重要天文公式整理0803
1、视星等和绝对星等
星等与亮度的换算公式:m=-2.5lgE (m:视星等 E为亮度)
设有两颗星的亮度分别为E1和E2,则它们的星等m1、m2之差的关系为:m1-m2=-2.5lg(E1/E2)
E1/E2=d22/d12 EM/Em=dm2/102
单从亮度是看不出恒星的真实光度的。为了比较不它们的真正亮度即光度,必须把它们“移”到同一位置(距离)上,才能对比出,天文学把这个标准距离定为10秒差距,合32.6光年,1秒差距则等于206265天文单位。
标准距离(10秒差距)下的恒星的亮度称绝对亮度,其星等叫绝对星等。
又EM/Em=2.512m-M 便得, d2/102=2.512m-M
两边取对数,那么可得,M=m万有引力常量+5-5lgd(d单位为秒差距)该式是现代恒星天文学最重要得公式之一。只要测定恒星得绝对星等,便可按平方反比定律,求知该恒星的距离。
两边取对数,那么可得,M=m万有引力常量+5-5lgd(d单位为秒差距)该式是现代恒星天文学最重要得公式之一。只要测定恒星得绝对星等,便可按平方反比定律,求知该恒星的距离。
2、天极的高度等于当地的地理纬度
3、时角坐标系
在时角坐标系中,主要的参量是时角t和赤纬δ。时角t是从过观测者子午圈与天赤道交点算起,到天体的赤经圈与天赤道的交点,面向南,沿着赤道圈顺时针方向计量,按小时计算。一周360°是24小时,所以15°为一个小时。从子午圈向西(逆时针)量度的时角为负时角,如345°的时角为t=-1h。
赤纬δ是沿着赤经圈由天赤道向北天极或向南天极两个方向计算,从0~±90°,从赤道向北天极方向量度为正,向南天极方向量度为负,这与赤道坐标一致。
4、真太阳时与平太阳时
以真正的的太阳为参考点,以真太阳的视运动来计量地球自转一周的时间,即太阳视圆面中心连续两次上中天的时间间隔叫做一个真太阳日。一个真太阳日分为24小时,一个真太阳小时分为60分,一个真太阳分分为60秒。以假象平太阳为参考点,来计量地球自转一周的时间,相应的时间叫一个平太阳日。
真太阳时与平太阳时的关系,通过时差来联系。真太阳时角t⊙与平太阳时角tm之差,叫时差,即:η=t⊙-tm
5、恒星日与恒星时
恒星日是以某一个恒星为参考点来度量的地球自转周期,即该星连续两次经过上中天的时间间隔。天文学家规定,恒星日以天球上的春分点为参考点,来计量地球自转的周期,规定:春分点连续两次通过某观测地子午圈的时间的间隔叫做一个恒星日,并以春分点(γ)在该地上中天的瞬间作为恒星时的起算点,即以春分点的时角来计算恒星时: S=tγ也就是说地方恒星时在数值上等于春分点的时角tγ(以小时为单位)我们知道春分点的赤经等于0
h,又知恒星时春分点的时角,所以很用以证明:恒星时(S)与任一个天体的赤经(α)和它的时角(t)的关系为:S=α+t恒星在上中天时,它的时角t=0h,则有S=α+0h。因此,观测者由恒星钟知道观测是时刻的地方恒星,就知道了上中天恒星的赤经。
6、恒星时和平太阳时的关系
平时和恒星时的关系,我们以地球某点A来计算(参见右图)。图过以恒星为参考点,地球转了一周之后又对向这个恒星,就是过了一个恒星日。由于地球除了自转外,还围绕着太阳公转,当地球自转一周之后,地球上的A点,没有正对太阳,必须再过0.986°才对准太阳。所以1个平太阳日比1个恒星日长。在一个回归年(地球公转周期)里有365.2422个平太阳日,而有366.2422个恒星日。在一回归年里,恒星日的日数比平太阳日的日数多一天,即:1平太阳日=366.2422/365.2422恒星日=(1+1/365.2422)恒星日
引入符号μ=1/365.2422=3m56.5554s因此,恒星钟比平时钟每天快约4分钟。
7、地方时与时间时
恒星时、平时都具有地方性,都是地方时。因为这些时间计量系统,计量时间的起算点是天体过天子午圈的时刻,而对于地面上不同地理经圈的两地,它们的天子午圈是不同的,使得不同地点时刻的起算点各不相同,这就形成了各自的时间计量系统——地方时。
不同的两地同时观测统一天体,其时角之差,等于这两地的地理纬度之差。
世界时:以英国格林尼治天文台原址所在的子午线为起点,即格林尼治的地理经度λ=0h,该地的地方平时就作为世界时,用字母UT表示。其他地方的平时m与时间时的关系为:
m=UT±λ (东经λ取正,西经λ取负)
8、区时
1884年国际子午线会议规定,全世界统一实行分区计时制。全球根据地理经度分为24个失去,每15°一个区,在同一时区内,都采用该区中央经线上的地方平时作为该时区的标准时间,相邻两时区的标准时间相差一小时。根据这一原则,东、西两半球各分为12个时区。格林尼治子午线为零时区的中央子午线,两旁各7.5°的经度范围属零时区。这一时区内采用格林尼治地方时,即世界时。类推有东一时区、东二时区……东十二时区;西一时
区、西二时区……西十二时区。东十二时区和西十二时区重合,共同使用180°经线的地方时。
区时等于世界时UT与区时号N相加,东时区N为正,西时区N为负。
中国统一采用北京所在的东八时区的区时,即东经120°经线的地方时为“北京时间”。需要注意的是,北京时间是区时,不是北京的地方平时,二者相差约14.5分钟。北京区时=UT+8h
9、区时与地方恒星时的换算
如果在地理经度为λ的地方(第N时区)的区时为T,那么此时的地方恒星时S可由下式确定:
S=S0+(T-N)(1+1/365.242)+λ
当式中S0为当日世界时零时的地方恒星时,可查天文年历得到。
10、日界线
国际规定,在 太平洋中以180°经线为准,避开陆地和岛屿画一条国际日期变更线,叫做日界线。 从日界线以东往西走,越过日界线,即从西十二区进入东十二区,日期增加一天,时间不变,如果自日界线以西往东走,越过日界线,即从西十二区进入东十二区,日期减一天。
11、 历法与节气
以春分点作为标准,计算地球公转一周的时间,叫做一个回归年。一个回归年包括365.2422个平太阳日。
二十四节气:
节气 | 黄经 度数 | 节气 | 黄经 度数 | 节气 | 黄经 度数 | 节气 | 黄经 度数 | |
春分 | 0 | 夏至 | 90 | 秋分 | 180 | 冬至 | 270 | |
清明 | 15 | 小暑 | 105 | 寒露 | 195 | 小寒 | 285 | |
谷雨 | 30 | 大暑 | 120 | 霜降 | 210 | 大寒 | 300 | |
立夏 | 45 | 立秋 | 135 | 立冬 | 225 | 立春 | 315 | |
小满 | 60 | 处暑 | 150 | 小雪 | 240 | 雨水 | 330 | |
芒种 | 75 | 白露 | 165 | 大雪 | 255 | 惊蛰 | 345 | |
春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连,秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。 一月两节不变更,最多相差一两天。上半年是六、廿一,下半年逢八、廿三。 提示:农历的一个月份一般会有2个节气,如果出现只有1个节气的情况,这个月就是“闰月”。 | ||||||||
在要求不高的情况下,黄道上黄经的度数可以直接换算为赤经(黄经度数除以15)。
12、干支纪年:
干支就是:甲乙丙丁戍已庚辛壬癸10个天干和子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥12个地支。天干和地支的搭配,共60个顺序,又称“六十花甲子”
公元年数与年的干支可以用下述方法加以换算。
序号 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
天干 | 庚 | 辛 | 壬 | 癸 | 甲 | 乙 | 丙 | 丁 | 戍 | 已 | ||
地支 | 申 | 酉 | 戌 | 亥 | 子 | 丑 | 寅 | 卯 | 辰 | 巳 | 午 | 未 |
对于任一公元年数:天干序号=公元年尾数;地支序号=(公元年数/12)的余数。
13、天体的出没时刻
由于地球绕日公转一周(360°)要运行365.2422天,所以视太阳在天球上沿着黄道每天大约东移1°,因此,同一颗星,第二天就比第一天早升起4分钟。
14、天文望远镜的光学性能
(2)焦距(F)
望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。物镜焦距F是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一天体而言,焦距越长,天体在焦平面上成的像就越大。
(3)相对口径(A):A=D/F
相对口径又称光力,它是望远镜的有效口径D与焦距F之比,它的倒数叫焦比(F/D)。有效口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体是非常有利的,因为它们的成像照度与望远镜的口径平方成正比;而流星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积成正比。故此,作天体摄影时,应注意选择合适的相对口径A或焦比。
(4)视场(ω)能够被望远镜良好成像的区域所对应的天空角直径称望远镜的视场。望远镜的视场与放大率成反比,放大率越大,视场越小。视场的理论值初步计算可以用公式:tan(ω/2)=D/F
望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。物镜焦距F是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一天体而言,焦距越长,天体在焦平面上成的像就越大。
(3)相对口径(A):A=D/F
相对口径又称光力,它是望远镜的有效口径D与焦距F之比,它的倒数叫焦比(F/D)。有效口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体是非常有利的,因为它们的成像照度与望远镜的口径平方成正比;而流星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积成正比。故此,作天体摄影时,应注意选择合适的相对口径A或焦比。
(4)视场(ω)能够被望远镜良好成像的区域所对应的天空角直径称望远镜的视场。望远镜的视场与放大率成反比,放大率越大,视场越小。视场的理论值初步计算可以用公式:tan(ω/2)=D/F
(5)放大率(G)目视望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比,即G=F1/F2
(6)分辨角
分辨角(δ)通常以角秒为单位,是指刚刚能被望远镜分辩开的天球上两发光点之间的角距,理论上根据光的衍射原理可得δ=1.22λ/D(rad)式中λ为入射光的波长,对于目视望远镜而言,以人眼最敏感的波长λ=555纳米来代替,并取物镜口径D以毫米计,则有:δ”=140/D(mm)
分辨角(δ)通常以角秒为单位,是指刚刚能被望远镜分辩开的天球上两发光点之间的角距,理论上根据光的衍射原理可得δ=1.22λ/D(rad)式中λ为入射光的波长,对于目视望远镜而言,以人眼最敏感的波长λ=555纳米来代替,并取物镜口径D以毫米计,则有:δ”=140/D(mm)
由于大气视宁静度与望远镜系统像差等的影响,实际的分辨角要远大于此(一般介于0.5到2角秒间)。
(7)分辨本领
(7)分辨本领
望远镜的分辨本领由望远镜的分辨角的倒数来衡量,望远镜的分辨率愈高,愈能观测到更暗、更多的天体,所以说,高分辨率是望远镜最重要的性能指标之一。
(8)贯穿本领
指在晴朗的夜空将望远镜指向天顶,所能看到的最暗的天体,用星等来表示。在无月夜的
指在晴朗的夜空将望远镜指向天顶,所能看到的最暗的天体,用星等来表示。在无月夜的
晴朗夜空,我们人的眼睛一般可以看见6等左右的星;一架望远镜可以看见几等星主要是由望远镜的口径大小决定的,口径愈大,看见星等也就愈高。对于目视望远镜,它的极限星等可以用经验公式计算:
m=6.5+lgD/d+2.5lgk d=6mm,k=0.6 则有m=2.1+5lgD
(9)集光力
集光力是指望远镜较人眼聚集多少倍光来表示,与望遂镜焦距,放大倍无关。人眼的瞳孔口径在黑暗的环境能够扩大至7mm,所以计算望远镜的集光力是用以下的方程式:
集光力 = | 望远镜口径(mm)的平方 |
72 | |
固定倍率的望远镜是用“倍率x物镜口径(直径)”来表示,如7x35表示该种望远镜的倍率为7倍,物镜口径35毫米,10×50表示该种望远镜的倍率为10倍,物镜口径为50毫米;变倍望远镜是用“最低倍率-最高倍率x物镜口径(直径)”来表示,如8-25x25表示该种望远镜的最低倍率是8倍、最高倍率是25倍、口径是25mm。
(10)底片比例尺(α)
照相望远镜在焦面获得天体的像,像平面上1mm与天空的角直径(角秒)的比率,叫做底片比例尺。采用(”)/mm 为单位。我们知道1rad=206265’’,则底片比例尺α=206265/F((”)/ mm)
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