天文測量學
| 天體測量學 | |
|---|---|
| 分支 | 課題與內容 |
| 球面天文學 | 天球坐標的表示和修正 |
| 方位天文學 | 基本天體測量 照相天體測量 射電天體測量 空間天體測量 參考坐標系的建立 天體運動的研究 |
| 實用天文學 | 時間計量 極移測量 天文大地測量 天文導航 |
| 天文地球動力學 | 地球自轉 地殼運動 其他 |
天體測量學或測天學（astrometry）是天文學中最古老也是最基礎的一個分支，主要以測量恆星的位置和其他會運動天體的距離和動態。他是傳統科學中的一個子科目，後來發展出以定性研究為主體的位置天文學。天文測量學的歷史，在西方可以追溯到喜帕恰斯，他編輯了第一本的星表，列出了肉眼可見的恆星並發明了到今天仍沿用的視星等的尺標。現代的天體測量學建立在白塞耳的基本星表上，這是以布拉德雷在西元1750至1762年間的測量為基礎，提供了3,222顆恆星的平均位置。
除了提供天文學家基本的參考座標系作為他們在天文觀測報告之用外，天文測量學也是天體力學、恆星動力學和星系天文學等學門的基礎。在觀測天文學中，天文測量的技術協助鑑別出各種天體獨特的運動。他的設備也用於守時（keeping time），因為協調世界時（UTC）是在確切觀測地球自轉的基礎上，以閏秒的調整與原子時間取得協調與一致。天文測量學也與極端複雜的宇宙距離尺度有所關聯，因為他用於建立視差以估計銀河系內恆星的距離。
發展歷史
[編輯]古時候人們為了辨別方向、確定時間，創造出日晷和圭表來。古代天文學家為了測定星星的方位和運動，又設計製造了許多天體測量的儀器。通過對星空的觀察，將星空劃分成許多不同的星座，並編製了星表。通過對天體的測量和研究形成了早期的天文學。直到十六世紀中葉，哥白尼提出了日心體系學說，從只是單純描述天體位置、運動的經典天體測量學，發展成尋求造成這種運動力學機制的天體力學。
天文測量學的進展
[編輯]- 日晷曾有效的測量時間。
- 中國最古老的河南登封觀星台是大型的圭表，在沒有鐘錶和日曆的時代，以日影的長短來訂四時。
- 星盤被發明用來測量天體的高度角。
- 天體測量的應用導致球面幾何學的發展。
- 第谷小心的測量行星運動，導致刻卜勒推論出地球繞著太陽公轉的哥白尼原理。
- 六分儀戲劇化的被用於測量天體間的角度。
- 布拉德雷以精確的中星儀測量出年周光行差，證明了地球繞日公轉。
- 電子耦合放大器（CCD）的發展，並且在1980年代被天文學家所接受，改進了專業天文學家在觀測工作上的精確度。
- 發展出低價位的電子耦合放大器與應用軟體，並且大規模的應用在望遠鏡上，使得業餘天文學家也能夠觀察和發現小行星。
- 從1983至1993年，歐洲太空總署的依巴谷衛星（Hipparcos）進行的天體位置測量，編製了精確至20-30微角秒，超過百萬顆恆星的位置表。
天文測量
[編輯]天文測量是量度恆星和行星運動的科學。在1990年代，天文測量被用於檢測軌道繞著個別地外太陽系的氣體巨星。經由觀察恆星擺動和計算造成這種擺動所需的重力，然後可以推算造成這種影響的行星的質量。
研究對象
[編輯]天文學家利用天體測量的技術來追蹤近地小行星，也利用天體位置微小的週期性變動，這是行星與恆星互繞質量中心產生的位置偏移，用來搜尋系外行星。NASA計畫在太空干涉儀任務（SIM行星搜尋）中，應用天體測量的技術來偵測在200光年的距離內，或是最接近的類太陽恆星中，可能存在的類地行星。
天體測量學的測量結果被用來修正天文物理學家在天體力學下建立的一些模型。基於測量得到的中子星速度，可能會導致超新星爆炸是非對稱的結論。同樣的，天體測量的結果也用於確認暗物質在星系內的分布狀態。
研究方法
[編輯]通過研究天體投影在天球上的坐標，在天球上確定一個基本參考坐標系，來測定天體的位置和運動，這種參考坐標系，就是星表。在實際應用中，可用於大地測量、地面定位和導航。地球自轉和地殼運動，會使天球上和地球上的坐標系發生變化。為了修正這些變化，建立了時間和極移服務，進而研究天體測量學和地學的相互影響。
古代的天體測量手段比較落後，只能憑肉眼觀測，對於天體測量的範圍有限。隨着時代的發展，發現了紅外線、紫外線、X射線和γ射線等波段，天體測量範圍從可見光觀測發展到肉眼不可見的領域，可以觀測到數量更多的、亮度更暗的恆星、星系、射電源和紅外源。隨着各種精密測量儀器的出現，測量的精度也逐漸提高。
歷史成就
[編輯]- 遠古時候，並沒有現在的時鐘和日曆，人們通過對太陽的觀察，發明了日晷，根據陰影的長短來判斷時間。
- 為紀念這一學科的重要性，小行星25000以「天體測量」（Astrometria）命名。
分支體系
[編輯]相關作品
[編輯]- 科幻小說
- 在科幻小說《星際爭霸戰》中，天體測量儀曾在許多的場景中以各種不同的型態出現。
參考文獻
[編輯]引用
[編輯]來源
[編輯]- Jean Kovalevsky and P. Kenneth Seidelman, Fundamentals of Astrometry, Cambridge University Press, 2004, ISBN 0-521-64216-7.
- Hall of Precision Astrometry. University of Virginia Department of Astronomy. [2006-08-10]. （原始內容存檔於2006-08-26） （英語）.
