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天体物理学

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天体物理学
1、计算行星的半长轴
GMPa2
4
3
2

其中：a为公转半长轴G为重力常量P为公转周期
M为绕行的行星及被绕行的恒星质量之和（其中，因为恒星质量太大，往往占总质量的99%以上，行星质量基本可以忽略）简易计算方式：
设地球至太阳长半轴a=1AU（1.5x1011米），周期P为1年，求任意行星的长半轴：a
GMP
a2
42
GMP3
a2
4
3
2

推导得：

aMP

2、计算观测角度
D2
D1

其中：a是以AU为基础单位，P是以年为单位的量。

D3

计算公式：
D2sin
D1
其中：D1=D3；α=sinα

D1为观测者到横行的距离、D3为观测者到行星的距离。
D2为行星和恒星之间的距离。
α为观测者观察到的恒星和星星的夹角。

在实际计算中,D2以AU为单位，D1=D3等于秒差距（即3光年），α为角度（1度为60角分、1角分等60角秒）

例题：经过观测，天狼星的运动周期为40光年，地球距离天狼星为3秒差距远，已知其表面温度为10000度，求观测着与天狼星和其所绕行的恒星间的夹角。
推论：假设恒星质量M=M（太阳），已知M和P，由半长轴公式可得半长轴a，而a近似于D2，已知D3，可求得夹角。
3、太阳系内系统组成
1、太阳
2、内行星（类地行星）
3、小行星（位于火星和木星之间）4、外行星（类木行星）
5、外海王星天体（柯伊伯天体）
6、外部区域（奥尔特云，多为尘埃和冰块等固体物质，如彗星）
4、观测恒星附近的行星的方法
（1）行星运动的重要公式（牛顿第一定律）

M(行星）V（行星）=M(恒星）V（恒星）D(行星）V（行星）=D(恒星）V（恒星）

其中：D为双星距离质点的距离，行星和恒星绕质点运动一周的周期相等
通过这种方法，可以观测到恒星围绕某个点，进行转动，可以证明行星的存在。
（2）多普勒效应
原理：多普勒效应是指波在传播过程中，受到相对运动的影响，如果波远离观测者或者观测者走进波，则会使波长变长，如果靠近观测者或者观测者走进波源，则会使波长变短。
补充知识：波长一次渐变顺序为：红外线、红光、橙光、黄光、绿光、蓝、青、紫、紫外线、宇宙射线。
在观测恒星的波长时，恒星的波长呈现正弦图像变化，这就是因为小形象的存在，导致横向在绕每一只点运动，当恒星远离我们时，波长边长，当恒星靠近我们的生活，波长变短。
（判断椭圆运动的形象，是因为横向的运动呈现周期变化，近似于正弦的图像）

（3）凌日现象
当观测者、行星、恒星处于同一平面、一条直线上时，由于行星的遮蔽，会导致恒星处于周期性光强减弱的现象。
根据光线减少的百分比，可以计算出凌日行星的表面积，进而求出半径。而通过长半轴计算，可以算出质量，所以可以求出密度。(补充知识，大轨道的行星不易发生凌日现象，因为轨道越大，对恒星光线的遮蔽效果越小，不易观测
5、了解行星的元素组成
在观测恒星时，光强会周期性的增强或减弱，这是由于院子跃迁释放出或吸收能量造成的，而每种化学元素，其光谱是不同的，通过这个方式，可以精确的了解到恒星的元素组成。
同时，通过观测静止元素的波长，对比恒星的同类元素的波长，可以计算出恒星多普勒效应的大小。
6、热木星

在观测中，发现木星类星体，质量非常巨大，有冰块、尘埃等物质组成，但是他们距离恒星非常近，而且运动速度非常快。表面温度近似为1000度。
关于热木星的形成，存在迁移理论：热木星在外太空形成，进入内太阳系轨道，由于体积较大的东西升温较慢，散热也较慢（物体接受能量的大小取决于体积而非质量，体积越大与环境进行温度的交换的量越少，这就是极地动物较大的原因）。同时热木星接近内圆轨道，导致1、类地行星被撞出原有轨道；2、类地行星成为热木星卫星。
补充定律：
GM1
2
V(行星）=V（恒星、行星质量和）（=）
a
该公式说明：行星运动轨道越短，速度越快
例题：求木星对太阳造成的移动，在半人马座上能看到吗？
已知：

m(木）