果，確立了星體演變的科學(xué)理論。關(guān)鍵詞：天體銀河系特殊行星星體集團(tuán)核素引力原子核等離子體星體空間前言：本學(xué)期舉辦了數(shù)學(xué)學(xué)史著門課程,陳老師給我們述說了有關(guān)內(nèi)容，以下是我對天體化學(xué)學(xué)及其對未來發(fā)展的重要作用的闡述。
（一）天體化學(xué)學(xué)的有關(guān)介紹從公元前129年古埃及天文學(xué)家喜帕恰斯目測星體光度起，中間經(jīng)過1609年伽利略使用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測天體，勾畫月面圖，1655～1656斯發(fā)覺木星光環(huán)和獵戶座星云，后來還有哈雷發(fā)覺星體自行，到十八世紀(jì)赫歇耳開創(chuàng)星體天文學(xué)，這是天體化學(xué)學(xué)的蘊(yùn)育時(shí)期。十九世紀(jì)中葉，三種化學(xué)方式——分光學(xué)、光度學(xué)和拍照術(shù)廣泛應(yīng)用于天體的觀測研究之后，對天體的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、物理狀態(tài)的研究產(chǎn)生了完整的科學(xué)體系，天體化學(xué)學(xué)開始成為天文學(xué)的一個(gè)獨(dú)立的分支學(xué)科。天體化學(xué)學(xué)是應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)的技術(shù)、方法和理論，研究天體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、物理狀態(tài)和演變規(guī)律的天文學(xué)分支學(xué)科。天體化學(xué)學(xué)分為：太陽化學(xué)學(xué)、太陽系化學(xué)學(xué)、恒星化學(xué)學(xué)、恒星天文學(xué)、星系天文學(xué)、宇宙學(xué)、宇宙物理、天體演物理等分支學(xué)科。另外，射電天文學(xué)、空間天文學(xué)、高能天體化學(xué)學(xué)也是它的分支。借助理論化學(xué)方式研究天體的化學(xué)性質(zhì)和過程的一門學(xué)科。1859年基爾霍夫按照熱力學(xué)規(guī)律解釋太陽波譜的夫瑯和費(fèi)線斷定在太陽上存在著個(gè)別和月球上一樣的物理元素這表明可以借助理論化學(xué)的普遍規(guī)律從天文實(shí)測結(jié)果短發(fā)析出天體的內(nèi)在性質(zhì)是為理論天體化學(xué)學(xué)的開端。理論天體化學(xué)學(xué)的發(fā)展緊密地依賴于理論化學(xué)學(xué)的進(jìn)步幾乎理論化學(xué)學(xué)每一項(xiàng)重要突破就會(huì)大大加快理論天體化學(xué)學(xué)的前進(jìn)。
二十世紀(jì)二十年代初量子理論的構(gòu)建使深入剖析星體的波譜成為可能并由此構(gòu)建了星體大氣的系統(tǒng)理論。三十年代原子核化學(xué)的發(fā)展使星體能源的疑惑獲得滿意的解決因而使星體內(nèi)部結(jié)構(gòu)理論迅速發(fā)展而且根據(jù)赫羅圖的實(shí)測結(jié)果確立了星體演變的科學(xué)理論。1917年愛因斯坦用廣義相對論剖析宇宙的結(jié)構(gòu)成立了相對論宇宙學(xué)。1929年哈勃發(fā)覺了河外星系的譜線紅移與距離間的關(guān)系之后人們借助廣義相對論的引力理論來剖析有關(guān)河外天體的觀測資料探求大尺度上的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)這就產(chǎn)生了現(xiàn)代宇宙學(xué)。對行星的研究是天體化學(xué)學(xué)的一個(gè)重要方面。近二六年來，對慧星的研究以及對星星及物質(zhì)的分布、密度、溫度、磁場和物理組成等方面的研究，都取得了重要成果。隨著空間偵測的進(jìn)展，太陽系的研究又成為最活躍的領(lǐng)域之一。銀河系有一、二千億顆星體，其數(shù)學(xué)狀態(tài)千差萬別。塊狀體、紅外星、天體微波眩目源、赫比格一阿羅天體，可能都是從星際云到星體之間的過渡天體。特殊行星更是多種多樣：造父變星的光變周期為1～500.1～2個(gè)星等；長周期變星的光變周期為90～1000星等；天龍座RR型變星的光變周期為0.05～1.5型變星光變不規(guī)則，沒有固定的周期；新星爆發(fā)時(shí)拋出大量物質(zhì)，光度急遽降低幾萬到幾百萬倍；有的紅球星的直徑比太陽直徑1000倍以上；白矮星的密度為每立方分米一百公斤到十噸，中子星密度更高達(dá)每立方分米一億噸到一千億噸。
河外星系與銀河系屬于同三天體層次。星體按形態(tài)大致分為五類：漩渦星體、棒旋星體、透鏡型星體、橢圓星體、不規(guī)則星體。按星體的質(zhì)量大小，又可分為矮星體、巨星系、超球星系，它們的質(zhì)量依次約為太陽的一百萬到十億倍、幾百億倍和萬億倍以上。同銀河系一樣，星體也由星體和二氧化碳組成三、五個(gè)、十來個(gè)、幾十個(gè)因而成百上千個(gè)星體組成星體集團(tuán)，稱星體群、星系團(tuán)。通過各類觀測手段，人們的視野擴(kuò)充到150億光年的宇宙“深處”。這就是“觀測到的宇宙”，或稱為“我們的宇宙”，也就是總星體。研究表明，宇宙物質(zhì)由物理元素周期表中近百種物理元素和289種核素組成。在不同宇宙物質(zhì)中發(fā)覺了月球上不存在的礦物和分子。用數(shù)學(xué)學(xué)的技術(shù)和技巧剖析來自天體的電磁幅射，可得到天體的各類化學(xué)參數(shù)。按照這種參數(shù)運(yùn)用數(shù)學(xué)理論來闡述發(fā)生在天體上的化學(xué)過程，及其演化是實(shí)測天體化學(xué)學(xué)和理論天體化學(xué)學(xué)的任務(wù)。天體化學(xué)學(xué)從研究方式來說，可分為實(shí)測天體化學(xué)學(xué)和理論天體化學(xué)學(xué)。后者研究天體化學(xué)學(xué)中基本觀測技術(shù)、各種儀器設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)，以及觀測資料的剖析處理，因而為理論研究提供資料或則檢驗(yàn)理論模型。光學(xué)天文學(xué)是實(shí)測天體化學(xué)學(xué)的重要組成部份。前者則是對觀測資料進(jìn)行理論剖析，構(gòu)建理論模型，以解釋各類星象。
同時(shí)，還可預(yù)言仍未觀測到的天體和星象。天體化學(xué)學(xué)根據(jù)研究對象，可分為：太陽化學(xué)學(xué)陽系化學(xué)學(xué)星體數(shù)學(xué)學(xué)星體天文學(xué)星體天文學(xué)宇宙學(xué)天體演物理（二）天體化學(xué)學(xué)對未來的重要影響天體化學(xué)學(xué)的發(fā)展，使得天文觀測和研究不斷的出現(xiàn)新成果和新發(fā)覺。天體化學(xué)學(xué)的發(fā)展，使得天文觀測和研究不斷出現(xiàn)新成果和新發(fā)覺。1859年，基爾霍夫?qū)μ柌ㄗV的吸收線(即夫瑯和費(fèi)譜線)做出科學(xué)解釋。他覺得吸收線是光球所發(fā)出的連續(xù)波譜被太陽大氣吸收而成的，這一發(fā)覺促進(jìn)了天文學(xué)家用分光鏡研究星體；1864年，哈根斯用高色散度的攝譜儀觀測星體，證認(rèn)出個(gè)別元素的譜線，之后按照多普勒效應(yīng)又測定了一些星體的視向速率；1885年，皮克林首先使用物端棱鏡拍攝波譜，進(jìn)行波譜分類。通過對行星狀星云和彌漫星云的研究，在仙女座星云中發(fā)覺新星。這種發(fā)覺使天體化學(xué)學(xué)不斷向廣度和深度發(fā)展。1905年，赫茨普龍?jiān)谟^測基礎(chǔ)中將部份星體分為球星和矮星；1913羅素按絕對星等與波譜型勾畫星體分布圖，即赫羅圖；1916年天體物理學(xué)屬于物理嗎，亞當(dāng)斯和科爾許特發(fā)覺相同波譜型的球星波譜和矮星波譜存在細(xì)微差異，并確立用波譜求距離的分光視差法。在天體化學(xué)理論方面，1920年，薩哈提出星體大氣電離理論，通過埃姆登、史瓦西、愛丁頓等人的研究，關(guān)于星體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理論漸趨成熟；1938年，貝特提出了氫聚變?yōu)榘钡臒岷朔磻?yīng)理論，成功地解決了主序星的產(chǎn)能機(jī)制問題。
1929年，哈勃在研究河外星系波譜時(shí)，提出了哈勃定理，這極大地促進(jìn)了星體天文學(xué)的發(fā)展；1931～1932年，央斯基發(fā)覺了來自銀河系中心方向的宇宙無線電波；四十年代，美國軍用雷達(dá)發(fā)覺了太陽的無線電幅射，自此射電天文蓬勃發(fā)展上去；六十年代用射電天文手段又發(fā)覺了類恒星、脈沖星、星際分子、微波背景幅射。1946年日本開始用尼克斯在離地面30～100公里高度處拍攝紫外波譜。1957年，蘇俄發(fā)射人造月球衛(wèi)星，為大氣內(nèi)層空間觀測創(chuàng)造了條件。之后，日本、西歐、日本也陸續(xù)發(fā)射用于觀測天體的人造衛(wèi)星。現(xiàn)今世界各國已發(fā)射數(shù)目可觀的宇宙飛行器，其中裝有各種類型的偵測器，用以偵測天體的紫外線、x射線、β射線等波段的幅射。自此天文學(xué)步入全波段觀測時(shí)代.這種發(fā)覺使天體化學(xué)學(xué)不斷向廣度和深度發(fā)展。理論化學(xué)學(xué)中的幅射、原子核、引力、等離子體、固體和基本粒子等理論，為研究類恒星、宇宙線、黑洞脈沖星、星際塵埃、超新星爆發(fā)奠定了基礎(chǔ)。天體化學(xué)學(xué)的發(fā)展也進(jìn)一步推動(dòng)了理論化學(xué)學(xué)的發(fā)展，天體化學(xué)學(xué)對人類社會(huì)發(fā)展的重要性日漸降低。世界各國對天體的研究越來越重視，變革開放以來，非常是近年來，我國先后發(fā)射各類人造衛(wèi)星包括神舟系列衛(wèi)星，嫦娥系列衛(wèi)星等，對太陽系天體進(jìn)行實(shí)地取樣和剖析，以及尚在努力探求中的引力波觀測，目前關(guān)于天體的信息都來自電磁幅射。
通過對幅射譜線的剖析，可以得到關(guān)于天體表面水溫、質(zhì)量以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地理狀況等許多信息，還可以檢測天體與月球的距離。各類各樣的星體，為研究星體的產(chǎn)生和演變規(guī)律提供了樣品。另外，天體上特殊的數(shù)學(xué)條件，在月球上常常并不具備，借助天彰顯象探求數(shù)學(xué)規(guī)律，是天體化學(xué)學(xué)的重要職能。可以在外空間對特殊材料進(jìn)行加工、合成，也可以在外空間進(jìn)行生物變異處理，形成多種多樣的物種，來提升人們生活質(zhì)量。通過天體化學(xué)學(xué)，對各類天體進(jìn)行研究，除了使人們愈來愈深入地了解宇宙的結(jié)構(gòu)和演變規(guī)律，同時(shí)也使得數(shù)學(xué)學(xué)在闡明微觀世界的奧秘方面取得進(jìn)展，對未來發(fā)展有著非常重要的作用，幾乎涉及到人類生活的各個(gè)方面。首先，天體化學(xué)學(xué)對我們來說，可以挺好地運(yùn)用到數(shù)學(xué)問題的解決中，例如天體運(yùn)動(dòng)中十分知名的雙星系統(tǒng)問題。行星圍繞星體做圓周運(yùn)動(dòng)，或則衛(wèi)星繞行星做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬有引力作用的距離，正好是行星(或衛(wèi)星)圓周運(yùn)動(dòng)的軌道直徑，并且在雙星系統(tǒng)中的引力作用的距離與雙星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是不同的，雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速率和周期是一定相同的。通過這種信息，我們可以將雙星系統(tǒng)簡化為圓周運(yùn)動(dòng)的模型，進(jìn)而估算出與此系統(tǒng)相關(guān)的萬有引力，向心力，周期等化學(xué)量并通過這種化學(xué)量之間的轉(zhuǎn)化和運(yùn)算解決一些簡單的問題，如由雙星運(yùn)動(dòng)造成的類似月食的食雙星現(xiàn)象，簡略估算萬有引力常量等等。
另外，在研究天體化學(xué)學(xué)的過程中，觀察是一個(gè)必不可少的過程，所以在觀察中用到的儀器也就成為了可以影響我們生活和學(xué)習(xí)的一大應(yīng)用方向。天文望遠(yuǎn)鏡是搜集天體幅射并能確定輻射源方向的天文觀測裝置天體物理學(xué)屬于物理嗎，一般指有聚光和成像功能的天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展和使用原理結(jié)合了光學(xué)和力學(xué)的好多內(nèi)容，從最早的伽利略式天文望遠(yuǎn)鏡到現(xiàn)代小型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，通過對透鏡焦距的不斷調(diào)整和其他光學(xué)套件的復(fù)雜組合，讓我們有機(jī)會(huì)觀察到更多的天文現(xiàn)象，所以可以說，天文望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)和發(fā)展就是現(xiàn)代天文學(xué)的基礎(chǔ)。同時(shí)，天體化學(xué)學(xué)還可以應(yīng)用到許多其他有趣的方面。近些年來非常受人關(guān)注2012末日理論似乎也與天體化學(xué)學(xué)有著密不可分的關(guān)系。一些占星學(xué)家認(rèn)為，2012年將可能會(huì)出現(xiàn)“天體重疊”，太陽在天空中的線路將會(huì)穿過銀河系的最中央，將會(huì)讓月球處于更為強(qiáng)悍的未知宇宙力量的牽引之下，會(huì)加速月球的毀滅。但事實(shí)上，天體化學(xué)學(xué)的知識告訴我們，2012年絕對不會(huì)出現(xiàn)這些可怕的‘天體重疊’現(xiàn)象，或則說只會(huì)出現(xiàn)一些正常的天彰顯象。例如每年夏至?xí)r，從月球上看太陽，太陽看上去好似是處于銀河系的中央。一些占星學(xué)家似乎會(huì)對保存這些現(xiàn)象很激動(dòng)，但對于科學(xué)家來說，這些現(xiàn)象毫無非常之處。
它不會(huì)導(dǎo)致月球引力、太陽幅射、行星軌道等事物的變化，也不會(huì)對月球上的生命引起任何影響。沒有任何奇怪之處。只有覺得世界將要面臨末日的人就會(huì)把這種普通的天文現(xiàn)象看作是一種威脅。另外，關(guān)于2012世界末日的一些其他預(yù)言，如行星撞擊月球，太陽風(fēng)暴襲擊等等，我們也可以用并不復(fù)雜的天體化學(xué)學(xué)知識對其加以抨擊。其次，月球目前正面臨著能源短缺問題，通過對外空間探求，我們或許能找到新能源來減緩月球能源問題。熱核聚變概念是在研究星體能源時(shí)