数学对天文观测有帮助的例子
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2021年01月19日 23:46
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数学对天文观测有帮助的例子
【篇一：数学对天文观测有帮助的例子】
1.
回答人
:
匿名
时间
: 07-28 19:30:40
数学是包括天文学 在内的一切
自然科学的基础。微积分、概率、线性代数等现代科学的发展，促
进了物理学的大发 展，导致了包括牛顿三定律、爱因斯坦的广义相
对论等一批物理学理论的问世，正是在这些物理学理论的 指导下，
天文学也经历了翻天覆地的变化
2.
回答人
:
匿名
时间
: 07-26 16:05:43
天文事件如同高能 天文粒子事
件一样是随机的，在人们意想不到的时候发生了，人们根本就没有
思想上的准备，特 别是我们不是专业的天文学家，因此，得不到天
文观测设备的准确记录，有的不过是十秒钟，有的也只有 十几天。
一、用肉眼观测到的天文现象
天文事件一：
有一颗明亮的星从天上飞过，设观测点的正上方为参考点，观测角
度分前
45
度和后< br>45
度，时间为前
5
秒和后
5
秒。在前
45
度，该星
所发出来的光是白色的，在到后
40
度之前，该星所发出来的光也是
白色的，然而，在后
40
度到后
45
度，该星所发出来的光很快由白
色变成了红色，在超过后
45
度时就看不见了。
请问：该星的速度和距离是多少？
天文事件二：
有一颗明亮的星 从天上飞过，设观测点的正上方为参考点，观测角
度分前
30
度和后
30度，时间为前
3
天和后
3
天。在前
30
度到后
30
度，该星以直线飞行，然而，在后
30
度处，该星与在后
30
度 处
的一颗静止的明亮的星发生了相互吸引作用，作用的结果如同二个
大小和质量都相等的刚性的 球发生碰撞作用，结果使二颗明亮的星
向不同的方向飞行，二颗明亮的星的飞行方向的夹角为
1 00
度。
请问：该飞行的星的速度是多少？二颗星发生相互吸引作用时与观
测点的距离是多少？
二、关于对天文现象的初步分析
关于天文事件一：
该星应该是一 颗高速飞行的星，其飞行的速度是否可以由在后
40
度
到后
45
度， 该星由白色变为红色来确定？如果可以确定速度，那么，
应该可以计算出该星与观测点的距离。
关于天文事件二：
该星应该是一个遥远的天体，而不应该是太阳系内的行星。否则，
这是太阳系内发生的重大天文事件而被专业的天文学家发现、观测
和记录，并且行星也飞离了原 来的轨道。
如果该星是太阳系外的星，那么，能够被肉眼观测到的明亮的星应
该是恒 星。由于二颗明亮的星的大小和亮度是一样的，因此，我们
可以认为是同太阳一样大小和亮度的恒星。< br>
三、关于对天文现象的粗略计算
对于天文事件一：
由于 星的运动使该星所发出来的光由白色变为红色，发生了非常明
显的红移，因此，该星的速度可以使用光速 来进行计算，显然，该
星是一个高速飞行的天体。
目前我们还没有足够的知识来计算 该高速飞行的天体的速度和距离，
需要其他科学家的帮助。
对于天文事件二：
我们设参考点前
30
度、参考点后
30
度和观测点为正三角形，这样，
二颗星发生相互吸引作用时与观测点的距离等于该星六天飞行的 距
离。
这里我们发现了严重的问题：
由此可以知道，现代天文学 在恒星距离的测量上存在极大的误差，
误差值是测量值的成百上千倍。
我们知道，测 量天体之间的距离是一件不容易的事。天文学家利用
三角视差法测量离我们比较近的天体的距离。三角视 差法是把被测
的那个天体置于一个特大三角形的顶点，地球绕太阳公转的轨道直
径的两端是这个 三角形的另外二个顶点，通过测量地球到那个天体
的视角，再用到已知的地球绕太阳公转轨道的直径，依 靠三角公式
就能推算出那个天体到我们的距离了。
恒星距离的测定，对研究恒星的空 间位置、求得恒星的光度和运动
速度等，均有重要的意义。离太阳距离在
16
光年以内 的有
50
多颗
恒星。其中最近的是半人马座比邻星，距太阳约
4.2
光年，大约是
40
万亿千米。显然，根据我们的计算发现：这一数据存在严重的错
误！
四、关于产生测量误差的原因分析
三角视差法是以光的直线传播为基础的 。中学的物理上就知道，光
在不同介质中传播会发生折射，怎么去掉地球大气抖动的影响是个
问 题，这点或许利用在太空的哈勃之类的来代替观察，可以消除地
球大气的影响，但是，太阳系内的影响呢 ，太阳系内就没有其他介
质了么？光不会发生折射吗？爱因斯坦说过，光线在引力作用下会
发生 弯曲，这样说来就不是直线了，不是有个
“
蝴蝶效应
”
吗？
蝴蝶效应：极小的微观变化就会引起结果的巨大差异，这样看来，
天文测量的误差大了，不是简单的谬 以千里了，而是多少万、多少
亿光年了，这里的天文测量误差真是
“
天文数 字
”
！这里的误差不是
百分之几，而是百分之千、百分之万、百分之十万！因此，三角 视
差法只能定性的测定恒星的远近。
结束语
一颗高速飞行的恒星 可以通过与另一颗恒星的吸引作用，使另一颗
恒星产生高速飞行，这样，在未来的天空中必将存在许多颗 高速飞
行的恒星，成为未来天空的
“
基本的场粒子
”
。
< br>由于二颗星的相互吸引作用发生于一九八三年，因此，如果能够准
确测量二颗星发生相互吸引作用 时的位置和光度以及现在的位置和
光度，对于研究其他恒星的距离和运动速度等将具有重要的意义。
附录：理想的质数定理公式
设
pi
（
n
） 表示不大于
n
的质数的总个数，那么，当
n ≥ 100000000
时，有如下公式成立：
式中
ln
（
n
）为自然对数
3.
回答人
:
匿名
时间
: 07-23 13:44:53
世界上最早的学科是什么
?
天
文学还是数学？答案是数学，因为人们之间的交 换慢慢形成了数学，
数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。透
过抽象化 和逻辑推理的使用，由计数、计算、量度和对物体形状及
运动的观察中产生。数学家们拓展这些概念，为 了公式化新的猜想
以及从合适选定的公理及定义中建立起严谨推导出的真理。
数学属 性是任何事物的可量度属性，即数学属性是事物最基本的属
性。可量度属性的存在与参数无关，但其结果 却取决于参数的选择。
例如：时间，不管用年、月、日还是用时、分、秒来量度；空间，
不管用 米、微米还是用英寸、光年来量度，它们的可量度属性永远
存在，但结果的准确性与这些参照系数有关。
数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学。简单地说，是
研究数和形的科学 。由于生活和劳动上的需求，即使是最原始的民
族，也知道简单的计数，并由用手指或实物计数发展到用 数字计数。
基础数学的知识与运用总是个人与团体生活中不可或缺的一块。其
基本概 念的精炼早在古埃及、美索不达米亚及古印度内的古代数学
文本内便可观见。从那时开始，其发展便持续 不断地有小幅的进展，
直至
16
世纪的文艺复兴时期，因著和新科学发现相作用而生成 的数
学革新导致了知识的加速，直至今日。
今日，数学被使用在世界上不同的领域上 ，包括科学、工程、医学
和经济学等。数学对这些领域的应用通常被称为应用数学，有时亦
会激 起新的数学发现，并导致全新学科的发展。数学家亦研究没有
任何实际应用价值的纯数学，即使其应用常 会在之后被发现。
天文学和物理学、数学、地理学、生物学等一样，是一门基础学科。
天文学是研究宇 宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括
天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发 射到地球的
辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的
物理性质、化学组 成、内部结构、能量来源及其演化规律。天文学
是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重 要的地位。
随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。
现在天文学按研 究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物
理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学 、射电天文
学和空间天文学几个分支学科。
由此可知，数学的产生，推动的天文学的 极大的发展，也正是数学
的发展，也帮助了天文学家能够对天文现象进行预测和分析。
4.
回答人
:
匿名
时间
: 07-16 15:27:38
自远古以来，由于农业生产需
要确定季节，人们就进行天文观察。
16
世纪后期，人们对行星绕太
阳的运动进行了详细、精密的观察。
17
世纪 开普勒从这些观察结果
中总结出了行星绕日运动的三条经验规律。差不多在同一时期，伽
利略进 行了落体和抛物体的实验研究，从而提出关于机械运动现象
的初步理论。
牛顿深入研 究了这些经验规律和初步的现象性理论，发现了宏观低
速机械运动的基本规律，为经典力学奠定了基础。 亚当斯根据对天
王星的详细天文观察，并根据牛顿的理论，预言了海王星的存在，
以后果然在天 文观察中发现了海王星。于是牛顿所提出的力学定律
和万有引力定律被普遍接受了。
经典力学中的基本物理量是质点的空间坐标和动量：一个力学系统
在某一时刻的状态，由它的某一个质点 在这一时刻的空间坐标和动
量表示。对于一个不受外界影响，也不影响外界，不包含其他运动
形 式
(
如热运动、电磁运动等
)
的力学系统来说，它的总机械能就是每