天文学专业介绍

（一）学科概况

天文学有着同人类文明一样久远的历史，至今已发展为研究宇宙中天体的起源、运动、性质、组成、分布和演化规律的现代科学。天文学和数学、物理学、化学、生物学、地理学等一样，是一门自然科学的基础学科。

从农耕社会开始，人们就关注天象，制定历法，开始了天文学的研究。16世纪哥白尼日心说的提出，动摇了地心说长达上千年的统治地位，引发了自然科学的第一次革命。17世纪伴随着天文望远镜的发明和航海发展的需求，天文观测精度日益提高，导致了开普勒行星运动三定律的发现和牛顿万有引力定律的提出。19世纪物理学的发展以及照相术、分光计和光度计的发明，使得天文学家可以获得天体的物理性质而开始了天体物理学的研究。

20世纪初量子力学和相对论的诞生，一方面获得了天文学的观测支持，另一方面也对现代天文学的各个分支领域产生了革命性的深远影响，特别是促进了天体物理理论的发展，如恒星结构和演化理论等。大型光学望远镜和射电望远镜的使用，空间天文技术的发展，以及计算机技术的应用，使人类对宇宙的认识能力获得了极大的提升，天文学家得以在整个电磁波段越来越精细地研究天体，探索宇宙不同层次天体的起源和演化。

20世纪最重大的发现之一是宇宙并非静态，而是处于膨胀之中，这意味着宇宙存在起源与演化。本世纪以来，暗物质、暗能量、黑洞和引力波等已经不仅是天文学的研究前沿，也成为物理学的研究热点。不仅如此，天文学家还致力于太阳系外文明的搜索，并已发现了一大批系外行星，由此导致了天体生物学的逐渐兴起。

天文学的成就是自然科学、人类文化和文明的重要组成部分。先进的天文探测技术和天文仪器发展带来的技术进步，以及天文学的研究成果，广泛应用于地球科学、导航定位、航空航天、深空探测等领域，因此天文学研究对于国家经济建设和国家安全都有重要的作用。

我国是伟大的文明古国，其丰富的古天象记录迄今仍有助于现代天文学的研究。20世纪初，我国开始了现代天文学的研究。新中国成立后，中国科学院和高等院校陆续规划建成了一批天文台和天文院系，形成了我国天文学研究的整体框架。改革开放以来，随着我国国力的增强，对天文学的投入持续加大，国际学术合作与交流迅速增加，我国天文学进入了快速发展的黄金时代。

（二）学科内涵

1.研究对象

天文学是研究宇宙中各种天体的起源、运动、性质、组成、分布和演化规律的科学。研究对象包括太阳和太阳系、银河系及河外星系、直至宇宙整体。天文学所面对的基本问题是：宇宙如何诞生，如何演化到目前的状态，宇宙的归宿是什么，星系如何形成和演化，恒星如何形成和演化，行星和行星系统如何形成和演化，宇宙中地球之外还有无生命，哪些物理过程导致天体的剧烈活动等。

围绕天文学的基本问题，当前研究重点是：（1）在星系和宇宙尺度上，研究星系中央大质量黑洞的形成、物质吸积、喷流和外流物理过程，研究各类星系和星系集团的空间分布、形态结构、物理性质、化学组成、活动特征和产能机理，研究宇宙中其他成分（如暗能量、暗物质、微波背景辐射、星系际介质等）的空间分布和物理本质，并进而研究星系以至整个可观测宇宙的起源和演化历史，探索影响宇宙和星系起源和演化的物理规律；（2）在恒星、行星结构层次以及围绕银河系和本星系群研究的近场宇宙学领域，研究银河系的结构、子结构和形成历史，大质量恒星的形成机制，黑洞、中子星、白矮星等致密天体系统的形成、演化及其相关的多信使爆发现象，极端贫金属星的搜寻和性质，系外行星系统的搜寻、性质、形成和演化，系外生命存在的可能性和探测；（3）在太阳物理方面，主要研究日震学和太阳发电机机理，太阳大气的结构形成、动力学及磁活动，太阳耀斑和日冕物质抛射等爆发活动及其对日地空间环境的影响；（4）在行星科学和深空探测方面，主要研究行星及其卫星系统、矮行星和太阳系小天体的轨道分布、理化特性、地质构造及其起源和演化，探测月球、火星、小行星和彗星等太阳系天体精细特性和物质组成，近地小行星撞击危害的风险评估；（5）在天体测量和天体力学方面，天体测量主要研究微角秒精度多波段时空参考架的建立及其相互连接，以及高精度天体测量在天文学（如银河系结构和动力学）研究中的应用；天体力学主要研究行星系统（太阳系小行星带、柯伊伯带天体、太阳系外行星系统等）以及人造航天器的动力学规律。

2.理论和知识基础

具有扎实的数学、物理基础知识以及较高的外语水平和熟练应用计算机的能力，其中数学和物理知识包括高等数学、数理方法、普通物理、理论力学、量子力学、热力学统计物理、电动力学等。

3.研究方法

天文学的研究首先要通过观测获得天体（从整个宇宙到小天体）的各种信息及变化规律，然后通过现有的理论给出合理的解释，并根据新的观测特征完善现有的理论或提出新的理论或假说，例如暗能量和暗物质的提出。

（三）学科范围

天文学包含天体物理学、天体测量学、天体力学和天文技术与方法4个二级学科。

1.天体物理学是目前天文学的主要研究领域，它应用物理学的理论、方法和技术，研究宇宙各层次天体的起源、形态、结构、物理状态、化学组成和演化规律。天体物理学根据所研究的宇宙不同层次，可分为行星物理学、太阳物理学、恒星物理学、星系物理学、宇宙学等分支学科。根据研究手段可分为实测天体物理、理论天体物理和计算天体物理等。根据观测的不同手段，又可分为射电、红外、光学、紫外、高能（X射线、γ射线）等不同电磁波段，中微子、宇宙线、引力波等多种宇宙信使，地面到空间等多个观测层级的天体物理学分支。此外还有等离子天体物理、核天体物理、相对论天体物理、天体化学、天体生物学等专门的天体物理与其他学科的交叉分支领域。

2.天体测量学通过测量天体的角位置、距离和运动学参数等，在天体的运动学研究基础上构建全局和适用于不同局域的时间系统和天球参考架，通过建立各种天体的星表和历表，为人类活动和科学研究提供可靠的高精度时空基准框架。其主要前沿领域包括研究微角秒精度多波段参考架的建立及其相互连接、精密时间系统的建立及守时与授时技术、天文地球动力学等。天体测量学不仅是天文学其他学科方向研究的基础，在大地测量、地球物理、通讯导航、航空航天、空间探测等国民经济和国防安全等领域有非常广泛的应用。

3.天体力学利用力学规律来研究天体的运动和形状，主要研究太阳系自然天体（大行星、小行星、彗星、柯伊伯带天体等）、太阳系外行星系统的起源和动力学演化、星团和星系的动力学、人造航天器的运动等。除了传统的摄动理论、定性理论、历书天文学等之外，逐渐形成了相对论基本天文学（后牛顿天体力学）、非线性天体力学、航天器轨道力学、天体力学数值方法等研究领域，在授时、航天科学、大地测量学、卫星通讯与导航中有着重要应用。

4.天文技术与方法天文学是观测驱动的科学。随着新的天文技术与方法的应用，天文学不断得到推动和发展。目前天文观测手段已经覆盖整个电磁波段，并发展到对宇宙线、中微子和引力波等多信使的探测。研究新的观测方法、新的探测技术和利用新的科学技术研制先进的地面和空间观测设备，包括高灵敏度信号收集系统、高精度终端接收和记录设备以及先进数据分析处理方法等，是推动天文学不断发展的关键。新的天文技术与方法可广泛应用到国民经济和国家战略需求上。

（四）培养目标

总体目标：热爱祖国，拥护中国共产党的领导。遵纪守法、自觉践行社会主义价值观。崇尚科学，求真务实；具有社会责任感和良好的职业道德。

1.硕士学位
在具备良好的数学和物理基础、外语和计算机技能的基础上，掌握天文学基本观测方法和理论知识，了解天文学的基本研究过程和方法；通过学习具备一定的数据处理和分析能力及学术论文的写作能力；能够在导师指导下完成科研课题的研究并形成研究报告；能够胜任天文学相关的工作或具备继续攻读博士学位的科研基础。

2.博士学位
针对天文学某一方向的科学问题，能够独立进行科学研究；具备原创性思维能力，能够独立提出科学问题并加以解答；能够独立完成学术论文并在国际天文学刊物上发表，能够独立在国际性天文学术会议上阐述研究工作，协助导师指导本科生的科研实习及硕士研究生的研究工作；胜任天文学相关的中高级岗位。

（五）相关学科

物理学、数学、机械工程、光学工程、电子科学与技术、信息与通信工程、航空宇航科学与技术等。

硕士学位基本要求

（一）获本学科硕士学位应掌握的基本知识

天文学是天文技术发展驱动、观测和理论并重的学科，除掌握坚实宽广的物理天文基础理论知识外，还要在天文观测、天文技术、数据处理和分析等相关方面培养科研能力，学习和了解本学科领域的研究方法。因此要在掌握天文学核心课程如恒星内部结构和演化、天体物理中的辐射机制、天体物理动力学、物理宇宙学等的基础上，了解和掌握某特定天文学研究方向的专门知识和研究技能，包括理论体系、观测方法、天文技术、数值计算和数值模拟等专门研究方法，了解其现状和发展趋势。此外，还需比较熟练地掌握一门外语，能够进行外文文献阅读和写作。

（二）获本学科硕士学位应具备的基本素质

1.学术素养

本学科硕士生应具备：（1）良好的科学精神和严谨的科学态度，对天文学研究怀有浓厚的兴趣，具有献身天文学科学事业的精神。（2）本学科坚实的基础理论和系统的专业知识，了解本学科及相关学科的发展历史、现状和动态，具有一定的学科视野和丰富的想象力。（3）掌握本专业的基本观测、理论研究技能，具有简单分析问题、解决问题的能力和多角度、批判性思维能力。（4）能够使用计算机等现代科技手段快速获取科研信息的能力和使用英语进行学术交流的能力。

2.学术道德

学术道德就是学术共同体从事学术研究时遵循的道德。本学科硕士生在科学研究和学术活动中应当遵守以下学术道德规范：（1）热爱祖国，拥护中国共产党的领导，严格遵守国家的法律法规及相关规章制度，以坚守学术道德为己任。（2）坚持实事求是、严谨治学的学风，自觉维护学术事业的神圣性、纯洁性与严肃性，杜绝篡改、假造、选择性使用实验和观测数据。（3）自觉维护知识产权，充分尊重他人的研究成果，尊重他人的辛勤劳动和学术贡献，严禁以任何方式漠视、淡化、曲解乃至剽窃他人成果。（4）树立正确的名利观和廉耻观，自觉抵制研究工作中沽名钓誉、急功近利、粗制滥造、损人利己等不良风气。

（5）能够对学位论文和其他自主发表的科研成果独立承担法律责任。

（三）获本学科硕士学位应具备的基本学术能力

1.获取知识的能力

能够准确把握本学科相关领域的学术研究前沿动态，从不同渠道、以不同方式获得新知识，满足自己学习和科研需求，促进自我发展和完善。在信息化社会中，获取知识的能力还包括一定的学术鉴别能力,能够对文献或已有实验过程的先进性、创新性、系统性和局限性具有较强的分析鉴别能力。通过研究性学习，掌握自主获取知识的方法，培养自主更新知识的能力。至少掌握一门外语，能熟练阅读本专业的文献资料，运用外语撰写学术论文和开展国际学术交流。

2.科学研究能力

本学科硕士生应具有较为独立的科学研究能力。这些能力包括:发现问题的能力；基本的观测和理论分析能力；设计并开展重复对照研究的能力；观测和理论计算、数据处理及结果分析能力等。

硕士生的研究能力必须通过系统、全面的研究训练才能得到培养。包括如何发现和提出问题、如何收集和分析资料、如何做文献综述、如何撰写学术和学位论文等。通过专业课和研讨班等课程学习在一定程度也是培养硕士生科研能力不可或缺的手段。

3.实践能力

本学科硕士生应具有较强的实践能力，在开展学术研究或应用技术探索方面具有较强的本领。在学术研究方面能独立完成天文文献综述、开展天文观测或理论工作、设计研究技术路线、分析天文观测数据或理论计算、独立撰写学位论文、独立回答同行质疑和从事学术交流。本学科硕士生还应当具备良好的团队合作精神和一定的组织协调能力。

4.学术交流能力

本学科硕士生应具备基本的学术交流能力，一般包括书面交流和口头交流两种，需较熟练地掌握一门外语，具有一定的学术写作能力和进行学术交流的能力。

本学科硕士生应能够在实验室或研究团组组会或进行研究进展汇报时，进行口头发言；能够在论文开题报告、论文答辩过程中回答专家的提问；能够向国内外同行作口头学术报告展示自己的研究成果；能够在其他学术交流场合简短、精炼地介绍自己研究成果等。

本学科硕士生应能够在学术交流过程中，对其他学术交流活动参与者的科学成果、研究问题、采用的技术手段、科学结论等进行提问和参与讨论。学术交流过程中的学术讨论是磨练和提高提出创新性学术问题能力的方式之一，是拓展学术合作的有效方式，也是让天文学领域同行有效了解自己研究成果的重要途径。

5.其他能力

除了上述几个方面外，本学科硕士生还应当具备良好的团队合作能力，具备一定教学或科研管理方面的能力。

（四）学位论文基本要求

1.规范性要求

硕士学位论文须是硕士生在导师指导下独立或者合作完成的、较为完整的学术研究工作的总结，论文应体现出硕士生对所在学科领域做出的学术成果，应能反映出硕士生已经掌握了较为坚实宽广的基础理论和较为系统的专门知识。本学科的硕士学位论文应当严格遵守学术规范，做到文献综述客观、引述准确、数据准确可靠、格式规范、参考文献列举充分、恰当，避免剽窃、抬高、贬低、曲解或淡化他人学术观点。

学位论文应符合以下几条具体的规范要求：（1）论文应有明确的选题，针对性地解决一个天文学的科学问题；（2）论文应针对拟解决的科学问题进行有深度的文献综述；（3）论文要有具体的工作量，一般应包括观测、或数据分析、或理论计算等；（4）论文应对所采用的研究方法有详尽的介绍和说明；（5）论文应有明确的观点以及支持该观点的数据资料；（6）论文的表述应条理清晰、表达无误、术语规范；（7）论文中的数据、图表和参考文献应遵循一定的规范。

2.质量要求

本学科的硕士学位论文应保证学术质量，在某一领域有一定的理论价值，表明作者具有从事科学研究工作或独立担负专门技术辅助工作的能力。在理论价值方面，应做到选题合理、数据可靠、论述严密、表达清晰、结论正确，有一定的创新性。