天文学是研究天体和宇宙的科学。它研究天体的分布、位置、运动规律、化学成分和物理状态，以及天体和宇宙的结构和演化。

 

从研究对象来看，天文学研究涉及空间乃至整个宇宙的各种天体和其他宇宙物质。

 

宇宙是什么？《淮南子·道训原》注:“四方上下以述宇宙，上古以述万物。”用现代科学术语来说，空间就是空间，宇宙就是时间。宇宙是客观存在的物质世界，通常作为天地万物的总称。什么是空间？太空是指广袤无垠的地球大气层外的空间，也就是通常所说的太空。

 

什么是天体？天体是指太空中的一切实体，包括运行在太空中的太阳、月亮、星星等自然天体，也包括人造卫星、空间站等人造天体。

 

就自然天体而言，通常可以从近到远分为三个层次:(1)太阳系中的天体:包括太阳、行星、矮行星、卫星、小行星、彗星、流星体等。(2)银河系中的天体:包括恒星、星团、星云等。(3)在银河系之外，还有无数其他类似银河系的星系及其星系团和超星系团。

 

除了天体，天文学还探测和研究行星和星系之间的扩散物质和各种辐射流，以及作为物质存在形式的电磁场和引力场。

 

人类居住的地球是太阳系八大行星之一，也是运行在太空中的天体。天文学也研究地球，但研究的角度和内容与地球科学各专业学科不同。天文学以地球为代表行星进行研究，用天文学的方法研究地球的相关问题。地球科学的各个学科(如地质学、地理学、气象学等。)专攻地球的某些方面。有些人经常把天文现象和地球的大气现象、天文学和气象学混为一谈。其实气象学属于地球科学，研究对象是地球大气中的各种物理过程和变化规律。而天文学则以地球大气层外的天体为研究对象。所以预报天气是气象部门的责任，预报太阳活动、日食、月食、彗星、流星雨是天文部门的责任。

 

现代天文学不仅研究宇宙中的各种天体及其天体系统，还研究其他宇宙物质形态和整个宇宙。从我们的天文观测中，我们已经知道，我们人类能够感知到的常规物质的能量只占整个宇宙能量的4%，另外96%的能量是由我们不知道的暗物质和暗能量组成的。正如著名科学家李政道指出的那样，21世纪初科学的最大谜团是暗物质和暗能量。他们的存在向全世界的年轻科学家提出了挑战。因此，我们人类探索宇宙还有很长的路要走，目前我们可能正处于突破的前夕。

 

按照天文学的研究方法，分为天体测量学、天体力学和天体物理学三个分支。

 

1.天体测量学:天体测量学是天文学的第一个分支。其主要任务是研究和确定天体的位置和运动，建立和维护基本参考坐标系，确定地面点的坐标，提供精确的标准时间服务。

 

2.天体力学:天体力学也是天文学的一个早期分支，主要研究天体运动的动力学，包括天体的力学运动和形状。天体力学的理论基础是牛顿的经典力学和爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论。天体力学不仅用于确定天体在很长时间内的运动及其轨道的变化，还用于设计人造天体的轨道，计算彗星和小行星的轨道，预报日月食，预报太阳系内天体的碰撞事件和编制天文历法。一些恒星系统和星系的动力学问题也属于天体力学的范畴。

 

3.天体物理学:天体物理学是天文学中最年轻、最活跃的分支。它应用物理学的技术、方法和理论，研究天体的形状、结构、化学成分、物理状态和演化规律。天体物理学可分为测量天体物理学和理论天体物理学。在天文学的分支中，天体物理学是取得天文学成就最多的一个。从1964年到现在，木卫一在诺贝尔物理学奖中获得了很多天文课题，获奖项目都是天体物理学课题。

 

按照观测手段，天文学有三个分支:光学天文学、射电天文学和空间天文学。

 

根据天文学研究对象的分类，还可以划分出一系列的子学科。图1.1.1是天文学分支及其按不同分类的交叉关系示意图，引自《中国大百科全书天文学卷》。

 

 

图1.1.1天文学各分支之间的关系示意图

 

二、研究天文学的意义是什么？

 

天文学是一门古老而又充满活力的自然科学。综上所述，研究天文学的意义主要表现在以下三个方面:

 

1.研究天文学是因为人类社会的实际需要。和其他自然科学一样，天文学的诞生和发展是为了满足人类社会的实际需要。正如恩格斯在《自然辩证法》中所说，“首先，天文学——游牧民族和农业民族自从定下季节以来，就绝对需要它。”无论中国、埃及、巴比伦、印度、希腊等古文明，几千年前就开始了天文观测。在此基础上，我们制定了历法来指导农牧业生产，创造了古代天文学的辉煌成就。目前，天文部门的许多工作直接为国民经济、国防建设和人民生活服务。例如，提供准确和标准的时间服务，编制历书和星表，设计和监测人造卫星和太空探测器的轨道，帮助考古学家进行历史考证，预测太阳活动和监测近地小行星，所有这些重要的实际问题都离不开天文学的研究和天文学家的努力。因此，天文学的研究不仅直接服务于国民经济、国防建设和人民生活，而且关系到我们人类未来的安全和发展。

 

2.天文学是自然科学中一门重要的基础学科，它有力地推动了其他学科的发展。数学、物理、化学、天文学、地球科学和生命科学是自然科学中的六大基础学科，这六大基础学科通常简称为数学、物理、化学、天与地。天文学作为自然科学的六大基础学科之一，不仅在认识自然、探索物质世界的客观规律方面发挥着重要作用，而且还促进了其他学科的发展。当然，其他学科的发展也促进了天文学的发展。19世纪以前的天文学与数学和物理学的发展密切相关。到了现代，随着科学技术的高度发展，天文学向其他学科的渗透更加深入。众所周知，正是哥白尼的地震日心说打破了神学的束缚，将现代科学带入了一个飞速发展的新时代。牛顿根据哥白尼学说，特别是开普勒的行星运动三定律，总结出万有引力定律，建立了经典力学体系，为天体力学的诞生做出了贡献。20世纪初，爱因斯坦先后提出狭义相对论和广义相对论，这是物理学上的里程碑。它深刻地改变了人类的时空观，正是天文观测的结果给了爱因斯坦的相对论强有力的支持。20世纪60年代天文学的四大发现——类星体、脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子的发现——给物理学、化学和生物学提出了新的课题，有力地推动了这些学科的发展。

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