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天體物理學
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天文學的主要分支
天體物理學(astrophysics)既是天文學的一個主要分支，也是物理學的分支之一，它是利用物理學的技術、方法和理論來研究天體的形態(tài)、結構、物理條件、化學組成和演化規(guī)律的學科。
發(fā)展
天體物理學
十九世紀中葉，三種物理方法——分光學、光度學和照相術廣泛應用于天體的觀測研究以后，對天體的結構、化學組成、物理狀態(tài)的研究形成了完整的科學體系，天體物理學開始成為天文學的一個獨立的分支學科。
天體物理學的發(fā)展，促使天文觀測和研究不斷出現新成果和新發(fā)現。1859年，基爾霍夫對太陽光譜的吸收線(即夫瑯和費譜線)作出科學解釋。他認為吸收線是光球所發(fā)出的連續(xù)光譜被太陽大氣吸收而成的，這一發(fā)現推動了天文學家用分光鏡研究恒星；1864年，哈根斯用高色散度的攝譜儀觀測恒星，證認出某些元素的譜線，以后根據多普勒效應又測定了一些恒星的視向速度；1885年，皮克林首先使用物端棱鏡拍攝光譜，進行光譜分類。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)現新星。這些發(fā)現使天體物理學不斷向廣度和深度發(fā)展。
1859年﹐基爾霍夫根據熱力學規(guī)律解釋太陽光譜的夫瑯和費線﹐斷言在太陽上存在著某些和地球上一樣的化學元素﹐這表明﹐可以利用理論物理的普遍規(guī)律從天文實測結果中分析出天體的內在性質﹐是為理論天體物理學的開端。
理論天體物理學的發(fā)展緊密地依賴于理論物理學的進步﹐幾乎理論物理學每一項重要突破﹐都會大大推動理論天體物理學的前進。二十世紀二十年代初量子理論的建立﹐使深入分析恒星的光譜成為可能﹐并由此建立了恒星大氣的系統(tǒng)理論。三十年代原子核物理學的發(fā)展﹐使恒星能源的疑問獲得滿意的解決﹐從而使恒星內部結構理論迅速發(fā)展﹔并且依據赫羅圖的實測結果﹐確立了恒星演化的科學理論。1917年愛因斯坦用廣義相對論分析宇宙的結構﹐創(chuàng)立了相對論宇宙學。
1920年，薩哈提出恒星大氣電離理論，通過埃姆登、史瓦西、愛丁頓等人的研究，關于恒星內部結構的理論逐漸成熟；1905年，赫茨普龍在觀測基礎上將部分恒星分為巨星和矮星；1913年，羅素按絕對星等與光譜型繪制恒星分布圖，即赫羅圖；1916年，亞當斯和科爾許特發(fā)現相同光譜型的巨星光譜和矮星光譜存在細微差別，并確立用光譜求距離的分光視差法。1938年，貝特提出了氫聚變?yōu)楹さ臒岷朔磻碚摚晒Φ亟鉀Q了主序星的產能機制問題。
1929年，哈勃在研究河外星系光譜時，提出了哈勃定律，這極大地推動了星系天文學的發(fā)展；1931～1932年，央斯基發(fā)現了來自銀河系中心方向的宇宙無線電波；四十年代，英國軍用雷達發(fā)現了太陽的無線電輻射，從此射電天文蓬勃發(fā)展起來；六十年代用射電天文手段又發(fā)現了類星體、脈沖星、星際分子、微波背景輻射。
1946年美國開始用火箭在離地面30～100公里高度處拍攝紫外光譜。1957年，蘇聯發(fā)射人造地球衛(wèi)星，為大氣外層空間觀測創(chuàng)造了條件。以后，美國、西歐、日本也相繼發(fā)射用于觀測天體的人造衛(wèi)星。世界各國已發(fā)射數量可觀的宇宙飛行器，其中裝有各種類型的探測器，用以探測天體的紫外線、x射線、γ射線等波段的輻射。從此天文學進入全波段觀測時代。
定義
研究內容
檢測儀器
天體物理學
光學天文學通常使用加裝電荷耦合元件和光譜儀的望遠鏡來做觀測。由于大氣層會干涉觀測數據的品質，還必須配備調適光學系統(tǒng)，或使用太空望遠鏡，才能得到最優(yōu)良的影像。在這頻域里，恒星的可見度非常高。借著觀測化學頻譜，可以分析恒星、星系和星云的化學成份。
研究人員
天體物理學
實測天體物理學家通常本身精通理論天體物理，在相當程度上來說也有能力自行發(fā)展理論，扮演小心求證的研究者，通常是物理實證主義的奉行者，只相信觀測數據，經常對理論天體物理學所提出的假說進行證偽或證實的活動，一般都是天體物理學研究者當中的保守人士。
研究對象
?太陽系
太陽是離地球最近的一顆普通恒星。對太陽的研究，經歷了從研究它的內部結構、能量來源、化學組成和靜態(tài)表面結構，到使用多波段電磁輻射研究它的活動現象的過程。太陽風的影響能夠為我們直接感受。日地關系密切，所以研究有關地球的科學，必須考慮太陽的因素。
對行星的研究是天體物理學的一個重要方面。近二十年來，對彗星的研究以及對行星際物質的分布、密度、溫度、磁場和化學組成等方面的研究，都取得了重要成果。隨著空間探測的進展，太陽系的研究又成為最活躍的領域之一。
二百多年來，關于太陽系的起源和演化問題已提出四十多種學說，但至今還沒有一個學說被認為是完善的而被普遍接受。近三十年來這方面有了很大進展，大多數天文學家贊成的恒星演化學說是所謂的“彌漫說”，但也有少數人認為恒星是由超密物質轉化而成的。
?特殊恒星
特殊恒星更是多種多樣：造父變星的光變周期為1～50天，光變幅為0.1～2個星等；長周期變星的光變周期為90～1000天，光變幅為2.5～9個星等；天琴座RR型變星的光變周期為0.05～1.5天，光變幅不超過1～2個星等；金牛座 T型變星光變不規(guī)則各種各樣的恒星，為研究恒星的形成和演化規(guī)律提供了樣品。另外，天體上特殊的物理條件，在地球上往往并不具備，利用天體現象探索物理規(guī)律，是天體物理學的重要職能。
?星系
分類
天體物理學
按照研究對象分類是它的主要分類方法，可分為：
太陽學科
①太陽物理學
天體物理學
②太陽系物理學
星系學科
⑤行星物理學
⑥星系天文學
又稱河外天文學，研究星系（包括銀河系）、星系團、星系際空間等的形態(tài)、結構、運動、組成、物理性質等。
宇宙學科
⑦宇宙學
從整體的角度來研究宇宙的結構和演化。包括側重于發(fā)現宇宙大尺度觀測特征的觀測宇宙學和側重于研究宇宙的運動學和動力學以及建立宇宙模型的理論宇宙學。
⑧宇宙化學
⑨天體演化學
天體物理學
其他學科
射電天文學是通過觀測天體的無線電波來研究天文現象的一門學科。由于地球大氣的阻攔，從天體來的無線電波只有波長約1毫米到30米左右的才能到達地面，迄今為止，絕大部分的射電天文研究都是在這個波段內進行的。射電天文學以無線電接收技術為觀測手段，觀測的對象遍及所有天體：從近處的太陽系天體到銀河系中的各種對象，直到極其遙遠的銀河系以外的目標。射電天文波段的無線電技術，到二十世紀四十年代才真正開始發(fā)展。
?空間天文學
通過在高層大氣和大氣外層空間進行天文探測，收集資料，進行天文研究的學科。天文學和空間科學的邊緣學 科。天體在不斷發(fā)出r射線、X射線、紫外、可見光、紅外、射電波等不同波長的電磁波，但只有可見光和它兩側的近紅外光、近紫外光，1毫米至30米的射電波，以及紅外波段中的幾小段波長區(qū)間的輻射能到達地面，其余都被地球大氣吸收或反射了。人造衛(wèi)星上天后，人們得以完全克服地球大氣的屏障，開始了對天體整個電磁波段的觀測，導致了空間天文學的誕生?？臻g天文學采用高空飛機、平流層氣球、探空火箭、人造地球衛(wèi)星、行星際探測器、航天器等各種運載工具。20世紀60年代以后，對太陽系天體的空間探測成果豐碩：阿波羅飛船6次把宇航員送上月球，進行了實地考察；行星際探測器多次實現了對水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星的考察，有許多重大發(fā)現，還獲得了行星際空間有關太陽風、行星際介質、行星際磁場等的大量珍貴資料。
?高能天體物理學
天體物理學的一個分支學科。主要任務是研究天體上發(fā)生的各種高能現象和高能過程。它涉及的面很廣，既包括有高能粒子（或高能光子）參與的各種天文現象和物理過程，也包括有大量能量的產生和釋放的天文現象和物理過程。最早，高能天體物理學主要限于宇宙線的探測和研究，真正作為一門學科是20世紀60年代后才建立起來的。60年代以后，各種新的探測手段應用到天文研究中，一大批新天體、新天象的發(fā)現，使高能天體物理學得到了迅速發(fā)展。高能天體物理學的研究對象包括類星體和活動星系核、脈沖星、超新星爆發(fā)、黑洞理論、X射線源、γ射線源、宇宙線、各種中微子過程和高能粒子過程等等。
天體物理學
...
克的荷電粒子﹔發(fā)現星系核的爆發(fā)現象和激烈的活動現象。研究意義
人類對宇宙的認識不斷擴大，不僅使人們愈來愈深入地了解宇宙的結構和演化規(guī)律，同時也促使物理學在揭示微觀世界的奧秘方面取得進展。氦元素就是首先在太陽上發(fā)現的，過了二十多年后才在地球上找到。熱核聚變概念是在研究恒星能源時提出的。由于地面條件的限制，某些物理規(guī)律的驗證只有通過宇宙這個“實驗室”才能進行。六十年代天文學的四大發(fā)現——類星體、脈沖星、星際分子、微波背景輻射，促進了高能天體物理學、宇宙化學、天體生物學和天體演化學的發(fā)展，也向物理學、化學、生物學提出了新的課題。
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作者
