天体物理学范文精选

张毛

四年以上工作经验 |男| 27岁（1988年9月18日）

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公　司：XXX新能源有限公司

行　业：新能源

世界是物质的，宇宙是物质的，宇宙中物质颗粒是客观存在的，物质颗粒的运动出现扩散、溶合、碰撞三种结果，使得在宇宙空间物质颗粒产生各种分布。其中溶合在一起的颗粒渐渐溶合增长，依次形成星子、行星、恒星、星团、类星体、星系。当星系形成时，使杂乱无章的宇宙中星体的无规则运动变化成有规则运动，星体结束了碰撞期，星系又以自身的运动特点运动下去，它们同样会出现碰撞、溶合和扩散。这便是宇宙的演变。

天体物理学属于应用物理学的范畴，是研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。由于天体物理学是一门很广泛的学问，天文物理学家通常应用很多不同学术领域的知识，包括力学、电磁学、统计力学、量子力学、相对论、粒子物理学等。

本书作者Leonard S Kisslinger是美国卡内基梅隆大学教授，他意在使任何学科的学生对于近几十年天体物理学取得的那些令人兴奋和感到神秘的发展有一些了解。本书解释了宇宙从早期到现在的演化过程，运用通俗易懂的讲述方式使任何一个拥有高等数学基础的大学生都能够理解。

全书由10章组成：1.天体物理学的物理概念：速度、加速度、动量和能量的基本概念，温度（作为一种能量形式），力和牛顿运动学定律；2.力和粒子：基本粒子的标准模型，原子、原子核、重子等；3.哈勃定律―宇宙膨胀：首先定义和讨论了光的多普勒频移和红移，然后从星系中光的多普勒频移的测量回顾了哈勃定律，最后讨论了宇宙的膨胀；4.恒星、星系等：地球怎样绕着太阳旋转，太阳（作为一个熔炉）的特性，大质量恒星由于引力坍塌导致脉冲星和黑洞形成的过程；5.中微子振荡、对称性和脉冲星冲击：称为中微子振荡的中微子相互转化的三种标准模型的重要属性，怎样利用中微子振荡来测量宇称性、电荷共轭和时间演化对称性，通过中微子发射来解释脉冲星冲击的可能原因；6.爱因斯坦狭义和广义相对论：狭义相对论中的重要假设，以及由此产生的长度收缩和时间膨胀，由洛伦兹变换得到的附加速度的爱因斯坦方程与假设的相一致性，利用相对动量和张量简单讨论了广义相对论；7.从广义相对论得到的宇宙的半径和温度：宇宙的弗里德曼方程、宇宙膨胀的引力辐射和重力波，以及引力量子场理论；8.宇宙微波背景辐射：宇宙微波背景辐射相关的一些概念，重点是温度和时间的相关性；9.电弱相变（Electroweak phase Transition）：定义了量子力学的相变和潜伏热，重点讨论了电弱理论和电弱相变，电弱相变和其产生的重力波间磁场的建立过程；10.量子色动力学相变：量子色动力学相变和银河系和星系团之间磁场的关系，由于相对论性的重离子碰撞量子色动力的产生。

本书的目的是使大学生理解描述宇宙演化的基本物理概念，并基于此讲述早期到现在宇宙演化背后的天文物理学理论。本书不要求学生有太深的数学基础，适用于所有对科学尤其是天文科学感兴趣的大学生，同时也适合于对这些话题感兴趣的读者。

郑耀昕，硕士研究生

（中国科学院空间科学与应用研究中心）

在古印度，天文学被认为是吠陀经（印度教经典——译者注）教育中不可或缺的一部分。Aryabhata（公元476年～？）、Brahmagupta（公元598年～？）和Bhaskaraearya（公元1114年～？）都是重要的天文学家，他们的天文学论著经受住了时间的考验而流传至今。古印度的天文学传统直到18世纪都未断绝，当时拉贾斯坦邦的一个国王Sawai Jai Singh

（公元1686年～1734年）建造了目视天文观测时代的最后一批重要天文台。其中德里和斋浦尔的两座至今存留，每年都吸引着大批的游客。

在印度，现代天文台最初出现于英国殖民统冶时期。因发展星等概念和相关测量法而名留史册的Norman Pogson，曾于1860年～1891年在印度的马德拉斯天文台工作。1868年8月18日，在南印度发生了一场日全食。当时，Pogson在观测中发现了一条属于某种未知元素的光谱谱线，后来这种元素被命名为氦。另两位来印度观测这次日食的天文学家Janssen和Lockyer，也对这一发现表示认可。1899年在科代卡那（Kodaikanal，位于印度南部的泰米尔邦。——译者注）建立了一座当时最先进的太阳天文台。1909年，曾任台长的John EveFshed在这里发现了太阳黑子的Evorshed效应。

在天体物理学作为一门新兴学科刚刚出现时，一个印度人——M·N·Saha——做出了一项里程碑式的巨大贡献。1920年，他明确提出了Saha电离方程，并将其用于解释恒星光谱。在广义相对论被认为超越了物理学主流的年代里，在印度确立了这个新领域中的一个传统研究领域。1943年，P·C·Vaidya对辐射的恒星提出了Vaidya度量；而到了1955年，A·K·Rayehaudhuri又提出了Rayehaudhuri方程，几年后，这个方程成为了证明奇点定理的关键工具。

1947年印度独立，此后四分之一个世纪里，建立了一些以天体物理学为主要研究领域的科研机构。几名在海外接受教育的印度科学家回到国内，成为了发展新的天体物理学研究队伍的领军人物。M·K·V Bappu在班加罗尔建立了印度天体物理学研究所，科代卡那天文台如今成为了该所的一个组成部分。在孟买的塔塔基础领域研究所（Tata Institute of Fundamental Research）里，射电天文和理论天体物理的研究团组在G·Swarup和J·V·Narlikar的领导下日益壮大。1969年，这里的射电天文组建造了Ooty射电望远镜。在班加罗尔的拉曼研究所，在V·Radhakrishnan领导下，也建立了一个重要的天体物理学团队。

现在，除了遍布印度各地的研究机构中的规模不断变化的天体物理学研究团组外，在印度还有两个完全致力于天体物理学的主要研究机构——班加罗尔的印度天体物理学研究所和浦那的印度各大学联合天文学与天体物理学中心。在印度各地，还在不断兴建天文学观测设备。在本文中，我们只能提及最大的射电天文设备和光学观测设备。浦那附近的巨型米波射电望远镜拥有30架口径45米的天线，是米波波段的世界最大的望远镜，由塔塔基础领域研究所的印度国家射电天体物理学中心负责管理。喜马拉雅钱德拉望远镜是一台2米口径的光学望远镜，位于喜马拉雅山区的Hanle村，海拔高度约4300米，是世界上最优良的观测点之一。在不久的将来，印度也将在空间天文学领域取得迅速发展。印度的第一颗专门的天文卫星Astrosat预计将于2013年发射，它将进行多波段观测。

印度第一家正规的天体物理学研究生院是“联合天文学计划”，自1982年起，主要由班加罗尔的印度科学研究所负责管理，并与其它几个天体物理学研究团组进行合作。另一个重要的研究生培养项目位于浦那，由当地的两家天体物理学研究机构负责运营。

国际天文联合会目前有220名来自印度的成员，他们在天体物理学的不同领域中工作。为了展现印度在天体物理学的哪些领域中实力较为强大，我们在此以主要研究方向分组列举印度科学院院士中的天体物理学家。射电天文学：G·Swarup、Gopal—Krishna、S·Ananthakrishnan；宇宙学：J·V·Narlikar、T·Padmanabhan、V·Sahni；粒子天体物理学：R·Cowsik；太阳物理学：S·M·Chitre、H·M·Antia、A·R·Choudhuri；多学科：R·Nityananda。

[摘要]在《庄子・逍遥游》中，庄子面对宇宙天地展开想象与思考，想象出鲲鹏这样的宇宙巨生物，并由此将人类的思维从经验世界中解放出来，带入到了一个超越人寰的宇宙天地。《逍遥游》中所蕴含的“天体物理学”与“巨生物学”，极大拓展了人类的思维空间，在人类科学发展史上具有不可忽视的价值和意义。

[关键词]《庄子・逍遥游》；天体物理学；巨生物学

[中图分类号]I262 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115（2016）24-0047-04

《逍遥游》为《庄子》首篇。在《庄子》这一开篇文字中，庄子面对宇宙天地展开想象，超越了人的视域，创造出鲲鹏这样“不知其几千里也”的超大生物形象：“北冥有鱼，其名为鲲。鲲之大，不知其几千里也；化而为鸟，其名为鹏。鹏之背，不知其几千里也；怒而飞，其翼若垂天之云。”伴随着大鹏“抟扶摇而上者九万里”，庄子的精神“绝云气，负青天”，进入到现代天体物理学所研究的宇宙世界中。《逍遥游》中蕴含着庄子式的“天体物理学”与“巨生物学”，在人类科学发展史上有着不可忽视的价值与意义。

一、《逍遥游》中的“天体物理学”

读《庄子》一书，必须像庄子一样尽最大可能发挥想象力。在我们看来，面对《逍遥游》“北冥有鱼”一节神奇的文字，最好的阅读方式是一边慢声诵读，一边想象着大鲲在宇宙大海中遨游，想象着鲲化为鹏这一宇宙生命大变化的波澜壮阔，想象着大鹏在宇宙中飞翔的自由雄迈。在想象中伴随着庄子的文字前行，就能够感知到北冥、南冥以及北冥与南冥相距的辽远：“是鸟也，海运则将徙于南冥。南冥者，天池也；齐谐者，志怪者也。谐之言曰：‘鹏之徙于南冥也，水击三千里，抟扶摇而上者九万里，去以六月息者也。’”

在《逍遥游》的语境中，北冥、南冥绝非地球上的北冰洋、南冰洋，地球上最为广大的太平洋也难以让鲲鹏自由翻腾；大鹏从北冥到南冥，必须先在海面上滑行三千里，然后乘着由下而上的飓风飞至九万里高空，才能由出发地北冥抵达目的地南冥。也就是说，北冥与南冥不直接相连，大鹏不能由北冥游至南冥。北冥与南冥似乎是悬隔于不同星球上的两个大海，大鹏必须飞至九万里高空，摆脱北冥所在星球的吸引力，才能实施飞抵南冥的计划。后文“故九万里，则风斯在下矣，而后乃今培风，背负青天，而莫之夭阏者，而后乃今将图南”，正说明了这一点。

以上这些都可以视为庄子的“谬悠之说，荒唐之言，无端崖之辞”（《庄子・天下》），但就在这种看似荒诞的凭空想象中，又分明有着能够为现代天体物理学证明的科学理据。对庄子来说，大鹏从北冥飞到南冥，必须以“抟扶摇而上者九万里”为先决条件，这一宇宙真理远在人视域之外，在庄子的时代无法给出直接证明。为证明这一宇宙真理的存在，庄子立足于人类的经验世界，以人类所能目击到的物理现象为依据，对自己的“谬悠之说，荒唐之言，无端崖之辞”予以论证：“野马也，尘埃也，生物之以息相吹也。”现代物理学认为，物质与物质间或者相互吸引，或者相互排斥，前者称为吸引力，后者称为排斥力；由于物质间存在着这两种力量，故而形成了物质不断运动的形态。庄子所谓“野马也，尘埃也，生物之以息相吹也”，早在力学产生前就已感知到物质间因有引力作用而不断运动的内在奥秘。

参与国际观测项目

位于智利阿塔卡玛沙漠中的阿塔卡玛大型毫米波及次毫米波阵列（ALMA），是目前世界上最大的地面射电天文望远镜兴建计划，由66座小型望远镜组成一个毫米波及次毫米波段的干涉仪，可视为次毫米波阵列的扩大版，是研究早期宇宙遗留辐射、恒星形成与演化、行星系统、星系甚至生命起源的利器。

该计划的三个主要合作伙伴分别为北美、欧洲及东亚地区团队。凭借以往研制射电望远镜仪器设备的经验，台湾中研院天文所于2005年和2008年先后受邀加入其中的日本计划（ALMA-J）与ALMA北美计划（ALMA-NA），负责组装来自美国、加拿大、日本、法国、荷兰及英国所提供的接收机模组，使成为完整的接受机前段次系统为其提供及组装测试信号接收机前段次系统。该所科技人员与中山科学研究院航空研究所在台中合作成立东亚接收机前段整合测试中心，不但成功提前完成原本负责的所有东亚团队17套信号接收机前段次系统，并协助北美与及欧洲团队另外完成9套前段次系统的组装和交付，保证了这座望远镜在2013年3月正式完工并运行。

到目前为止，ALMA机构已两次向全球天文研究学者公开征求观测计划书，分别称为Cycle 0与Cycle 1。在总共征得2000余份观测计划书中，只有300余份通过严格的审查。观测计划通过审核与否，主要是由审查委员会按送审计划的科学价值加以评量。台湾在此激烈的竞争下，总共通过了20余份计划书，取得了亮眼的成绩。

天文学上最终极的观测挑战之一是以相当于事件视界的角解析度来直接观测到黑洞及其周围情况，这对于研究广义相对论强场效应、黑洞边缘吸积盘及外向流过程以及黑洞的自旋等都开启了新的窗口。

台湾中研院天文所同时拥有SMA与ALMA的使用权，这两个阵列若联合成为一个甚长基线干涉测量系统（VLBI），可望达到数微角秒的角解析力。目前已知有两个超大质量黑洞，即位于银河系中心的SgrA*和M87的核心，其尺寸大得足以使用次毫米波段甚长基线干涉测量系统进行解析。因此该所提议，再增加一座射电望远镜，与SMA及ALMA相结合，组成一个纵跨地球南北表面的超大射电天文望远镜，可望达到几十万分之一角秒的解析力，将能做到对黑洞“剪影”的成像。这是仅使用由SMA及ALMA组成的单一基线所不能做到的。

美国国家科学基金会（NSF）于2011年同意，将ALMA-北美团队建于新墨西哥州的12米口径Vertex原型望远镜提供给台湾中研院天文所的研究团队。台湾科学家建议，将这座望远镜移至北极圈内格陵兰海拔3200米高的峰顶上（该望远镜也被更名为“格陵兰望远镜”），与位于夏威夷的美国史密森天文台、位于西弗吉尼亚州的美国国家射电天文台及座落于马萨诸塞州波士顿的海斯塔克天文台等共同组成面向北天球的超大“北天次毫米波VLBI”，在次毫米波段用极高的角解析力来观测M87星系巨大黑洞和喷流发源区。该计划的准备工作目前正在进行中。

参与制作天文观测仪器

第28届国际天文联合会（IAU）大会以一场别开生面的“南极天体物理学研讨会”（IAU第288次研讨会，2012年8月20日～24日，www.phys.unsw.edu.au/IAUS288）拉开了帷幕。这是国际天文联合会首次在这一领域举行专门的研讨会。

南极是一个条件极端恶劣、几乎无法正常生活的地方，即使对于那些习惯了在阿塔卡玛沙漠或是，火山顶上工作的天文学家来说，也是如此。有许多书籍描述了一个世纪前人类探险家首次到达南极的英雄时代，但是真实的南极也完全不同于阅读这些，书籍所能带给你的想象。南极虽然非常寒冷，但是探险故事中常提到的凛冽暴风雪，通常只发生在沿海地区。南极内陆海拔高度达4000米的冰盖高原，是地球上最冷的地方，但同时也是大气最稳定、最干燥的地方。这种条件对于许多种前沿天文观测来说堪称绝佳，但恶劣的环境也给想在那里工作的人们带来了极大挑战。不过如今，技术的发展克服了种种不利条件，让天文学家在南极也可以顺利开展前沿研究工作。

南极天文学的开端和第一个发表的成果是1912年12月5日发现的“阿德里地陨石”（Adelie Landmeteorite）。直到50年以后，第二块南极陨石才被发现。但是到了今天，地球上其它地方发现的所有陨石加起来，都没有在南极大陆发现的多。而30多年前，人类首次在南极点进行了光学天文观测。

现在，南极是进行一系列精密实验的绝佳场所，研究领域涵盖了宇宙微波背景辐射（CMB）、中微子天文学等多个领域。过去十年里，一些国家在南极高原的最高点建成了首批天文观测站，那里的条件对于从红外线到毫米波的观测而言，都极其适合。由中国建立的昆仑站设在南极高原的最高处——冰穹A（DomesA），中国还充满雄心地宣布将在那里建造一个前沿观测站。此次适逢国际天文联合会大会首次在北京举办，并将南极天文学作为大会的第一个研讨会议题，IAU以这种方式宣告开启了属于这个领域的时代，现在正当其时。

此次研讨会在大会的第一周进行。在全体成员出席的开幕式上，将由John Storey做一个关于南极天年中的开拓性工作使得在南极高原进行天文研究成为可能。在接下来的两次会议上，我们将讨论南极环境有关的知识，因为它直接关系到在南极进行的天文观测工作，还将展示在冰穹A、冰穹C、冰穹F、南极点，以及新近提出的候选站址冰脊A（Ridge A）进行的内容广泛的站址测评项目结果。

在南极开展的天文研究中，宇宙微波背景辐射（CMB）是成果最显著的领域，接下来的两次小组会议将讨论几个有关实验项目。它们提出了几项里程碑式的研究结论，如首次证实宇宙的几何性质是平直的；首次测量了宇宙微波背景辐射中的偏振，得出了目前最高精度的CMB能量角分布测量结果。将由Nils Halverson做会议报告，结论主要基于南极10米望远镜的观测数据。

中微子天文学，是在南极开展的研究领域中获得投资最多的一个。最近刚刚完工的“冰立方”中微子天文台是该领域内仪器发展的一个新高峰，这是一个安置在南极冰层下方，总容积1立方千米的探测器矩阵。在8月22日的前两场小组会议上，将讨论正在工作的各中微子探测项目，并由Tom Gaisser做一个关于“冰立方”的会议报告。

此外还有专门的研讨会探讨如何利用包含在南极冰层中的宇宙信息（比如南极陨石），以及可见光/红外波段、亚毫米/THz波段的传统观测项目。由于寒冷而荒无人烟，所以这里的背景天光亮度很低，而极端干燥导致的大气高通透度和大气的稳定，又使得这里拥有成像锐利和长时间保持测光稳定两大优势，这一切都为天文学带来了新机遇。

【摘 要】“嫦娥奔月”、“万户飞天”……几千年来，对广袤的太空，中华民族充满了期待，充满了向往。2012年6月16日18时37分，长征-2F火箭发射升空，将神舟九号载人飞船准确送入预定轨道。神舟九号飞船乘载2名男航天员和1名女航天员，进行首次载人交会对接飞行任务，并开展验证手控交会对接技术、检验飞船与天宫组合体的控制能力、检验组合体长时间载人支持能力、开展空间试验等四项主要工作。

【关键词】高中物理；神舟九号；宇宙速度

“神舟九号”飞船与“天宫一号”对接，需要完成四个步骤。一是地面精确引导；二是让“神九”通过几次变轨，缩短与天宫的距离，即开始“神九”轨道低，经几次加速后，轨道升高到“天宫一号”的轨道处；三是控制好相互间的距离、速度和姿态，准备对接；四是对接合拢。尤其令人期待的是，我国计划2020年中国将建成自己的太空家园，中国空间站届时将成为世界唯一的空间站。

一、卫星的发射

在高中物理教材选修3- 5《动量守恒定律》一章我们学习了反冲运动，而火箭的发射就用到了反冲运动。物体向某一方向高速喷射出大量的液体、气体或弹射出一个小物体，从而使物体本身获得一反向速度的现象，叫反冲运动。在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒。发射前的总动量为零，发射后的总动量为（M-m）v-mv1（以火箭的速度方向为正方向，M为火箭开始飞行时的质量，m为液体燃料质量） 则：

（M-m）v-mv1=0

由上结论分析得到：燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度v 及质量比所决定。由此可见，m越大，最终速度v越大。神舟九号使用长征二号F遥八火箭，是长征二号F型运载火箭的改进型。为什么要用多级火箭呢？目前最好的单级火箭，最大速度也只能达到5～6 千米/ 秒，远远不到第一宇宙速度的目标。由上结果可知，要提高最终速度，一是提高火箭发动机的喷气速度，二是提高火箭的质量比，即“火箭列车”的思路。为此，科学家想到了把火箭串联或并联起来，火箭在发射过程中，质量一级一级地减少，速度一级一级地增大，最后使装在最前一级火箭上的卫星或飞船达到7.9千米/秒以上的速度，而进入太空。

二、卫星的变轨

等离子体是物质被电离后产生的正负电量相等的粒子组成的物质，它广泛存在于宇宙中，被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。由于它是带电粒子的集合体，它的行为与电磁场密不可分。当等离子体中包含中性粒子，并且中性粒子与带电粒子的碰撞趋于无穷次时，等离子体会更倾向于中性气体。本书主要讲述了完全电离等离子体及其特定性质。

本书共有9章：1.引言，包括本书的目标、天体物理学中的等离子体、电磁场与电磁波、横向与纵向电磁场、真空中的电磁场、等离子体中的电磁波、平面等离子体波的电磁分量、带电粒子的运动；2.等离子体描述与等离子体模型，包括分布函数与矩、从单个粒子到动理学的描述、数值方法、流体编码、混合编码；3.磁化等离子体，包括理想电磁流体力学（MHD）、建立MHD模型、量纲分析与等离子体特征尺度；4.碰撞单个粒子到支理学的描述无碰撞，包括等离子体物理中碰撞的概念，有平均自由程、德拜长度、克努森数等；损耗的概念，有能量转移与损耗、可反转性、熵等；5.等离子体中的波，包括MHD波、波引起的输送、高频率波、哨声模式、流体理论中的碰撞阻尼、无碰撞阻尼、不稳定性；6.非线性效应、激波与湍流，包括无碰撞激波与间断、湍流、非线性动力学物理； 7.流动与粒子加速过程，包括流加速、文丘里效应、恒星风、磁重联、磁层中的动力加速；8.宇宙射线的加速与迁移，包括磁场：迁移阻碍、宇宙射线的迁移方程、宇宙射线的费米加速等；9.动理学流体二重性（The Kinetic Fluid Duality），包括太阳风与行星风膨胀、小幅弹道波动、大幅弹道波动等。

附录：1.符号，包括1.1向量与张量；1.2导数；1.3符号列表。2.渐近展开与绝热不变量，包括2.1多尺度展开；2.2绝热不变量；2.3引导中心方程的推导扩展。3.福克-普朗克方程，首阶项。

本书由五位作者共同撰写，其中第1作者Gerard Belmont是无碰撞介质及其在流体理论与动力学理论上的描述方面的专家；第2作者Roland Grappin主要致力于流体与等离子体中的湍流、太阳风的动力学以及日冕与过渡区等天文学方面的研究；第3作者Fabrice Mottez专注于无碰撞太空等离子体、地球与木星磁气层、基础等离子体物理与数值模拟。

本书简单易懂，意在成为等离子物理方面的教科书。虽然书中例子大多是空间物理或太阳风领域，但概念是通用的，实验室等离子体，特别是核聚变磁约束方面的研究者，也适合阅读本书。

王小珊，博士生

（中国科学院理化技术研究所）

【摘要】有了万有引力定律，天体的动力学方程变得非常简洁，其基本形式是F万=ma。解决天体的问题仍要用到牛顿第二定律。不同的天体运动，加速度不相同，动力学方程变得多样性。在物理教学中，要引导学生去探索支配物体运动的规律，并应用最简明的形式表达自然规律，用以解决实际问题。

【关键词】万有引力定律天体运动方程简单性

在牛顿发现万有引力定律之前，人们对天体运动的认识并不深刻。关于天体运动的规律，针对太阳系行星的运动，有开普勒三定律。开普勒三定律给出了行星的运动学方程，并不能解释行星为何这样运动。牛顿是从直觉和猜测开始他关于引力的思考。他根据向心力公式和开普勒三定律推导了引力跟距离的平方成反比的关系，并探讨了引力与质量的关系，发现了万有引力定律。牛顿用万有引力定律和牛顿第二定律解决了天体运动的动力学问题。天体之间除发生碰撞外，没有其它的作用力，只有万有引力。天体间的万有引力使天体的运动状态改变。稳定的天体系统是在万有引力作用下做圆周运动或椭圆运动。下面我们讨论天体的动力学方程。

若某星球质量为m，受到别的星球对它的万有引力为F万，产生的加速度为a，根据牛顿第二定律有

F万=ma

此为天体运动的动力学方程。

最简单的天体运动是匀速圆周运动。例如太阳系，所有的行星都绕太阳做近似的匀速圆周运动。如将行星的运动看成匀速圆周运动，太阳位于圆心，行星的动力学方程可写成

式中m为行星质量，M为太阳质量，r为圆半径，也就是行星与太阳的距离，υ为行星的线速度，ω为行星的角速度。此为天体运动的动力学方程和最基本的形式。

摘 要：高中时期物理课程是比较重要的学科之一，而高中物理课程中的天体力学也是高考的热点。天体力学是按照应用力学的规律来对天体的运动和形状进行研究，由于这方面知识比较抽象，所以很多学生对于这方面的知识掌握存在困难，天体力学方面的问题以及解题策略需要进行一定的研究和探讨。

关键词：物理；天体力学；策略

天体力学是高考的热点，每年基本都会有相关的考题出现。所以，探讨有关高中物理天体力学方面的解题方法和策略对于提升物理学习水平有着重大的意义。虽然天体力学方面的知识在课本上的知识点并不多，但是在一些习题中引用天体力学来处理的现象却很常见，且具有很强的综合性。

一、天体力学的概念

天体力学是天文学中的一个分支，也是力学和天文学科的交叉学科，它主要是运用力学规律对天体的形状、运动进行研究，其主要研究对象是太阳系内的天体和为数不多的恒星系统。天体力学主要运用的研究手段是数学，根据天体的形状、变化规律来研究。一颗苹果无意间落在了牛顿头上，接着他发现了苹果是垂直掉落，并根据其运动轨迹提出万有引力定律。牛顿的万有引力定律为天体力学奠定了基础。

二、天体力学的考题类型分析及解题策略探讨

高考考题中对天体力学知识的考查基本是选择题和填空题，计算题也不算少，但这方面的知识点总是让学生感到困惑，弄不清楚解题方式和思路应该是怎样的，所以需要引起高度重视。天体间的作用力大部分都是万有引力，而卫星和行星之间的运动就可以看成是一种匀速圆周运动，行星和卫星做圆周运动的向心力就是万有引力。虽然这方面的题型千变万化，但是只要掌握好解题的两条主要思路，并根据实际情况合理运用，就能掌握此类题目的解题策略。这两条分别是：其一，将天体的运动看作匀速圆周运动，则天体做圆周运动所需向心力由万有引力提供。这也是解决此类问题的基本方法和关键，运用时可根据具体情况选用适当的公式进行分析或计算；其二，物体在天体表面的重力大小等于天体对物体的万有引力大小，即“黄金代换”。基本上运用这两个公式就可以解决一些常见问题，针对个别问题还需要结合其他公式方可求解。下面就列举几个天体力学中常见的问题探讨高中物理天体力学问题的解题策略。

1.将天体运动看作匀速圆周运动进行解题