論天文探索的未來發(fā)展之路

王澤洲 湖南廣益實驗中學

引言：

眾所周知，天文探索屬于科學研究中的重要組成部分，看似離我們很遙遠，實則與生活息息相關。天文學不僅影響了人類文明的進步，還對自然科學理論的形成和發(fā)展產(chǎn)生了推動作用，打破了人們思想和觀念上的局限性，驗證了“日心說”理論，對未來社會的建設也存在實際意義。

1 天文學概述

簡單來講，天文學即是探索宇宙天體運動規(guī)律、本質(zhì)特點和結(jié)構(gòu)類型的過程，在人類文明史上起到了至關重要的作用。實際方法為利用設備采集天體反饋到地球上的信息，從而總結(jié)出其狀態(tài)、方位和軌跡。

天文學中涉及到的效應有很多種，例如多普勒效應、光的紅移現(xiàn)象、軌道效應、冉紹爾效應等。本文就多普勒效應和紅移現(xiàn)象進行簡要分析。

其一，多普勒效應。舉個例子，當我們靠近汽車時，聽到鳴笛聲音很大，音調(diào)很高；當我們遠離汽車時，聽到的鳴笛聲音很小，音調(diào)很低。這屬于聲波的多普勒效應，而光波也存在著同樣的變化原理，即是頻率會隨著觀測距離改變。在多普勒效應的影響下，很多天文學難題都得到了解決，研究人員可以通過其研究天地運動，判斷太陽黑子等宇宙活動的規(guī)律，掌握“雙星系統(tǒng)”的特點……

其二，紅移現(xiàn)象。紅移即是光波在其他因素的影響下朝紅端移動的過程，隨之將會出現(xiàn)頻率降低、波長變長的情況。換言之，人們在觀測星體時，見到的電磁波會出現(xiàn)紅移，其本質(zhì)上屬于多普勒效應的范疇，所以也稱之為多普勒紅移。

2 天文探索的未來發(fā)展之路

隨著新時期經(jīng)濟水平與科學技術的發(fā)展，各種天文觀測設備也呈現(xiàn)出了創(chuàng)新性和智能性的變化趨勢，在很多不同中望遠鏡的作用之下，宇宙離我們已經(jīng)越來越近，甚至還有些望遠鏡被送到太空用于天文學現(xiàn)象的觀測。傳統(tǒng)觀測方法主要利用光學，現(xiàn)階段已經(jīng)融入了紅外、紫外以及多種電磁射線，為天文學的發(fā)展提供了有利條件。

從國際的角度來講，近代的天文學研究已經(jīng)形成了五次飛躍。最早的一次存在于文藝復興時期，由伽利略研究的可以觀測星空的高倍望遠鏡，為后期人民探索宇宙埋下了伏筆。而后，美國于1931年探測到了太空射向地球的輻射，為可見光觀測奠定了基礎。1987年，中微子信號被發(fā)現(xiàn)，生成了相關的天文學，推動了觀測的進一步發(fā)展。2016年，美國通過探測裝置獲取到了引力波。進入到二十一世紀后，科學水平的提高更是對天文學起到了助推作用，預示著天文探測將邁入一個全新的時代。

從國內(nèi)的角度來講，我國起步較晚，但是發(fā)展較為迅速，從1978年的高空氣球觀測天體到二十一世紀的航天工程，可稱得上是跨越性發(fā)展。2001年，我國發(fā)射的神舟二號飛船上首次搭載了探測設備，而嫦娥號的登月成功也預示著我國天文學研究邁上了新的臺階。2015年，我國發(fā)射了觀測衛(wèi)星，而下一步的遠大目標是在宇宙中建立空間站，供研究人員使用和探測。該計劃預期在兩年之后施行，在國際科研人士的幫助下建立成能搭載各種觀測器及大型高倍望遠鏡等設備的空間站。γ射線暴在天文學領域?qū)儆趧×业幕顒樱F(xiàn)階段對其研究還局限于位置、能量大小、運動時間等方面，所以我國將投入POLAR探測設備將射線暴中的偏振和磁場情況作為主要檢測方向，解開天文學的謎團?，F(xiàn)階段，我國的天文學機構(gòu)主要設置在中科院以及基層單位，各重點高校也開始重視天文學知識的滲透，設立了研究基地。我國天文臺的研究內(nèi)容主要是空間探測和月球觀測，其中的一項計劃是探月工程，對于射電、地質(zhì)、遙感和天體等也有所涉及。南京的天文臺主要作用是支持我國的天文學研究，對于各種粒子的觀測以及技術研究都做出了貢獻。

除此之外，隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，天文學研究也獲得了創(chuàng)新的契機。由于觀測的數(shù)據(jù)較為龐大，無論是整理、記錄還是運算上都存在著難度，研究人員可以在計算機系統(tǒng)的輔助下實現(xiàn)大數(shù)據(jù)整合運算，使先進技術與天文探索相融合，將海量數(shù)據(jù)簡單處理，避免其中出現(xiàn)誤差。試想一下，若科研者們觀測到的數(shù)據(jù)不同，使用的設備不同，歸屬的機構(gòu)不同，如何實現(xiàn)信息的共享利用？大數(shù)據(jù)打破了這兩種局限，由此研發(fā)的FITS系統(tǒng)能將數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一化處理，文本內(nèi)容也盡量簡潔明了，一目了然，而且相互之間的轉(zhuǎn)換只需要簡單的操作，促進了天文學的發(fā)展。傳統(tǒng)研究中，很多遺留下的數(shù)據(jù)由于運算手段和技術還不夠成熟，所以還未經(jīng)處理或者處理的不夠準確，計算機數(shù)據(jù)庫能將從前的信息數(shù)據(jù)重新整合、錄入并得出結(jié)果，驗證從前理論的真實性，有利于提高研究效率，減少運算偏差。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)還將作為信息的儲存庫，用其強大的功能儲存數(shù)據(jù)，便于后期的采集和研究?，F(xiàn)階段的計算機職能應對小型數(shù)據(jù)，想要實現(xiàn)滿足天文學的海量數(shù)據(jù)運算還需要一定的發(fā)展歷程。

3 結(jié)論

總而言之，天文學涉及的領域眾多，能對我們的學習起到積極影響。隨著時代的發(fā)展，天文學也逐漸介入了大數(shù)據(jù)技術，海量數(shù)據(jù)的整合和處理也成了當前天文學研究中的重點內(nèi)容，為了使數(shù)據(jù)資源得到共享和利用，研究人員也在不斷開發(fā)新系統(tǒng)。我們也要努力學習，爭取為天文學的發(fā)展貢獻出自己的一份力量。