研究天文学的意义？以及天文学和生产生活服务的意义？

【专家解说】：天文学是一门古老的科学，它伴随着人类文明的进程产生、发展起来。翻开人类的文明史，各文明古国都用自己的文字写下了天文学的第一章，中国的甲骨文、埃及的金字塔、巴比伦的泥碑都是历史的见证。 一、天文学的研究内容 天文学和数学、物理学、化学、生物学、地学同为六大基础学科，它是人类认识宇宙的一门科学，其研究的对象是辽阔空间的天体。几千年来，天文学家通过接受天体头来的辐射，发现它们的存在，测量他们的位置，研究它们的运动、结构及演化规律，并逐步扩展人类对广阔宇宙空间中物质世界的认识。 人类对宇宙的认识是由近到远逐步扩展的，起初是从地球到太阳系。随后从恒星到银河系，目前已扩展到比100亿光年更远的宇宙深处。 天体测量学是天文学中最先发展起来的一个分支，也是应用最广泛的一门学科。在天文学产生后很长一段时间里，人类只限于用肉眼观测太阳、月亮、行星和恒星在天空中的位置，研究它们的位置随时间变化的规律。在对星星测量的基础上，古代的天文学家注意到恒星在天空的位置相对不动，由此绘制出星图，划分星座和编制星表；进而研究太阳月亮及行星的运动，在测量天体是运动的基础上编制历法。17世纪初发明了望远镜；17世纪下半叶又创立了微积分，发现了万有引力定律。拥有望远镜的巴黎天文台和格林尼治天文台相继建立起来了。天体测量学的新发现，如光行差现象、地轴的章动现象、恒星视差的测定等等接连为人们所认识，天体测量学的成果通过时间服务和历书计算等，被运用到大地测量和航海事业等方面。天体测量学的主要任务是研究和测定天体的位置和运动，建立基本参考坐标系和确定地面点的坐标。它包括天文学、方位天文学、实用天文学和天文地球动力学。球面天文学的主要任务是确定天体的位置及其变化。为此，它首先要研究天体投影在天球上的坐标的表示方式，还要研究坐标之间的关系和坐标的修正。方位天文学的研究内容是测定天体的位置和运动。实用天文学的课题是以天体作为参考坐标，来测定地面点在天球上的坐标，为大地测量、地球物理学、地质学、地理学和制图学以及航空、航海的导航提供必要的参考数据。对地球自转与地壳运动的研究，有发展成为天文地球动力学，它是天体测量与地学各有关分支之间的边缘学科。目前，天体测量学的手段已从可见光观测发展到射电波段，以及红外、紫外、X射线γ射线等波段；观测的天体也向星数更多、星等更暗的光学恒星、星系、射电源和红外源等扩展，观测精度也不断提高。 天体力学也是较早形成的另一个分支学科。16世纪哥白尼提出的日心体系，17世纪开普勒提出的行星运动三定律以及伽利略在力学方面的研究，为天体力学的创立奠定了基础。17世纪后期，牛顿根据前人在力学、数学和天文学方面的成就，以及他自己20多年的反复研究，于1687年提出了万有引力定律，把人们带进了动力学范畴，天体力学在此基础上诞生了。天体力学的诞生，使天文学家从单纯描述天体的几何关系，进入到研究天体之间相互作用的阶段。 天体力学主要研究天体的力学运动和形态，其主要研究对象是太阳系内的天体。自天体力学诞生到19世纪后期，是天体力学的奠基时期。牛顿和莱布尼茨共同创立的微积分学，是天体力学的数学基础，分析力学是它的力学基础。19世纪后期到20世纪50年代，是天体力学的发展时期，在研究对象上增加了太阳系内大量的小天体（小行星、彗星和卫星等），这段时期可称为天体力学时期。20世纪50年代以后，由于人造天体的出现和电子计算机的浓，天体力学进入了一个新时期，研究对象又增加了各种类型的人造天体和成员不多的恒星系统。天体力学主要有六个分支学科：摄动理论、天体力学数值方法、天体力学定性理论、天文动力学、历书天文学、天体的形状和自传理论。 天体物理学是天文学中最活跃、内容最丰富的分支学科。19世纪中叶,人们将物理学和化学的最新成果——光谱分析、光度测量和照像术用于天体观测后，对天体的结构、化学组成和物理状态的研究形成了完整的科学体系——天体物理学。天体物理学是应用物理学技术方法和理论研究天体的化学成分、物理性质、运动状态和演化规律的学科。它的研究对象、内容、方法多样而广泛，其分支学科也很多，主要有：实测天体物理学、理论天体物理学、太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等分支学科。另外，射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支。 随着科学技术的发展，探空火箭、人造卫星和探测器的相继发射，突破了地球大气与磁场这两到屏障，赋予天文学以崭新的生命力。气象卫星、测量卫星、地球资源卫星等等从环绕地球的轨道上，居高临下仔细观察地球，使我们对地球的认识大大前进了一步。千百年来，我们对太阳系中的其它天体只能从远处凭眺，可望而不可及。现在，我们能发射探测月球和行星的卫星，并已把探测器降落到几个行星表面，直接收集第一手材料。随着观测设备和手段的不断进步，观测的波段也由单一的光学观测发展到全波段观测，使X射线天文学、γ射线天文学红外天文学和紫外天文学等新的研究领域争放异彩。在空间技术高度发展的今天，天文观测研究已由地面观测进入空间时代。 研究天文学的意义 在人类文明发展的初期,人类的生活不能没有时间、日期、季节和年代。上古时代，太阳的出没成为人们判断时间和日期的标准和安排劳动的依据。春秋时期，我国就发明了用土圭测定日影长短来确定季节和一年长度的方法。在战国和西汉期间，逐渐形成了天文、气象、农业相结合的二十四节气，成为重要的农业生产准则。古埃及人则根据天狼星在天空中的位置来确定季节，掌握尼罗河泛滥的时间。天文历法石油生产的需要发展起来的。 在近代生产活动中天文学也有许多重要的应用，如授时、编历、导航、人造卫星轨道设计以及大地测量等。在现代化的社会中，卫星的发射和操纵、遥测遥感信号的同步、精密的测量和实验都要求精确的时间。由于人类一切活动都在地球上进行，要求有一个同地球自转相联系的系统。因此，观测天体的位置、测定地球自转和公转的周期，对于确定时间仍是必不可少的。现代测量更离不开天文学。要准确知道一个地点在地球上的位置，把大范围的测量统一起来，就必须对天体进行观测。所以，天文大地测量是近代测量的主要方法。在现代的远洋航行中，利用利用六分仪观测天体的位置，可以定出船舶在海上的位置。星际航行中，天文学就更加不可缺少了。火箭、卫星、飞船的发射、回收条件、运行的轨道，都需要运用天体力学理论来进行设计、计算，飞行中的位置需要用天文方法来观测确定。姿态的保持要按照天体的位置来校正和控制。此外，太阳表面的激烈活动往往抛射出大量的带电粒子和强紫外光线，是地球的磁场和电离层受到严重的骚扰，一直引起短波无线电通讯中断。因此，必须仔细观测太阳，监视和预测太阳表面的各种活动现象。随着现代化技术的发展，人类对天体的影响将会更加敏感，从而对天文学提出更高的要求。 由于天文学是人类认识宇宙的科学，因而它在人类自然观的发展中起着特殊的作用。例如，在人类自然观的发展史上。托勒密地心体系在一定的历史条件下形成的人类对宇宙结构的认识模型。由于它与宗教把地球视为宇宙中心的观点一致，因而在欧洲维持了1400多年。随着天文学的发展，地心体系越来越不能与观测结果相符合。当时，一些具有进步思想的政治学家和天文学家。对这个体系产生怀疑。哥白尼的日心体系就在这样的历史条件下诞生了。哥白尼主张以简单的几何图形或数学关系来表达宇宙的规律，把统帅整个的支配力量赋予太阳，而各个天体都有其自然的运动。哥白尼日心体系的建立，是人类认识历史上的一次大变革。为了传播和维护哥白尼体系，意大利思想家布鲁诺在1600年2月17日被宗教裁判活活烧死在罗马繁华广场上；意大利著名物理学家伽利略也因为维护哥白尼学说，1633年遭到罗马宗教审判所的两次审判。直到1846年，天文学家用望远镜在勒威叶和亚当斯应用天体力学推算的位置上找到了太阳系的第八颗大行星——海王星，才有力的证实了日心体系的正确性，使哥白尼的日心说由假说变成了科学理论。 天文学的观测和研究证明了宇宙是物质的，无论观测到多么遥远的宇宙空间，都是有各种各样的天体构成的物质世界。天文学不仅证明一切天体不但有位置变化的机械运动，而且它们的物理、化学性质也在不断的变化。康德-拉普拉斯关于太阳系演化的星云说揭示了天体的发展过程，说明了天体物质不同形式间的质的转化。近代恒星演化理论用充分的科学论据和详细的数值计算描绘了恒星的起源、演化和衰亡的过程。此外，天文学的观测研究还充分说明了宇宙间一切物质都是按一定的规律演变的，这种变化是从量变到质变的发展，天体演变的动力是它内部的矛盾运动，其结果是不断向新的状态发展。 作为自然科学的一门基础学科，天文学同其他自然科学有着密切的联系，能动的促进这其他科学的发展。数学中的一个基本概念——角度的概念是从天文学中产生出来的；球面三角学视为测量和计算天体的位置而发展起来的。由于天体力学的需要，是微分方程的解法有了很大的发展。由于天文学的观测研究对象是宇宙中的天体，对暗星体的研究就必须用精密的大型天文望远镜才能进行，这就促进了光学的发展。由于地球和周围的天体是相互联系、相互影响的，因而研究地球的地学，其发展也需要天文学的成果。寻找矿藏（地质学）、探索地震成因（地震学）和气候变化的规律（气候学）就要弄清地球内部和大气的构造及其气候变迁的规律，就要追溯地球的起源和发展史，因而就必须探索太阳系的演化史。对于生物学来说，火星就是一个探讨生命发展的、不受人为干扰的环境；而星际空间更可以使我们把生命起源追溯到从简单分子合成有机物的过程。对于物理学和化学，天体的研究更具有直接意义。30年代，物理学家从理论上发现原子核聚变反应能放出极大的能量。当时，没有实验条件去试验这种理论。天文学家对太阳能量来源的探索促进了原子能科学的发展，热核反应理论就是首先在太阳这个天然的物理实验室里得到验证的。于是，人们积极的在地球上实现了这种反应，果然释放出巨大的能量，结果研制成了氢弹。化学元素的起源，也必将从宇宙学和天体演化的角度来探索。 现在，我们在天体上观测到更强的能量辐射和极大规模的爆发，而这些都是地面上物理实验室中无法实现和获得的。对高能天体本质的探索和研究。可为揭示未知的物质状态及其规律、探寻新能源等，展现难以预计的前景。天文学中的新发现和新问题，可能就是自然科学中的突破点，是自然科学中的一些新课题别开生面，使人类对宇宙的认识越来越深刻。