天體化學(xué)知識(shí)
化學(xué) 時(shí)間：2022-04-11 瀏覽1536
天體化學(xué)是天文學(xué)的一個(gè)分支，它應(yīng)用數(shù)學(xué)的技術(shù)、方法和理論來研究天體的形狀、結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、物理狀態(tài)和演化。
以理論化學(xué)方法研究天體化學(xué)性質(zhì)和過程的學(xué)科。 1859年，基爾霍夫根據(jù)熱力學(xué)定律解釋了太陽光譜的弗勞恩霍夫線，并得出結(jié)論，太陽上存在與月球上相同的個(gè)別物理元素。 ，這表明天體的本征性質(zhì)可以借助理論化學(xué)的一般規(guī)律從天文測(cè)量的結(jié)果中分離出來，這是理論天體化學(xué)的開端。 理論天體化學(xué)的發(fā)展與理論化學(xué)的進(jìn)步密切相關(guān)，幾乎理論化學(xué)科學(xué)的每一次重大突破都會(huì)極大地推動(dòng)理論天體化學(xué)的進(jìn)步。 20年代初量子理論的完善使得深入分析恒星光譜成為可能，從而構(gòu)建了恒星大氣系統(tǒng)論。 20世紀(jì)30年代核化學(xué)的發(fā)展圓滿解決了對(duì)恒星能量的疑惑，導(dǎo)致恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)理論迅速發(fā)展； 并根據(jù)赫羅圖的測(cè)量結(jié)果，建立了恒星演化的科學(xué)理論。 1917年，愛因斯坦利用廣義相對(duì)論分析宇宙結(jié)構(gòu)，建立了相對(duì)論宇宙學(xué)。 1929年，哈勃發(fā)現(xiàn)了譜線紅移與河外星系距離的關(guān)系。 之后，人們利用廣義相對(duì)論的引力理論，對(duì)河外天體的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，大范圍地尋找物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生了現(xiàn)代宇宙學(xué)。
從公元前129年古埃及天文學(xué)家喜帕恰斯目測(cè)恒星光度高中天體物理知識(shí)梳理，到1609年伽利略用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀察天體并于1609年畫出月球圖，到1655-1656年惠更斯發(fā)現(xiàn)木星光環(huán)和獵戶星云，以及后來從哈雷發(fā)現(xiàn)恒星自轉(zhuǎn)，到18世紀(jì)老赫歇爾創(chuàng)立恒星天文學(xué)，這是天體化學(xué)的孕育期。
十九世紀(jì)中葉，光譜學(xué)、光度學(xué)和照相術(shù)三種化學(xué)方法廣泛應(yīng)用于天體的觀測(cè)和研究后，形成了完整的研究天體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和性質(zhì)的科學(xué)體系。天體的物理狀態(tài)。 開始成為一個(gè)獨(dú)立的天文學(xué)分支學(xué)科。
天體化學(xué)的發(fā)展使天文觀測(cè)和研究有了新的成果和發(fā)現(xiàn)。 1859年，基爾霍夫?qū)μ柟庾V的吸收線（即夫瑯禾費(fèi)線）做出了科學(xué)解釋。 他覺得，吸收線是光球?qū)影l(fā)出的連續(xù)波譜被太陽大氣層吸收后形成的。 這一發(fā)現(xiàn)促使天文學(xué)家使用分光鏡研究恒星； 1864年，哈根斯用高色散光譜儀觀測(cè)恒星，證明了個(gè)別元素后，根據(jù)多普勒效應(yīng)，測(cè)量了一些恒星的視向速度； 1885年，皮克林首先用物端棱鏡射出光譜，并進(jìn)行了光譜分類。 通過對(duì)行星狀星云和彌散星云的研究，在仙女座星云中發(fā)現(xiàn)了新的恒星。 這一發(fā)現(xiàn)繼續(xù)在廣度和深度上發(fā)展天體化學(xué)。
1905年根據(jù)觀測(cè)將一些恒星分為球星和矮星； 1913年，羅素根據(jù)絕對(duì)星等和光譜類型繪制了恒星分布圖，即赫茲-羅杰圖； 1916年，亞當(dāng)斯和科爾施發(fā)現(xiàn)同一光譜類型的球星和矮星的光譜存在細(xì)微差別，并建立了利用光譜求距離的光譜視差法。
在天體化學(xué)理論方面，1920年，薩哈提出了恒星大氣電離理論。 通過埃姆登、史瓦西、愛丁頓等人的研究，恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)理論逐漸成熟； 1938年，貝特提出氫聚變成氨的熱核反應(yīng)理論，成功解決了主序星的能量產(chǎn)生機(jī)制問題。
1929年，哈勃在研究河外星系光譜時(shí)，提出哈勃定理，極大地促進(jìn)了恒星天文學(xué)的發(fā)展； 1931年至1932年，揚(yáng)斯基從銀河系中心方向發(fā)現(xiàn)了宇宙無線電波； 1940年代，荷蘭軍用雷達(dá)發(fā)現(xiàn)了太陽的射電輻射，從此射電天文學(xué)蓬勃發(fā)展； 在 20 世紀(jì) 60 年代，射電天文學(xué)方法被用于發(fā)現(xiàn)恒星、脈沖星、星際分子和微波背景輻射。
1946年，日本開始使用Nix在距地面30-100公里的高空拍攝紫外光譜。 1957年，南斯拉夫發(fā)射了人造月球衛(wèi)星，為在內(nèi)層大氣層進(jìn)行空間觀測(cè)創(chuàng)造了條件。 之后，意大利、西歐、日本也發(fā)射了觀測(cè)天體的人造衛(wèi)星。 世界各國(guó)已經(jīng)發(fā)射了相當(dāng)數(shù)量的航天器，這些航天器裝有各種類型的探測(cè)器，用于探測(cè)天體在紫外線、X射線、伽馬射線等波段的輻射。 天文學(xué)從此進(jìn)入了全波段觀測(cè)時(shí)代。
天體化學(xué)分為：太陽化學(xué)、太陽系化學(xué)、恒星化學(xué)、恒星天文學(xué)、星系天文學(xué)、宇宙學(xué)、宇宙物理學(xué)、天體物理學(xué)等分支學(xué)科。 此外，射電天文學(xué)、空間天文學(xué)、高能天體化學(xué)也是其分支學(xué)科。
太陽是一顆離月亮最近的普通恒星。 對(duì)太陽的研究經(jīng)歷了從研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、能量來源、化學(xué)成分和靜態(tài)表面結(jié)構(gòu)，到利用多波段電磁輻射研究其活動(dòng)現(xiàn)象的過程。 我們可以直接體驗(yàn)到太陽風(fēng)的影響。 太陽與地球息息相關(guān)，月球科學(xué)的研究必須考慮太陽的誘因。
行星研究是天體化學(xué)的一個(gè)重要方面。 在過去的兩六年里，對(duì)彗星的研究以及對(duì)行星際物質(zhì)的分布、密度、溫度、磁場(chǎng)和物理成分的研究都取得了重要成果。 隨著空間探測(cè)的發(fā)展，太陽系的研究成為最活躍的領(lǐng)域之一。
銀河系中有一兩千億顆恒星，它們的化學(xué)狀態(tài)差異很大。 球體、紅外星、天體微波眩光源、赫比格-哈羅天體，都可能是星際云到恒星的過渡天體。
特殊星的種類很多：造父變星的光變周期為1～50天，光變幅度為0.1～2等； 長(zhǎng)周期變星的光變周期為90至1000天，光變幅度為2.5。 ~9 個(gè)震級(jí)； RR天龍座變星光變周期為0.05～1.5天，光變不超過1～2等； 雙子座T型變星光變不規(guī)律，無固定周期； 新星爆發(fā)時(shí)，大量物質(zhì)被拋出，光度急劇下降幾萬到幾百萬倍； 一些紅球星的直徑比太陽大1000多倍； 白矮星的密度為每立方分米100千克到10噸，中子星的密度更高。 立方分米從1億噸到1000億噸不等。
各種天體為研究天體的形成和演化提供了樣本。 此外，天體上的特殊化學(xué)條件在月球上往往沒有。 借助天象尋找化學(xué)規(guī)律是天體化學(xué)的一個(gè)重要方面。 功能。
通過多年的研究，人們對(duì)銀河系的整體形象和太陽在銀河系中的位置有了比較正確的認(rèn)識(shí)。 銀河系的半徑為10萬光年，厚度為2萬光年。 通過對(duì)銀河系星群的研究，構(gòu)造并否定了星族和銀河系子系統(tǒng)等概念。 對(duì)星系自轉(zhuǎn)、旋臂結(jié)構(gòu)、星系核和星系暈也進(jìn)行了大量研究。
河外星系與銀河系屬于同一級(jí)別的三體。 恒星按形狀大致可分為五類：旋渦星、棒旋星、透鏡狀星、橢圓星和不規(guī)則星。 根據(jù)恒星的質(zhì)量，可分為矮星和巨星。 星系和超球面星系的質(zhì)量大約是太陽的百萬到十億倍、數(shù)百億和萬億倍。 和銀河系一樣，恒星也是由恒星和二氧化碳組成的。 三顆、五顆、十顆左右，一顆、幾十顆，乃至幾十萬顆恒星組成一個(gè)星團(tuán)，我們稱之為星團(tuán)或星系團(tuán)。
通過各種觀測(cè)手段，人們的視野已經(jīng)擴(kuò)展到150億光年的宇宙“深處”。 這就是“觀測(cè)到的宇宙”，或者說“我們的宇宙”，也就是總星。
研究表明，宇宙物質(zhì)由近百種物理元素和物理元素周期表中的289種核素組成。 在不同的宇宙物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了月球上不存在的礦物質(zhì)和分子。
200多年來，關(guān)于太陽系的起源和演化提出了40多種理論，但至今還沒有一個(gè)理論被認(rèn)為成立并被普遍接受。 在過去的三到六年里，這方面取得了很大進(jìn)展。 大多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)同的恒星演化說就是所謂的“彌散說”，但也有少數(shù)人認(rèn)為恒星是由超致密物質(zhì)演化而來的。
利用化學(xué)技術(shù)和技巧分析天體的電磁輻射，可以獲得天體的各種化學(xué)參數(shù)。 根據(jù)這些參數(shù)，用數(shù)學(xué)理論來解釋天體上發(fā)生的化學(xué)過程，而它們的演化是實(shí)測(cè)天體化學(xué)的結(jié)果和理論天體化學(xué)的任務(wù)。
除了宇宙射線的粒子探測(cè)、隕石的實(shí)驗(yàn)室分析、航天器對(duì)太陽系天體的現(xiàn)場(chǎng)采樣和分析以及仍在探索中的引力波觀測(cè)之外，目前關(guān)于天體的信息來自電磁輻射。 天體 化學(xué)儀器的作用是收集、定位、轉(zhuǎn)換和分析電磁輻射。 電磁輻射的收集和定位是通過望遠(yuǎn)鏡（包括射電望遠(yuǎn)鏡）來實(shí)現(xiàn)的。
從輻射連續(xù)體可以確定輻射機(jī)制，也可以知道天體的表面水溫； 天體表面壓強(qiáng)可由早型星在巴爾末極限上的躍遷獲知； UBV聚焦系統(tǒng)也可以簡(jiǎn)化我們可以準(zhǔn)確地確定恒星的光度和濕度。 從線譜中，我們可以得到更多的信息：徑向速度、電子體溫度、電子密度、化學(xué)成分、激發(fā)空氣溫度對(duì)流速度。 對(duì)雙星的觀測(cè)和研究可以獲得天體的直徑、質(zhì)量和光度等重要數(shù)據(jù)。 研究脈動(dòng)變星的光變周期與光度的關(guān)系，可以確定天體的距離。
輻射傳輸理論是解釋已知天文現(xiàn)象的有力工具，也可以預(yù)測(cè)未觀測(cè)到的天體和天文現(xiàn)象。 以輻射傳輸理論為基礎(chǔ)的恒星大氣理論，是以熱核聚變的概念為基礎(chǔ)的。 合成理論、恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和天體演化是理論天體化學(xué)的基礎(chǔ)。
理論化學(xué)中的輻射、原子核、引力、等離子體、固體和基本粒子等理論，為研究恒星、宇宙線、黑洞脈沖星、星際塵埃、超新星爆炸奠定了基礎(chǔ)。
人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的不斷擴(kuò)展，不僅使人們對(duì)宇宙的結(jié)構(gòu)和演化的認(rèn)識(shí)越來越深刻，也使數(shù)學(xué)在闡明微觀世界的奧秘方面取得了進(jìn)步。 氮?dú)庾钤缡窃谔柹习l(fā)現(xiàn)的。 25年后，它在月球上被發(fā)現(xiàn)。 熱核聚變的概念是在研究恒星能量時(shí)提出的。 由于地面條件的限制，個(gè)別數(shù)學(xué)定律的驗(yàn)證只能通過宇宙“實(shí)驗(yàn)室”進(jìn)行。 1960年代，天文學(xué)界的四大發(fā)現(xiàn)——恒星、脈沖星、星際分子和微波背景輻射——推動(dòng)了高能天體化學(xué)、宇宙物理學(xué)、天體生物學(xué)和天體物理學(xué)的發(fā)展，同時(shí)也提出了數(shù)學(xué)、化學(xué)和生物學(xué). 新主題。
高能天體化學(xué)
高的
天體化學(xué)的一個(gè)分支。 主要任務(wù)是研究天體上發(fā)生的各種高能現(xiàn)象和高能過程。 它涉及的學(xué)科范圍很廣，包括涉及高能粒子（或高能光子）的各種天文現(xiàn)象和化學(xué)過程，包括涉及大量能量形成和釋放的天文現(xiàn)象和化學(xué)過程。 最早，高能天體化學(xué)主要局限于宇宙射線的探測(cè)和研究，直到20世紀(jì)60年代才完善為一門學(xué)科。 60 世紀(jì) 90 年代以后，各種新的探測(cè)方法被應(yīng)用到天文研究中，大量新天體和新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)帶動(dòng)了高能天體化學(xué)的快速發(fā)展。 高能天體化學(xué)的研究對(duì)象包括類星體和活動(dòng)星核。 、脈沖星、超新星爆炸、黑洞理論、X射線源、伽馬射線源、宇宙射線、各種中微子過程和高能粒子過程等。
據(jù)悉，在類星體、脈沖星等個(gè)別天體上也存在一些高能過程。 它們都是高能天體化學(xué)的研究對(duì)象。 高能天體化學(xué)已經(jīng)在以下方面取得了一些重要成果： 開創(chuàng)性地研究了可能發(fā)生的中微子過程，發(fā)現(xiàn)了光生中微子過程、電子對(duì)湮滅中微子過程和等離子體鈮酸鋰衰變中微子過程對(duì)晚期恒星的演化有重要影響。 ; 太陽中微子檢測(cè)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)值與理論值存在較大差異； 關(guān)于超新星爆炸的機(jī)制高中天體物理知識(shí)梳理，提出了一個(gè)很有前途的理論； 超新星爆炸可能是宇宙射線的主要來源； 在宇宙射線中探測(cè)到一些能量低于10電子伏特的超高能粒子。 1972年，中科大原子能研究所安徽站發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量可能小于1.8×10克的帶電粒子； 發(fā)現(xiàn)星核現(xiàn)象的爆炸現(xiàn)象和劇烈活動(dòng)；