现代天文学分支学科“，

现代天文学的一个相对较新的目标是描述和描述遥远宇宙中的物体，直到20世纪，银河系才被认为是一个独特而相关的恒星群。认识到这一点之后，人们认识到哈勃定律所描述的宇宙膨胀，以及类星体、脉冲星、射电星系、黑洞和中子星等遥远的天体。

观测天文学是基于从电磁辐射来自天体，并根据所研究的波长分为不同的子场。射电天文学研究的是解释从波长大于1毫米的天体接收到的辐射，通常用于研究超新星、星际气体、脉冲星和星系核。射电天文学使用波动理论来解释这些信号，因为这些长波长是否更容易分配波长和振幅更短的波长辐射的形式．地球上接收到的大多数来自太空的无线电发射都是同步辐射的一种形式，当电子在磁场中振荡时产生，尽管有些也与天体的热发射有关，星际气体通常与21厘米的无线电波有关。

红外天文学研究红外波长(比红光波长长)，主要用于研究行星和恒星周盘等区域，这些区域太冷而不能以可见光波长辐射电磁波谱．较长的红外波长能够穿透尘云，因此，红外天文学在观测恒星形成过程中也很有用分子云星系核心阻挡了可见光波长的观测。红外天文观测站必须位于外太空或高干燥的地方，因为地球大气与地球有显著的关联红外发射．

光学天文学是观测天文学最古老的形式，它使用可见光波长记录的光。现在大多数光学天文学都是利用数字记录仪器、速度分析来完成的。紫外光天文学(紫外波长的观测)用于研究热辐射和热蓝色恒星、行星状星云、超新星和活动星系核的谱线发射。像红外观测站一样，紫外线观测站必须位于高层大气或太空中，因为紫外线都被地球大气层强烈吸收

对x射线波长天体的研究和分析被称为x射线天文学。x射线发射器包括一些双星系统、脉冲星、超新星遗迹、椭圆星系、星系团和活动星系核。x射线是天体通过热辐射和同步辐射(由电子围绕磁场振荡产生)产生的，但会被地球大气层吸收，因此必须从高空气球、火箭或太空中观测到。对电磁波谱中波长最短的伽玛射线天文学的研究，到目前为止只能通过间接观测来自脉冲星、中子星和星系核附近黑洞的伽玛射线爆发来观测。

参见天体物理学;黑洞;星座;宇宙学；星系;星系团;宇宙的起源与演化;宇宙。

进一步的阅读

柴森，埃里克和史蒂夫麦克米兰。《今日天文学》，第6版，上马鞍河，新泽西州:Addison-Wesley, 2007。

尼尔·科明斯，《发现宇宙》，第八版，新

约克:W. H.弗里曼，2008年。《动态宇宙要领:天文学导论》第四版，明尼苏达州圣保罗。:西部出版公司，1991年。

天体物理学是天文学的一个分支，它研究天体和现象的行为、物理性质和动态过程。天体物理学包括光度的研究，温度、密度天体的化学成分和其他特征，旨在理解解释这些特征和天体系统的行为的物理定律。天体物理学与观测天文学有关，也与宇宙学有关，宇宙学是研究宇宙大尺度结构和演化的理论。天体物理学家利用物理学和天文学不同分支领域的原理来研究这些系统，包括热力学、力学、电磁学、量子力学、相对论、核与粒子物理学、原子与分子物理学。

大部分天体物理学是建立在利用量子力学和相对论原理的观测天文学的基础上制定理论的。理论天体物理学家使用天体系统行为的分析模型和复杂的计算和数值模型来更好地理解宇宙的起源和演化，并测试不可预测的现象。一般来说，天体行为的理论模型是用天文研究的观测和约束来检验的，模型和观测行为之间的一致(或不一致)是用来改进天体演化模型的。

目前天体物理学的研究课题包括天体和恒星动力学与演化、宇宙的大尺度结构、宇宙学和宇宙的起源与演化、星系形成的模型、黑洞、类星体的物理学和引力波等现象，以及广义相对论模型的含义和检验。

参见天文学;黑洞;星座;宇宙学;星系;星系团;宇宙的起源与演化;宇宙。

进一步的阅读

Chaisson, Eric和Steve McMillan。《今日天文学》第六版。上马鞍河，新泽西州:Addison-Wesley，

2007.

尼尔·科明斯，《发现宇宙》，第八版，新

约克:W. H.弗里曼，2008年。天文学和天体物理学百科全书。CRC出版社，泰勒和弗朗西斯集团。网上。URL:http://eaa.crcpress.com/．2008年10月24日访问。《科学日报》。“天体物理学的消息。”科学日报有限责任公司。URL:http://www.sciencedaily.com/新闻/ space_time /天体物理学。访问时间:10月24日

2008.

《动态宇宙的基本原理:天文学导论》第四版，明尼苏达州圣保罗。:西部出版公司，1991年。

大气层地球周围的一层薄薄的球体，由我们称为空气的气体混合物组成，由重力固定在原地。最丰富的气体是氮气(78%)，其次是氧气(21%)、氩气(0.9%)、二氧化碳(0.036%)，还有少量的氦、氪、氖和氙。大气压(或空气压力)是单位面积上的力(类似于重量)，高于某一点的空气对低于它的任何物体施加的力。大气压导致大气的大部分体积被压缩到地球表面以上3.4英里(5.5公里)处，尽管整个大气有数百公里厚。

大气总是在移动，因为赤道在单位面积上比两极接收到更多的太阳热量。受热的空气膨胀上升到它扩散的地方，然后冷却下沉，逐渐回到赤道。这种全球模式空气循环形式哈德利细胞赤道和中纬度地区的空气混合。类似的循环细胞混合空气在中高纬度，两极和高纬度之间。地球自转的影响改变了这幅简单的大气环流图。的科里奥利效应导致北半球任何自由运动的物体都向右移动，南半球则向左移动。这些效应结合在一起就形成了我们熟悉的信风，东风还有西风带，还有低迷．

的大气分为几层，主要基于垂直温度梯度随高度的显著变化。大气压力和空气密度都随高度均匀地下降，因此不是区分不同高度的有效方法大气层．

在大气较低的36000英尺(11000米)处，即对流层，温度通常逐渐下降，每英里约70华氏度

-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -20 -100 -10 20 30°c I.I.I i, I.I.I i

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温度

G信息基础出版

大气结构显示不同层和温度随高度变化的剖面

(6.4°C / km)，随着地表以上高度的增加。这是因为太阳加热了地表，反过来又加热了对流层的下部。大多数我们熟悉的大气和天气现象都发生在对流层。

对流层上方是一个边界区域，称为对流层顶，标志着向平流层的过渡。平流层继续上升到约31英里(50公里)的高度。底部的平流层包含等温区，温度随高度的增加而保持不变。对流层顶是一般在夏季比冬季海拔高的地区急流所在地。喷射气流是一种狭窄的气流，以高速流动，通常超过每小时115英里(100节)。在大约12.5英里(20公里)以上，等温区让位给平流层上层，那里的温度随着高度的增加而增加，回到近地表31英里(50公里)的温度。平流层的加热是由于臭氧在这个水平吸收紫外线来自太阳的辐射．

的中间层位于平流层之上，延伸31至53英里(50-85公里)。一个被称为平流层顶的等温区域将平流层和中间层分开。在平流层顶以上，中间层的空气温度急剧下降，在中间层顶部达到-130°F(-90°C)的低点。中间层顶将中间层与的热成这是一个温度超过150°F(80°C)的热层。相对较少的氧分子在这个水平吸收太阳能这一地区的温度可能会随着太阳活动的变化而急剧变化。热层继续向上变薄，延伸到距离地表约311英里(500公里)的地方。在这个水平以上，原子与分子分离，能够向外发射，逃脱地球的引力。这个遥远的大气区域有时被称为外逸层。

除了以温度为基础的大气划分之外，还可以根据大气的化学性质和其他性质将其划分为不同的区域。使用这种方案，较低的46.5-62英里(75-100公里)的大气可以被称为均质层它包含一个混合良好的大气，从底部到顶部的气体比例相当均匀。在上面的非均匀球中，密度较大的气体(氧和氮)沉降到底部，而较轻的气体(氢和氦)则上升到较高的高度，导致化学物质随高度的不同而不同。

同质球的上层和非均质层含有大量被称为离子的带电粒子。电离层也被称为电离层，这个区域强烈地影响无线电传输和地球磁场的形成北极光而且南极光．

大气系统中气体的产生、破坏或清除的速率大致相同，尽管有些气体的丰度在逐渐增加或减少，如下所述。土壤细菌和其他生物制剂会从大气中去除氮，而有机物质的腐烂则会将氮释放回大气中。然而，腐烂的有机物质通过与其他物质结合产生氧化物来去除大气中的氧气。动物也通过呼吸从大气中除去氧气，而光合作用将氧气返回到大气中。

水蒸气是大气中极其重要的气体，但它的浓度因地点和时间的不同而有很大的差异(0- 4%)。虽然水蒸气通常是看不见的，但当水分子结合成更大的群体时，它就会以云、雾、冰和雨的形式出现。水以液态或固态的形式构成了降水，并落在地球上，这是水文学的基础周期。水蒸汽也是大气中传热的一个主要因素。一种叫做潜热为当水蒸气变成固态冰或液态水时释放。这是热量的主要来源大气能量，是雷暴、飓风和其他天气现象形成的主要因素。水蒸气也可能在大气调节中发挥长期作用，因为它是一种温室气体，吸收了地球辐射的很大一部分，导致大气变暖。

二氧化碳(C02)，虽然浓度小，是地球大气中另一种非常重要的气体。二氧化碳是在有机物质的衰变过程中产生的，从火山释放气体，森林砍伐，燃烧化石燃料以及牛、白蚁和其他动物的排放物。植物在光合作用中吸收二氧化碳，许多海洋生物用它来制作它们的外壳，由CaC03(碳酸钙)组成。当这些生物(例如，浮游植物)死亡时，它们的壳会沉到海底并被掩埋，从而从大气系统中去除二氧化碳。像水蒸气一样，二氧化碳是温室气体这就困住了一些太阳辐射从地球反射回来，导致大气变暖。因为二氧化碳是由燃烧化石燃料释放出来的，随着人类消耗更多的燃料，二氧化碳在大气中的浓度也在增加。自1958年以来，大气中二氧化碳的浓度增加了15%，足以引起相当大的全球变暖。据估计，到21世纪末，二氧化碳的浓度将再增加35%，进一步加剧全球变暖。

其他气体也会造成温室效应，尤其是甲烷(CH4)、一氧化二氮(N02)和氯氟化碳(氟氯化碳)。甲烷在大气中的浓度不断增加，是由稻田和其他环境中的细菌分解有机物质产生的，白蚁以及牛的胃。由土壤中的微生物产生的二氧化氮浓度每隔几年就会增加1%，尽管它会被大气中的紫外线辐射破坏。氟氯化碳是一种长期存在的温室气体，由于人类活动，其大气浓度不断增加，因此受到广泛关注。氯氟烃像其他温室气体一样吸收热量，还会破坏臭氧，臭氧是保护地球免受有害紫外线辐射的保护毯。氯氟烃被广泛用作制冷剂和喷雾罐中的推进剂。它们的使用在很大程度上已经减少了，但由于它们在大气中的停留时间很长，它们仍然在破坏臭氧，导致全球变暖，并且将继续这样做很多年。

臭氧主要存在于上层大气中，在那里自由氧原子与平流层中的氧分子结合。近年来，臭氧的损失非常显著，甚至导致秋季在北极和南极上空几乎没有臭氧的“臭氧空洞”的形成。目前存在着关于臭氧损失有多少是由氯氟烃生产引起的，有多少可能与臭氧浓度的自然波动有关的争论。

许多其他气体和颗粒物在大气现象中起着重要作用。例如，燃烧化石燃料产生的少量二氧化硫(S02)与水混合形成硫酸，这是酸雨的主要有害成分。酸雨正在杀死许多生物自然湖系统，特别是在美国东北部的地区花岗质它正在全球范围内引发一系列其他环境问题。其他污染物是呼吸问题和环境退化的主要原因，上个世纪大气中颗粒物的大量增加增加了这些大气颗粒的危害和健康影响。

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