天體測量學(xué)家的科研日常

寧靜的夜晚，星辰點(diǎn)亮宇宙帷幕之時(shí)，有一群觀星者正悄然忙碌于天文臺或?qū)嶒?yàn)室中。這群人就是掌握精密儀器使用方法、測量天體幾何信息的天體測量學(xué)家。那么，天體測量學(xué)與人類社會發(fā)展有怎樣的歷史淵源？天體測量學(xué)家日常的工作又包括哪些呢？

天體測量學(xué)的起源：從肉眼到工具

天體測量學(xué)的起源可以追溯到人類文明萌芽時(shí)期。那時(shí)，人類用肉眼觀測太陽、月亮和星星來指示方向，確定時(shí)間和季節(jié)，以指導(dǎo)農(nóng)作物生產(chǎn)；堯帝時(shí)代，設(shè)立了專門從事“觀象授時(shí)”的天文官；古人還創(chuàng)造出了最古老、最簡單的天文儀器（詳見本期《知識就是力量》）。

在天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)明之前，丹麥天體測量學(xué)家布拉赫·第谷（Brahe Tycho），曾花費(fèi)數(shù)十年堅(jiān)持觀測太陽系內(nèi)的大行星。他的觀測精度極高，接近了人眼觀測的極限。

得益于第谷的高精度數(shù)據(jù)，他的學(xué)生約翰尼斯·開普勒（Johannes Kepler）總結(jié)歸納出行星運(yùn)動三大定律（又稱開普勒定律）。在此基礎(chǔ)上，牛頓提出萬有引力定律，對物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

測繪星空：新時(shí)代的天體測量工作

隨著觀測技術(shù)和天文學(xué)理論研究的不斷深入，現(xiàn)代天體測量學(xué)發(fā)展突飛猛進(jìn)。

天體測量學(xué)家將地球大氣層以外的所有天體（如星系、恒星、太陽系天體和人造衛(wèi)星等）作為測量對象，運(yùn)用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、紅外望遠(yuǎn)鏡、紫外望遠(yuǎn)鏡、射電望遠(yuǎn)鏡、干涉測量等測量工具和手段，測量天體的幾何信息，如大小、形狀、位置、速度、姿態(tài)、旋轉(zhuǎn)等參數(shù)。

天體測量學(xué)服務(wù)于大地測量、定位導(dǎo)航、深空探測、太陽系天體軌道和演化、銀河系結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)、宇宙學(xué)等應(yīng)用和基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，為它們提供高精度的數(shù)據(jù)。

揭開宇宙的神秘面紗

我所在的中國科學(xué)院上海天文臺（以下簡稱“上海天文臺”）成立于1962年，其前身是1872年建立的徐家匯天文臺和1900年建立的佘山天文臺cef0f737f030b6aa5ad19bef354284c6。早期徐家匯天文臺的主要工作內(nèi)容之一就是定位和授時(shí)。

1965年，上海天文臺主持的“綜合時(shí)號改正數(shù)”通過國家級技術(shù)鑒定。鑒定委員會一致認(rèn)為，我國的綜合世界時(shí)的精確度已達(dá)到國際先進(jìn)水平。1966年初，正式作為我國的世界時(shí)基準(zhǔn)向全國發(fā)送，這就是現(xiàn)在的“北京時(shí)間”。

目前，上海天文臺承擔(dān)了多項(xiàng)與天體測量相關(guān)的科研項(xiàng)目。

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高精度定位新發(fā)現(xiàn)的近地小行星

我?guī)ьI(lǐng)的團(tuán)隊(duì)正在通過國際合作，利用首創(chuàng)的旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD技術(shù)（Charge-Coupled Device，是天文學(xué)領(lǐng)域一種革命性的影像傳感器技術(shù)，可幫助生成高質(zhì)量的天文圖像），分步升級、改造國外多架中小口徑望遠(yuǎn)鏡（口徑小于1米），全部安裝旋轉(zhuǎn)漂移掃描CCD終端，爭取在10年內(nèi)建成一個(gè)超過10架望遠(yuǎn)鏡的全球觀測網(wǎng)，聯(lián)合開展新發(fā)現(xiàn)近地小行星的精密觀測工作，為小行星撞擊地球預(yù)警提供高精度測量數(shù)據(jù)。

利用人工智能助力天體測量工作

同時(shí)，我還指導(dǎo)一位博士研究生，采用人工智能技術(shù)檢測出CCD圖像中的暗弱天體，并將密集星場中的恒星區(qū)分開來，確定它們的精確位置和亮度，進(jìn)一步拓展人類對浩瀚宇宙的認(rèn)知邊界。

天體測量學(xué)家的科研工作就如廣袤的夜空，充滿了未知與挑戰(zhàn)，閃爍著智慧與求索的光芒。我也期待能有更多青少年來認(rèn)識星空、走近星空，感受天文學(xué)的魅力與奇妙。

知識鏈接

開普勒定律

第一定律為軌道定律：行星沿橢圓形軌道繞太陽運(yùn)動，太陽位于其中一個(gè)焦點(diǎn)；第二定律為面積定律：行星與太陽連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，意味著行星在近太陽點(diǎn)運(yùn)動更快，在遠(yuǎn)太陽點(diǎn)運(yùn)動更慢；第三定律為周期定律：行星公轉(zhuǎn)周期的平方與軌道半長軸的立方成正比，揭示了周期與距離之間的定量關(guān)系。

（責(zé)任編輯 / 王佳璇 美術(shù)編輯 / 周游）