天體化學()不僅是天文學的一個主要分支,也是數學的分支之一。 它是運用數學技術、方法和理論來研究天體的形狀、結構、物理條件、化學成分和演化的學科。
天體化學分為:太陽化學、太陽系化學、恒星化學、恒星天文學、行星數學、星系天文學、宇宙學、宇宙物理學、天體物理演化。 此外,射電天文學、空間天文學、高能天體化學也是其分支。
利用數學技術和技巧分析天體的電磁輻射天體物理學李宗偉答案,可以獲得天體的各種化學參數。 根據這個參數,用數學理論來解釋天體上的化學過程及其演化,是測量天體化學和理論天體化學的任務。
天體上發現的個別獨特現象也能啟發和推動現代數學的發展。 一些天體的極端條件和宇宙環境為數學提供了極好的天然實驗室。 理論化學中的輻射、原子核、引力、等離子體、固體和基本粒子理論為恒星、宇宙線、黑洞脈沖星、星際塵埃、超新星爆炸等研究奠定了基礎。
天體化學是對宇宙化學的研究,包括星系的化學性質(光度、密度、濕度、物理成分等)以及恒星和星系如何相互作用。 應用數學理論和技術來闡明恒星的結構、恒星演化、太陽系的起源以及與宇宙學相關的許多問題。
天體化學涉及領域廣泛,天體數學家一般采用不同學科的方法,包括熱力學、電磁學、統計熱力學、量子熱力學、相對論、粒子化學等進行研究。
近代隨著學科交叉的發展,它與物理學、生物學、歷史學、計算機、工程學、古生物學、考古學、氣象學等學科交叉融合。 天體化學大約有300到500個主要分支,它已成為數學的一個主要分支。 它是推動現代科學技術重大發展的主導科學,也是歷史最悠久的古老傳統科學。
測量儀器
大多數天體化學實驗數據是通過觀測電磁輻射獲得的。 較冷的恒星,如星際物質或星際云,會發射無線電波。 大爆燃、紅移后剩余的微波稱為宇宙微波背景輻射。 研究此類微波需要極其大型的射電望遠鏡。
由于月球大氣層的干擾,紅外、紫外、伽馬射線、X射線天文學必須利用衛星在月球大氣層外進行觀測實驗。
光學天文學通常使用帶有電荷耦合裝置的望遠鏡和光譜儀進行觀測。 由于大氣層會干擾觀測數據的質量,因此必須配備自適應光學系統,或者使用太空望遠鏡才能獲得最佳圖像。 在這個卷積中,恒星的可見度非常高。 通過觀察物理光譜,可以剖析恒星、星系和星云的物理組成。
不僅是宇宙線的粒子探測、隕石的實驗室分析、航天器對太陽系天體的現場采樣分析,以及仍在探索中的引力波觀測,天體的信息都來自于電磁輻射。 天體化學儀器的作用是收集、定位、轉換和分析電磁輻射。 電磁輻射的收集和定位是通過望遠鏡(包括射電望遠鏡)實現的。
從輻射連續譜可以確定輻射機制,也可以知道天體的表面水溫; 天體的表面壓力可以通過早期恒星巴爾默極限的跳躍得知; UBV聚焦系統還可以簡化精確測定恒星的光度和溫度值。 從線譜中可以獲得更多信息:徑向速度、電子體溫度、電子密度、化學成分、激發空氣溫度尖端流量。 雙星的觀測和研究可以獲得天體的直徑、質量和光度等重要數據。 研究脈動變星的光變周期與光度之間的關系可以確定天體的距離。
理論模型
理論天體化學家的工具包括解剖模型和計算機模擬。 天文過程的解剖模型通常使學者能夠更深入地了解正在發生的事情。 計算機模擬可以突出一些特別復雜的現象或效果。
大爆燃模型的兩大理論支柱是廣義相對論和宇宙學原理。 由于原初核合成理論的成功和宇宙微波背景輻射實驗的否定,科學家們確信大爆燃模型是正確的。 學者們建立了ΛCDM模型來解釋宇宙的演化。 該模型包括宇宙膨脹()、暗能量、暗物質等概念。
輻射傳輸理論是解釋已知天文現象的有力工具,還可以預測尚未觀測到的天體和星象現象。 以輻射傳輸理論為基礎的恒星大氣理論、以熱核聚變概念為基礎發展起來的元素合成理論、恒星內部結構理論和天體演化理論是理論天體化學的基礎。
研究人員
理論天體化學家和實驗天體化學家分別作為該學科的兩個主要研究人員,兩者有專業分工。 理論天體化學家一般扮演著大膽假設的研究者角色。 理論不斷創新,不太關心數據的驗證。 當假設過高時天體物理學李宗偉答案,它們往往會成為偽科學。 他們通常是天體化學研究人員中的激進分子。 人。
實驗天體化學家本身一般都精通理論天體化學,并且在相當程度上也具備自行發展理論的能力。 偽造或否認所提出的假設的活動通常由天體化學研究人員保留。
研究對象
太陽是一顆距離月亮最近的普通恒星。 對太陽的研究經歷了從研究其內部結構、能量來源、化學成分和靜態表面結構,到利用多波段電磁輻射研究其活動現象的過程。 我們可以直接感受到太陽風的影響。 太陽與地球關系密切,所以對月球的科學研究必須考慮太陽的誘因。
行星的研究是天體化學的一個重要方面。 近兩六年來,彗星和行星際物質的分布、密度、溫度、磁場和物理成分的研究取得了重要成果。 隨著空間探測的發展,太陽系的研究已成為最活躍的領域之一。
200多年來,關于太陽系的起源和演化提出了40多種理論,但迄今為止還沒有任何理論被認為是成立并被普遍接受的。 在過去的三六年里,這方面取得了很大的進展。 大多數天文學家認同的恒星演化理論是所謂的“擴散理論”,但也有少數人認為恒星是由超致密物質轉變而來。
特殊恒星的種類很多:造父變星,光變周期為1~50天,光變幅度為0.1~2星等; 長周期變星的光變周期為90~1000天,光變幅度為2.5~9星等; RR天龍座變星的光變周期為0.05~1.5天,光變范圍不超過1~2星等; 恒星的產生和演化規律提供了樣本。 此外,天體上的特殊化學條件在月球上往往不具備。 借助天體現象探索化學定律是天體化學的重要職能。
通過多年的研究,人們對銀河系的整體形象以及太陽在銀河系中的位置有了比較正確的認識。 銀河系的半徑為10萬光年,厚度為2萬光年。 通過對銀河系星團的研究,構建并否定了恒星家族和銀河系子系統的概念。 關于銀河系的自轉、旋臂結構、銀核和銀暈也進行了大量的研究。
河外星系與銀河系屬于同一水平的三體。 恒星按形狀大致分為五類:旋渦星、棒旋星、透鏡狀星、橢圓星、不規則星。 根據恒星的質量,可分為矮星、巨星系、超球狀星系。 它們的質量大約是太陽的一百萬到十億倍、數百億、數萬億倍。 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、幾十顆、幾十萬顆恒星組成星團,稱為星團和星系團。
醫生一般扮演研究者的角色,大膽假設。 理論不斷創新,不太關心數據的驗證。 當假設水平過高時,它們往往會成為偽科學。
實驗天體化學家本身一般都精通理論天體化學,并且在相當程度上也具備自行發展理論的能力。 偽造或否認所提出的假設的活動通常由天體化學研究人員保留。
2000年7月,高等教育出版社出版的《天體化學》一書,作者是李宗偉、肖興華。 本書主要介紹了在老版《天體化學》基礎上編寫的新版《天體化學》的變化。
《天體化學》是教育部《21世紀高等教育教學內容和課程體系改革方案》的研究成果。 《天體化學》作者主持并參與了“天文學教學內容與課程體系改革研究”項目,并用現代的觀點對《普通天體化學》一書的內容和結構進行了編輯出版1992 經過考慮、選擇、組織和重寫,形成了新版《天體化學》。 《天體化學》內容分為總論、天體化學中的輻射過程、天體化學觀測方法與天體化學量的測定、太陽化學、恒星結構與演化、致密星、星際物質、銀河系發展、河外星系、宇宙學等10 章。 與原書相比,《天體化學》收錄并反映了大量20世紀90年代天體化學的最新數據和最新進展; 最大限度地減少復雜的理論推論; 強化河外星系和活躍恒星核內容的概念; 重寫宇宙學內容,突出和強化基本概念; 包含大量練習。 《天體化學》主要適用于:高等院校數學系、天文學系化學、天文學專業的大學生、研究生、研究人員。