行星科学与深空探测（二）--行星科学研究的国际现状和发展趋势

根据太阳系行星物质的主要性态和大小,人们通常将其分成行星（包括类地行星和类木行星）、卫星、小行星、彗星和流星体。类地行星包括水星、金星、地球和火星;类木行星包括木星、土星、天王星和海王星;质量较大的小行星和卫星的内部结构与类地行星相似,质量较小的小行星和卫星以及流星体主要由岩石和金属组成;彗星是含有太阳系形成时期物质且没有经过太多物理和化学演化的冰态小天体。     

远在天边和近在眼前的天文学前沿--高红移星系和太阳系外行星

介绍了目前人类在探索遥远和近邻宇宙这两个前沿方向上的一些进展，主要涉及高红移星系，包括作为活动星系核的类星体和太阳系外行星的发现情况、研究方法、科学意义以及未来的计划和展望。     

太阳系外行星探测方法及统计特征

太阳系外行星的探测和研究在过去十几年取得了重大进展,仅2007年就发现62颗太阳系外行星,随着行星物理学、天体生物学等学科的兴起,必将掀起对太阳系外行星研究的一次浪潮.简要回顾了太阳系外行星研究的发展历史,介绍了探测太阳系外行星的主要方法和手段,并对方法本身的特点展开分析论述,列出了各种方法应用的最新进展.对已发现的270多颗太阳系外行星进行了统计分析,得出了一些预见性的结论.     

太阳系外行星探测研究进展

太阳系外行星作为研究恒星演化重要的天体和探索生命起源的基础,多年来一直是天文学前沿研究的热点之一,目前已发展出近10种系外行星的探测方法.随着天文观测设备探测精度越来越高,自1992年至今,已发现4 000余颗系外行星.近几年天基天文观测手段日趋成熟,探测系外行星的精度与效率得到了极大提高,并带动着更多地基系外行星探测...     

天文学研究发展趋势分析--恒星与恒星系统

对在1981-2000年世界上所发表的和中国学者所发表的有关恒星与恒星系统的论文作统计发现：此期间世界上这一领域的发展较平稳，而我国的发展快速．这反映了改革开放后，我国基础学科研究大有进展．从各分支所占的比重和发展来看，我国在恒星与恒星系统的研究与世界同期有几乎相同的分布，因此总体上我国在这一领域的发展基本正常．当然有些分支发展较快，如有关超新星及其遗迹、星际介质和恒星形成区、化学丰度的研究等，这和一些较强的研究团组形成有关；在双星研究方面，我国则与世界发展一致，双星研究始终是恒星研究领域的重点；而在世界范围内较突出的关于银河系的研究，在我国却相对较弱．恒星和恒星系统这一研究领域20年的论文数统计显示，我国学者所发表的论文只占世界总论文数的1．3％，虽然在最后5年有大幅上升，但也只占2．0％，这与我国IAU会员数所占比例相比是偏少的．就世界整体而言，恒星领域的研究进展与整个天文学领域相比是较慢的，显然这与一批能做深空探测和高能波段观测的设备投入有关．因此，除了对恒星及恒星系统领域作统计分析外，对整个天文学领域各大分支作分析可能对制定今后我国天文学发展计划更有利。     

地外生命搜索和太阳系外的行星的发现

阐述地外生命搜索的意义，手段和现状，地外生命搜索的SETI计划及其发展，并着重介绍太阳系外的行星系统的发现，它的目的，成果以及未来。太阳系外的行星系统的发展是当代天文学最时髦的，也将是未来21世纪成果最丰富的研究领域之一，从1992年第一个确认了脉冲星PSR 1257＋12的行星系统以来，1995年确认主序星51Peg有一颗行星，至2001年5月，已经发现了60个太阳系外的行星系统，太阳系外的行星系统的发现与地外生命搜索研究是密不可分的，新的发现也提出了很多新的谜，这项研究近10年来发展很快，它的研究也促进了航天学，宇宙化学，天文生物学乃至哲学等其他学科的发展。     

系外类地行星的内部结构及大气成分研究进展

系外类地行星是目前搜寻地外生命的主要目标.随着观测仪器的发展,现在已经能探测到低于10个地球质量的系外行星.该文简要回顾了系外类地行星的形成与演化,介绍了当前研究它们内部结构的模型和方法,以及由此得出的类地行星质量-半径关系.同时,对应不同的行星初始物质成分,讨论了各种可能的大气结构.最后介绍了未来的空间任务在相关方面的工作.     

太阳系外行星系统轨道参数的统计研究

自1995年第一颗类太阳恒星周围的系外行星发现以来,随着已发现的系外行星数目的增多,对系外行星性质的统计分析变得重要和有意义。截至2011年6月9日,共发现系外行星555颗。以这些系外行星的轨道参数为依据,对系外行星的性质进行统计分析,得出了一些有意义的结论。同时简要介绍现有的行星形成与演化模型并依据得出的行星统计性质对其进行检验,这对于系外行星的进一步探测具有一定的指导作用。     

银河系厚盘恒星的年龄-金属度关系

对太阳邻域内银河系盘星、特别是厚盘恒星年龄-金属度关系的研究进展作了较为详细的回顾和评述；说明目前对盘星是否确实存在年龄-金属度关系还存在争议，而厚盘恒星可能存在这种关系。同时指出，要得出明晰的结论，在观测资料的基础上取得合理的恒星样本至关重要。     

太阳系外行星系统构型的形成与动力学

自从Maryor和Queloz于1995年在51Pegb周围发现了第1颗主序恒星系统内的行星以来,人类已经利用越来越精密的探测方法获得了更多的太阳系外行星系统的信息.截至2010年3月,人类已经探测到了431颗太阳系外行星,其中包含了45个多行星系统.从统计结果来看,系外行星系统的构型以及行星的特点与太阳系存在很多差异.研究这些系统的形成过程可以对太阳系的形成有更深刻的理解,并将推进行星系统形成理论的发展.     

Disc–Planet Interactions: Migration and Resonances in Extrasolar Planetary Systems

We consider orbital resonances in multiplanet systems. These are expected to arise during or just after formation in a gaseous disc. Disc–planet interaction naturally produces orbital migration and circularization through the action of tidal torques which in turn may lead to an orbital resonance. The mass and angular momentum content of the disc is likely to be comparable to that in the planets so that it is essential to fully incorporate the disc in the analysis.We study the orbital evolution of two planets locked in 2:1 commensurability through migration tidally induced by the disc using both analytic methods and numerical hydrodynamic simulations. The planets are assumed to orbit in an inner cavity containing at most only a small amount of disc material. Results are found to be sensitive to initial surface density profile, planet masses and disc parameters. The evolution may range between attaining and subsequently maintaining a resonance lock with two angles librating to divergent migration with no commensurability formed. In the former case eccentricities increase monotonically with time while the system undergoes inward migration. If the migration is halted by loss of the disc leaving the planets in a final configuration, there is likely to be a low probability of seeing resonant planets at small radii as well as a sensitive dependence on past history.We have also considered a multiplanet system in secular apsidal resonance. We consider the system as being in just one secular normal mode and include the effects of a gaseous disc. It is suggested that a normal mode may be selected by adding in some weak dissipative process in the disc and that it may remain, involving only the planets, when the disc is slowly removed.     

The Martian Nonhydrostatic Components of Moment-of-Inertia

The author puts forward the proposal in this paper that all the terrestrial planets (Venus, the Earth, and Mars) as well as the Moon deviate from hydrostatic equilibrium to some degree. The Earth's level of deviation of these four celestial bodies is minimum, and that of Mars is maximum. Moreover, the author estimates Martian nonhydrostatic components of the principal moments-of-inertia using five models for the interior of Mars. Comparison with other terrestrial planets shows that setting the range of mean moment-of-inertia ratio, I/MR², in 0.345 ~ 0.355for Mars is reasonable. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

三点相关函数研究进展

三点相关函数或傅里叶空间的重谱(bispectrum)是研究由引力不稳定性演化产生的大尺度结构非高斯性质的最低阶统计量。介绍了相关函数的基本理论知识;结合观测和数值模拟的测量结果,以及暗晕模型预言的三点相关函数,阐述了三点相关函数及其傅里叶变换的重谱的研究进展。     

引力波和引力波望远镜的发展

简要回顾了广义相对论中相关的引力波理论，讨论了对引力波进行探测的重要意义和几种可能的途径；系统介绍了近50年来国际上对引力波进行探测的主要活动，以及当前几个具有代表性的引力波望远镜工程的进展。     

Analysis of Extra-Solar Planetary Transits Using Tools from Eclipsing Binaries

Analytical formulae for the computation of the photometric elements of extra-solar planetary transits are presented. They were initially derived for the study of well-detached eclipsing binaries and are valid for any degree of limb darkening and type of transit as well as for eccentric orbits. The only assumption is that the projections of the star and the planet on the plane of the sky are well represented by circular discs. The procedure to get valid ranges for the involved parameters, as well as to make precise estimations of initial parameters, using the analytical nature of the equations is given together with some discussion on their practical application. Examples are shown for OGLE-TR-113, representative of a light curve obtained with ground-based telescopes, and HD 209458 with a precise light curve obtained with the Hubble Space Telescope.     

星系金属丰度的研究进展(Ⅰ):定标方法

金属丰度是表征星系特征的重要参量,对于理解星系的形成与演化具有重要意义。随着观测设备的不断完善与发展,已经获得越来越多的星系(包括近邻星系、中等红移及高红移星系)金属丰度的观测资料。在光致电离模型方面也取得了很大进展．这些对于理解星系中金属及恒星成分的累积历史有非常重要的作用。有多种方法可以用来估计星系的金属丰度(主要是星际介质中气相的O丰度),介绍和评述了估计星系的O丰度的多种方法,包括电子温度的方法、R23方法以及其他一些“强线”比值的方法,并给出了相应的解析公式,同时介绍了电离星云的物理本质及由光致电离模型估计星系金属丰度的方法,还给出了估计星系的C和N元素丰度的方法。     

太阳磁场理论外推研究进展

太阳磁场是研究太阳物理的关键。目前对太阳磁场的精确测量只限于光球层。对日冕磁场结构的了解,则多是以观测的光球磁场作为边界条件,在某种理论模型下进行外推。势场模型、线性无力场模型和非线性无力场模型是无力场假设下的三种理论外推模型。文章介绍了太阳磁场理论外推的基本方法和最新进展,和对三种模型中使用较多的外推方法,列举了它们在天文研究中的一些应用,同时也简略讨论了外推方法中存在的一些问题。     

太阳发电机理论研究进展

太阳发电机理论主要解释太阳磁场的起源和演化，是太阳物理中最基本、最重要的问题之一．对它的研究不仅具有重要的科学价值，而且对空间天气的预测和空间技术的发展有一定的影响．随着日震学的发展，该理论也得到了很大改进。从相关观测入手，综述了发电机理论需解释的观测事实，以及为发电机理论提供约束的太阳内部动力学结构；介绍了基本理论和近来的主流模型，并指出尚待解决的问题和进一步的努力方向。     

星系形态分类的研究进展

传统的哈勃星系形态分类法可以很好地对近邻的亮星系进行分类,但对低面亮度星系、矮椭球星系、矮旋涡星系以及高红移星系等都已无能为力。德沃古勒分类系统、叶凯士分类系统和范登伯分类系统是在哈勃分类法的基础上进行了发展和细化,利用光的中心聚集度或光度级等作为星系形态分类的参数。模型化分类系统试图定量地测量星系形态参数,但需要假定星系面亮度分布满足一定的形式,如r~(1/4)律、指数律等。最近几年,又有一些学者提出了非模型化分类系统,给出了若干个可以直接测量星系形态的结构参数,如:聚集度指数C、非对称指数A、簇聚指数S、基尼系数G及矩指数M_(20)。这些参数可以反映星系的形成历史、恒星形成、与其他星系的相互作用、已经发生或正在进行的并合活动等。它们不仅可以有效地给出近邻星系的分类特性,还能用于测量高红移星系的形态。该文介绍了不同的星系形态分类方法,比较了各类方法的优点和不足。在此基础上,最后介绍了基于非模型化分类系统的星系形态分类的研究进展。