天文科普教育的摇篮——西华师范大学天文系

2016年9月，西华师范大学天文系成立，迎来了第一届35名本科学生。西华师大天文系是以培养天文教育人才为主要目标的天文系，必将极大地推动中国天文科普事业的发展，为天文学人才的培养和发展打下更坚实的基础。

可以作为宇宙结构特征的作用量■^((n))——天文系统的角动量、质量和两者的关系

通过一般的理论考虑,本文得到了可以作为特征物质在宇宙中各种典型尺度n上的行为作用量子,其中h,G,e和m_a分別是Planck作用量子、引力常数、基本电荷和基本粒子的有效质量,n是尺度参数。由此进一步得到了可与观测比较的、各种天文系统的特征角动量谱J(n)=h^(n)、质量谱M^(n)=(h^(n)Cα/G)^(1/2)和两者的关系J^(n)/(M^(n))~2≈G/Cα,其中C是光速、α是精细结构常数。

北京师范大学百廿校庆天文系专辑·编者按

北京师范大学是我国创办较早的现代形式的大学之一,其前身是1902年创立的京师大学堂师范馆, 1923年7月国立师范大学正式成立,迄今已有120年的历史.北京师范大学(以下简称北师大)教学制度在解放前就重视基础学科人才的培养,通常数、理、化、天、地、生面面俱到,也就是说北师大从一开始就有天文学的教学.

基于天文台址条件提升LAMOST-Kepler/K2巡天项目的预研究

为充分利用Kepler空间望远镜2009年4月-2018年10月对约80万颗恒星的超高精度时序测光数据,LAMOST望远镜于2012和2015年分别开启了对Kepler(K1)和K2天区的低分辨率光谱观测,即LK1和LK2巡天项目.在统计了LK1和LK2项目的观测覆盖率之后,就台址条件优化对项目的提升进行了预研究.结果表明:截至2021年6月,LAMOST对K1天区目标星的覆盖率为43%,对K2天区可观测目标星的覆盖率为38%;如能将台址视宁度、天光背景,以及晴夜数这3个方面提升至品质较好的天文台址水平,则LAMOST对K1天区的覆盖率将在2个观测季后达到80%,对K2天区也将在4个观测季后达到70%.

空间系外行星探测与研究进展

系外行星学科是近30年来迅速发展起来的一门新兴学科.其主要研究内容和目标包括,通过发展各种探测技术探测太阳系外行星,分析行星轨道、成分、大气性质,评估行星的宜居性,统计行星的分布规律,从理论和观测上揭示行星系统的形成和动力学演化机制.系外行星的研究对于回答宇宙中是否存在其他生命以及人类在宇宙中的地位和意义等问题具有重要意义.随着21世纪空间探测技术的发展,系外行星的研究进入了崭新及快速的发展阶段.本文分析了系外行星研究领域的发展态势,凝练中国在系外行星未来空间探测发展的重点领域,优化学科布局,以推进系外行星研究的快速稳步发展.

中国天眼和“人民科学家”南仁东

中国天眼建成已经9年,在脉冲星、快速射电暴和中性氢三大研究领域都有很多发现。其中最有代表性的是通过脉冲星计时阵的观测发现纳赫兹低频引力波。南仁东以百折不挠的精神,带领团队奋斗22年终于建成了“中国天眼”。2019年9月17日,国家主席习近平签署主席令,授予南仁东“人民科学家”的国家荣誉称号,成为中国人民学习的榜样。

火星弓激波上游高能拾起氧离子实例分析

火星外逸层中的氧原子(O)经光致电离、电荷交换或电子碰撞产生氧离子(O^(+)),新生O^(+)随即被太阳风拾起,进而被对流电场加速.这些O^(+)被称为“拾起”O^(+).2018年11月17日08∶54∶00—10∶24∶00 UT期间,火星大气和挥发物演化任务(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN,MAVEN)卫星从上游太阳风进入磁鞘中,持续观测到背离太阳运动的高能拾起O^(+)(约30 keV),在相空间呈现为初速度不为零的部分环分布.分析表明:这部分高能O^(+)的初始能量较高,回旋半径较大,位于摆线运动的高能区域,穿越火星弓激波进入磁鞘,离子在该范围内能量变化不显著,只是使得相应环分布在穿越弓激波后发生偏转.这些结果有助于进一步认识火星空间高能拾起O^(+)的产生与运动轨迹.

搜寻第二个地球——系外地球(ET)巡天计划

系外地球科学卫星(ET)将通过采用空间大视场超高精度测光这一关键技术在国际上率先突破生命起源中的系外地球存在及其演化这一重大前沿科学问题. ET卫星将在日地拉格朗日L2点晕(Halo)轨道部署由6台广角凌星望远镜和1台微引力透镜望远镜构成的空间天文台,结合凌星法和微引力透镜法,利用空间超大视场和超高精度的光学测光观测,首次发现富有重要意义、被广泛关注的系外地球,并确定其发生率,对目前了解甚少的类地行星和流浪行星进行国际上第一次大规模的种群普查,首次发现流浪地球,并确定其发生率,揭示类地行星和流浪行星起源,为地外生命探寻提供候选者和新方向. ET卫星的观测结果、统计研究以及和对理论的检验将回答系外地球在宇宙中有多普遍,类地行星是如何形成和演化的,流浪行星又是如何起源的这些亟待解决的前沿科学问题.对ET卫星发现的系外地球样本的后随观测,将精确测量其质量、密度和大气成分,有助于深入分析宜居性特征.此外,对ET新发现的大量各种系外行星样本的研究,以及对理论的检验将推动这些种类的行星形成和演化规律的更深入认识, ET的大量高精度、高频次和长基线测光数据将推动星震学、银河系考古学、时域天文学、双星和双星黑洞等领域的研究.

南京大学65cm天文望远镜指向精度的修正研究

天文望远镜的准确指向是正常观测的重要保障,也是望远镜系统本身的一项重要测试指标.南京大学天文系65cm望远镜的成像CCD的视场较小,实际观测时,指向精度不高,待测天体的像往往不在视场内.为了修正南京大学天文系65cm望远镜的指向精度,2004年7月-8月,对该望远镜的指向精度进行了测量并通过指向误差函数进行了指向精度的修正.首先建立指向误差修正模型,通过对不同天区恒星的观测可得到该望远镜在相应方位的观测指向误差值,将观测值和理论模型拟合,从而得到指向误差修正函数.建立南京大学65cm望远镜的指向误差修正模型,然后对其观测的指向误差值进行拟合,最后用拟合函数对观测进行指向修正.结果表明,通过指向误差函数对指向误差进行修正,提高了该望远镜系统的指向精度,目前,不仅可以使观测的星象能在CCD视场内,而且改正后的指向精度略优于1′,在修正前望远镜系统的指向精度RMS(均方差值)是117″,修正后望远镜系统的指向精度RMS(均方差值)提高到38″.

大口径阵列射电望远镜预选台址的电磁环境监测与分析

我国正在进行大口径单天线和阵列射电望远镜的建设和预研工作。为保障射电望远镜前期建设工作的开展,首先需要找到满足电磁环境要求的台址,本文使用搬移式电磁环境监测装备在广东省清远市阳山县杜步镇、水口镇等预选台址开展了电磁环境监测,并对广州市白云区帽峰山开展对比测试,采用一种干扰阈值判断方法对电磁环境监测数据进行了分析。分析结果显示,位于清远市阳山县杜步镇附近的洼地射频干扰(radio frequency interference,RFI)数量少且强度弱,该洼地远离城市中心,经济活动少,周围群山环抱,具有良好的电磁隔离性,适合大口径单天线和阵列射电望远镜的建设。本文的数据分析结果可为大口径射电望远镜的选址提供依据。

辛算法在动力天文中的应用（Ⅲ）

文［１］和文［２］从哈密顿系统的整体结构保持这一角度阐明了辛算法［３－６］的主要功能，本文将从定量的角度进一步表明辛算法的另一独特优点──可以控制天体运动沿迹误差的快速增长，并对可分离哈密顿系统的显式辛差分格式稍加改进，推广应用到一般动力系统，该系统含有小耗散项或小的不可分离项。计算结果表明，效果极佳。因此，辛算法与传统的数值解法相比，确有很多优点。

天文灾害学刍议(Ⅱ)——天文灾害学研究的意义及其进展

简述了开展天文灾害学研究的意义。已有研究表明 ,一些天文因素对许多自然灾害的孕育有调制作用 ,对一些自然灾害的发生有诱发、触发的作用 ,深入开展天文灾害学研究有理论意义和应用价值。同时作者简要综述了这一交叉研究领域近些年的进展情况。

太阳塔高分辨率光谱观测系统研制与实验教学应用

该文以推进实测天文课程教学改革与提升天文实验教学质量为目标,对太阳塔硬件基础设施进行重新设计与系统优化,研制了一套太阳塔高分辨率光谱观测系统。该系统满足太阳光球、色球层特征谱线的高分辨观测需求,可达到研究太阳黑子和耀斑特性的观测精度。开放式的光路设计与模块化实验平台有助于学生将光学理论与天文实践相结合。文章设计“定标汞灯的光谱拍摄与谱线证认”和“太阳高分辨率光谱拍摄与谱线证认”两个实操型创新实验,从多重视角增进学生开展有关太阳科研的兴趣。实验将实践教学与科学研究充分结合,有效推动了天文实验类课程的教学改革。

交联剂改善羧基化石墨烯量子点荧光性能

1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为一种水溶性交联剂,目前广泛应用于纳米材料研究中。然而,其对石墨烯量子点(GQDs)的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点(CGQDs)为对象,研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响,改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物(C-GQDs/EDC)。实验结果表明,与EDC反应后,C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外,也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明,C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果,而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为,EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用,提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题,扩展了其在发光领域的应用前景,并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。

辛积分方法在动力天文中的应用

本文用辛积分方法对动力天文中三种典型的动力模型作了大量数值计算。计算结果表明,与一般非辛数值积分方法相比,辛积分方法在动力天文的定性研究中具有独特的优越性。

基于虚拟现实技术的天文教学实践初探

天文学是以观测为基础的学科,但天文观测在实践中经常面临诸多难题。结合丰富的天文课堂教学和实践教学内容,把虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术应用到天文教学以及天文科普教育中,将对天文实践教育的理念、方法、效果带来重大变革。通过在天文通识课程教学实践中应用现有的VR天文应用,为系统开发VR天文课件及VR天文实验、构建VR虚拟天文实验室奠定了基础。

依巴谷卫星的天文观测及资料处理方法

本文主要描述依巴谷卫星的光学观测原理,资料处理方法。

火星无线电掩星探测进展

火星是地球的姊妹星,研究火星对了解火星、地球乃至太阳系的演化具有重要意义.自从1964年美国水手4号发射,首次成功地运用无线电掩星技术探知到火星的环境特征之后,国际上不少的火星任务都开展了掩星实验,取得了重要进展.本文依据采用了无线电掩星技术进行勘探的火星探测器发射时间顺序展开调研,针对具有开创性的水手系列、火星全球勘测者、火星快车、火星大气挥发演化探测器、天问一号等,梳理分析和总结了各任务的火星无线电掩星方式以及所获取的廓线数量、位置分布、获取方式等产品信息,以及部分相关的研究结果.本文还分析了当前火星无线电掩星探测方式存在的局限性,并探讨了可能的对策.火星无线电掩星后续可重点考虑多颗星-星掩星结合星-地掩星方式形成掩星星座;并通过选用适当的信号探测频率、改进反演算法等方式进一步提高掩星质量;火星掩星探测手段还可与火星顶部探测雷达、直接探测等手段相结合,发展火星多源数据融合技术.随着探测方式的不断改进,无线电掩星探测将是火星探测的重要手段.未来会有数量越来越多、时间与空间覆盖越来越全面、精度越来越高的掩星数据用于火星的整个空间环境研究,包括大、中尺度乃至小尺度结构的特征与演化规律都将被人类掌握.

天文学与自然灾害的相关研究

许多天文因素对某些自然灾害有一定的调制和触发作用 ,深入开展天文因素与自然灾害的相关研究 ,对认识自然灾害现象和提高自然灾害的预测预报水平具有重要意义 .简述天文学与自然灾害相关研究的现状和进展 。

国内天文地球动力学中的潮汐研究

简要说明了天文地球动力学范畴内所研究的潮汐现象,包括由日月引潮力引起的固体潮、海洋潮、大气潮和由于地球自转轴的极移引起的极潮,以及这些潮汐对地球自转和地球自转的测量产生的效应。重点阐述中国天文学界在这一领域里的研究成果。这些研究涉及潮汐影响地球自转的机制,也就是各种潮汐效应与极移、自转速率变化和章动的关系,包括构建这类关系的理论模型,分析潮汐对它们的影响,利用中国古代丰富的天象记录计算地球自转的长期减慢,计算弹性或滞弹地球的洛夫数,依据某一地球模型计算潮汐效应或章动序列等等。研究也涉及在测量地球自转参数的不同技术中各种潮汐效应对测量结果产生的影响及其改正,并涉及与潮汐有关的观测方法的优化和数据处理过程的改进。最后介绍了中国学者所发现的脉冲星的周期和周期变率测量中的潮汐效应,尽管它们的量级甚微,但不容忽视。