天體（astronomical object，亦稱celestial object）是指存在于宇宙空間中的各種物質(zhì)形式，是宇宙空間中各類星體的總稱。根據(jù)天體的形成、演化及性質(zhì)，可將其細(xì)分為恒星、行星、衛(wèi)星、星團(tuán)、星云及星系等。觀測(cè)天體的方法及測(cè)量其距離的手段多種多樣，包括但不限于視星等、三角視差及視向速度法等。

中國(guó)是世界上天文學(xué)發(fā)展最早的國(guó)家之一，早在四千多年前就有可考的文字星象記載。先民們通過(guò)觀察日月等天體變化來(lái)確定時(shí)間、方向和歷法。從古至今，中國(guó)的傳統(tǒng)天象觀測(cè)多應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。司馬遷的《史記·歷書》中記載了以觀測(cè)大火星昏見(jiàn)東方來(lái)確定一年起始的記述。當(dāng)時(shí)的人們產(chǎn)生了“天人感應(yīng)”的觀念，《周易·系辭上》中有云：“天垂象，見(jiàn)吉兇，圣人象之。”意思是說(shuō)天象可以預(yù)測(cè)個(gè)人的吉兇禍福或事件的成敗。歷代統(tǒng)治者對(duì)天文觀測(cè)予以高度重視，并設(shè)立專門機(jī)構(gòu)和官員以司其事。中國(guó)古人留下了世界上最早的關(guān)于太陽(yáng)黑子、彗星、客星（新星或超新星）的記錄。盡管以現(xiàn)代技術(shù)來(lái)看這些記錄的精確度不夠，但在當(dāng)時(shí)已屬難得。其中還不乏精度較高且在科學(xué)高度發(fā)達(dá)的今天仍具有應(yīng)用價(jià)值的記錄。

天體即宇宙空間中的物質(zhì)存在形式，涵蓋了星系、行星、衛(wèi)星、恒星、星云、黑洞、彗星、流星體、星際氣體及星際塵埃等自然物體。這些天體廣泛分布于宇宙的不同區(qū)域，借助紅外、紫外及X射線等觀測(cè)手段，人類得以對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)與研究。

史前時(shí)代

在史前時(shí)代（自人類出現(xiàn)至公元前4000年奴隸制產(chǎn)生前的原始社會(huì)時(shí)期），由于光污染較少，人們能夠觀測(cè)到極為暗淡的星光，包括部分深空天體。其中，銀河星系作為最顯著的深空天體之一，在當(dāng)時(shí)并未被計(jì)入。同樣，由“北斗七星”中大部分恒星組成的大熊座星團(tuán)也未被考慮在內(nèi)。然而，一些明亮的星團(tuán)，如金牛座中的昴星團(tuán)（M45）和畢星團(tuán)，早在有記載的歷史之前便已被人們所熟知。

古代天文學(xué)家的觀測(cè)

• Aristotle（亞里斯多德）：約在公元前325年，對(duì)疏散星團(tuán)M41進(jìn)行了觀測(cè)記錄，該星團(tuán)成為古代觀測(cè)記錄中的最暗天體。同時(shí)，他可能也觀測(cè)到了天鵝座的M39。
• Aglaonice（阿格萊奧妮絲）：被譽(yù)為古希臘首位女天文學(xué)家，她能夠預(yù)測(cè)月食的時(shí)間和大致區(qū)域，顯示了其卓越的天文觀測(cè)能力。
• Hipparchus（伊巴谷）：著名希臘天文學(xué)家，于公元前146年至127年在Rhodes進(jìn)行觀測(cè)，并編制了首份星表。他在公元前134年觀測(cè)到天蝎座出現(xiàn)的“新星”，這一事件可能促使他編制了星表。
• Ptolemy（托勒密）：在其于公元127-151年編寫的《天文學(xué)大成》（Almagest）中，列出了7個(gè)天體，其中部分天體繼承自Hipparchus的觀測(cè)成果。

望遠(yuǎn)鏡的引入與深空天體的發(fā)現(xiàn)

• Galileo（伽利略）：1609年，伽利略將望遠(yuǎn)鏡引入天文學(xué)領(lǐng)域，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)鬼星團(tuán)（M44）實(shí)為星團(tuán)而非星云。
• Nicholas-Claude Fabri de Peiresc（佩雷斯克）：于1610年發(fā)現(xiàn)了首個(gè)真正的星云——獵戶星云M42，這也是首個(gè)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的深空天體。
• Giovanni Battista Hodierna（喬瓦尼·巴蒂斯塔·霍迪爾納）：編寫了包含40個(gè)條目的星表，其中19個(gè)為真正的云霧狀天體，該星表于1654年在Palermo發(fā)表。

梅西耶星表與深空天體的系統(tǒng)化研究

• Charles Messier（梅西耶）：1764年，Messier發(fā)現(xiàn)了M3，這是首個(gè)由他首先發(fā)現(xiàn)的深空天體。此后十多年間，他獨(dú)自尋找星團(tuán)和云霧狀天體，共發(fā)現(xiàn)27個(gè)真正的深空天體。至1781年，他又發(fā)現(xiàn)了另外18個(gè)云霧狀天體，使得他首先發(fā)現(xiàn)的天體總數(shù)達(dá)到43個(gè)。包括1764年發(fā)表的梅西耶星表，收錄了103個(gè)天體，為深空天體的研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

赫歇耳家族的大規(guī)模觀測(cè)

• William Herschel（威廉·赫歇耳）：德-英天文學(xué)家，因在1781年發(fā)現(xiàn)海王星而逐漸聲名鵲起。他利用巨型望遠(yuǎn)鏡在英國(guó)可見(jiàn)的天區(qū)內(nèi)展開(kāi)了大規(guī)模搜索，并分三步發(fā)表了包含2500多個(gè)天體的星表，其中大部分為真正的深空天體。
• Caroline Herschel（卡羅琳·赫歇耳）：William Herschel的妹妹，也是一位熱情的觀測(cè)者。她發(fā)現(xiàn)了Herschel星表中的許多星團(tuán)和星云，并獨(dú)立重新發(fā)現(xiàn)了M110和M48等天體。
• John Herschel（約翰·赫歇耳）：繼承了父親William Herschel的工作，在1833年出版的星表中增加了525個(gè)新條目（北天天體）。1834年，他抵達(dá)南非好望角，著重研究南天星空，并將觀測(cè)到的南天云霧狀天體編寫成了一份包括1713個(gè)條目的星表，于1847年發(fā)表。

近現(xiàn)代的天文發(fā)現(xiàn)

• William Huggins（威廉·哈金斯）：于1860年代利用光譜分析術(shù)證實(shí)了某些星云實(shí)為氣體云而非恒星，奠定了天體物質(zhì)光譜分析的基礎(chǔ)。
• Edwin Hubble（愛(ài)德溫·哈勃）：在1920年代利用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星系，發(fā)現(xiàn)星系實(shí)為類似于銀河系的獨(dú)立天體，將宇宙視為由無(wú)數(shù)個(gè)星系組成的“島宇宙”。
• 詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡：2021年12月25日發(fā)射升空，并于2022年7月12日正式公布了其拍攝的一批宇宙全彩色照片，包括船底座星云、南環(huán)星云等。2023年1月，該望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞恒星運(yùn)行的系外行星LHS 475 b。

太陽(yáng)

太陽(yáng)是位于太陽(yáng)系中心的恒星，占據(jù)太陽(yáng)系總質(zhì)量的約99.86%，是距離地球最近的星體。太陽(yáng)以電磁波的形式向宇宙空間放射能量，到達(dá)地球的太陽(yáng)輻射約占太陽(yáng)輻射總量的二十二億分之一。太陽(yáng)的壽命從誕生到成長(zhǎng)、衰老再到消逝，已存在約45億年。

天體

行星

太陽(yáng)系共有八大行星，按離太陽(yáng)的距離從近到遠(yuǎn)依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。根據(jù)2006年國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《行星的定義》，行星需滿足在環(huán)繞太陽(yáng)的軌道上運(yùn)行、具有足夠質(zhì)量以克服剛體應(yīng)力達(dá)到流體靜力平衡的形狀（近于球體）以及清空其軌道附近的近鄰天體等條件。

衛(wèi)星

太陽(yáng)系中最大的天然衛(wèi)星包括地球的衛(wèi)星（月球）、木星的伽利略衛(wèi)星（木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四）、土星的衛(wèi)星泰坦以及海王星的衛(wèi)星海衛(wèi)一。多數(shù)衛(wèi)星呈三軸橢球狀，主要受其主行星的引力作用而繞主行星轉(zhuǎn)動(dòng)。人造地球衛(wèi)星則指環(huán)繞地球飛行并在空間軌道運(yùn)行一圈以上的無(wú)人航天器。

小行星與矮行星

• 小行星：圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的小型石質(zhì)天體，直徑通常在10米至1000公里之間，主要指內(nèi)太陽(yáng)系（木星軌道以內(nèi)）的小天體。
• 矮行星：體積介于行星和小行星之間，圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，質(zhì)量足以克服固體引力以達(dá)到流體靜力平衡（近于圓球）形狀，但未清空所在軌道上的其他天體，同時(shí)不是衛(wèi)星。

彗星與流星體

• 彗星：太陽(yáng)系中的一類小天體，由彗頭和彗尾組成。彗頭包括彗核、彗發(fā)和彗云三部分，彗尾則包括塵埃尾和離子尾兩部分。主要成分為水，其次是二氧化碳。
• 流星體：太陽(yáng)系中運(yùn)行于行星際空間中的碎小天體。當(dāng)流星體與地球相遇時(shí)，會(huì)以高速?zèng)_向地球，在大氣中燃燒而形成流星。

行星際介質(zhì)

行星際介質(zhì)由充滿太陽(yáng)系的質(zhì)量和能量組成，包括行星際塵埃、宇宙射線和來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)的熱等離子體。其溫度和密度隨與太陽(yáng)距離的變化而變化，是波動(dòng)的，并會(huì)受到磁場(chǎng)和日冕物質(zhì)拋射等現(xiàn)象的影響。

銀河系中的恒星與恒星集團(tuán)

變星與雙星

• 變星：亮度與電磁輻射不穩(wěn)定的恒星，經(jīng)常變化并伴隨著其他物理變化。
• 雙星：由兩顆恒星組成的天體系統(tǒng)，相對(duì)于其他恒星來(lái)說(shuō)位置非常靠近。雙星及其原行星盤通常從同一個(gè)巨大的旋轉(zhuǎn)星云中凝聚而成。

聚星與星團(tuán)

• 聚星：由三顆至大約十顆恒星組成的天體系統(tǒng)，在彼此引力作用下運(yùn)動(dòng)。
• 星團(tuán)：恒星數(shù)目超過(guò)10顆以上且相互之間存在物理聯(lián)系（引力作用）的星群。根據(jù)恒星之間的距離和結(jié)構(gòu)關(guān)系，星團(tuán)可分為疏散星團(tuán)和球狀星團(tuán)。

星云與星際介質(zhì)

• 星云：包含了除行星和彗星外的幾乎所有延展型天體。有時(shí)也將星系、各種星團(tuán)及宇宙空間中各種類型的塵埃和氣體稱為星云。
• 星際介質(zhì)：又稱星際物質(zhì)，是恒星之間含有大量彌漫氣體云和微小固態(tài)粒子的區(qū)域。包含大量真空以及種類繁多的原子、分子和塵埃。

河外星系與宇宙演化物

河外星系

河外星系指位于銀河系之外的恒星系統(tǒng)和星系系統(tǒng)，如雙星系、多重星系、星系團(tuán)和超星系團(tuán)等。

宇宙演化物

• 脈沖星：高度磁化的旋轉(zhuǎn)致密星，通常是中子星。由于密度大且具有短而規(guī)則的旋轉(zhuǎn)周期，產(chǎn)生非常精確的脈沖間隔。
• 中子星：恒星演化到末期引發(fā)超新星爆炸后可能形成的少數(shù)終點(diǎn)之一。介于白矮星和黑洞之間。
• 黑洞：廣義相對(duì)論所預(yù)言的時(shí)空曲率大于光速的天體。具有封閉的視界，外來(lái)物質(zhì)和輻射可進(jìn)入但視界內(nèi)物質(zhì)不能跑出。
• 類星體：宇宙中發(fā)光最強(qiáng)的活動(dòng)星系核，其巨大能量來(lái)自中心超大質(zhì)量黑洞吸積周圍物質(zhì)所釋放的引力能。
• γ射線暴：來(lái)自天空中某一方向的伽瑪射線強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)突然增強(qiáng)隨后又迅速減弱的現(xiàn)象。持續(xù)時(shí)間在0.1-1000秒之間，輻射主要集中在0.1-100 MeV能段。

天體觀測(cè)與測(cè)量

星等與坐標(biāo)

• 視星等：表示天體明暗程度的天文學(xué)指標(biāo)。按習(xí)慣規(guī)定，1等星比6等星亮100倍。
• 絕對(duì)星等：為比較恒星亮度的真實(shí)差異而規(guī)定在10pc（10秒差距）距離處比較的天體亮度。反映了天體的光度。
• 天球坐標(biāo)系：包括地平坐標(biāo)系、赤道坐標(biāo)系和黃道坐標(biāo)系等，用于描述天體在天球上的位置。

距離測(cè)量與質(zhì)量測(cè)定

• 距離測(cè)量：地球上的觀測(cè)者至天體的空間距離測(cè)量方法因天體類型而異。太陽(yáng)系內(nèi)天體可用三角測(cè)量法或向天體發(fā)射無(wú)線電脈沖/激光并接收回波的方法測(cè)定距離。太陽(yáng)系外較近天體可用三角視差法測(cè)定距離，更遠(yuǎn)的天體則需用其他方法間接測(cè)定。
• 質(zhì)量測(cè)定：天體的質(zhì)量通過(guò)已知數(shù)據(jù)（如距離、公轉(zhuǎn)周期等）和公式計(jì)算得出。牛頓的萬(wàn)有引力定律為計(jì)算天體質(zhì)量提供了可能性。對(duì)于恒星，可通過(guò)觀測(cè)和計(jì)算得到其光度，并利用質(zhì)光關(guān)系求出質(zhì)量。

密度測(cè)定與軌道測(cè)定

• 密度測(cè)定：應(yīng)用萬(wàn)有引力定律測(cè)出天體質(zhì)量后，結(jié)合天體半徑或直徑可求出其密度。
• 軌道測(cè)定：拉普拉斯、奧伯斯和高斯等人發(fā)表了軌道計(jì)算的分析方法。原則上這些方法都可用于人造衛(wèi)星的軌道計(jì)算，但考慮到人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，發(fā)展了一些新方法。

形狀理論

天體被視為不可壓縮的流體，研究者通過(guò)力學(xué)分析和數(shù)學(xué)模型探討天體在不同密度分布下的自轉(zhuǎn)平衡形態(tài)及其穩(wěn)定性。地球的形狀理論研究最為深入，建立了旋轉(zhuǎn)橢球體、三軸橢球體等模型。

自轉(zhuǎn)理論

自轉(zhuǎn)是天體繞自身軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。自轉(zhuǎn)方向、速率和軸線穩(wěn)定性對(duì)天體的形態(tài)及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程有重要影響。地球的自轉(zhuǎn)理論研究較為詳細(xì)，包括地極移動(dòng)、自轉(zhuǎn)軸在空間取向的變化和自轉(zhuǎn)速率的變化等。

相互影響

天體的自轉(zhuǎn)和形狀相互聯(lián)系。自轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力改變天體形狀，同時(shí)天體形狀的不均勻分布也可影響其自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這方面的研究涉及天體內(nèi)部物質(zhì)分布、自由液面和自由物面等動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。