自然灾害研究室​

      宏微质能天文学说

        魏宏儒

         安徽省来安县植物病虫害防治研究所重大自然灾害综合预测预报研究室

 

摘要：探讨新的银河系、太阳系的起源和演化机理，宏微质能天文学是研究元素、天体、宇宙的起源、演化、结构、运行规律和宏观天体与微观粒子之间质能转换的物理的过程和关系，自然科学；提高人类认识太阳系和地球的物理环境演化的过去、现在和将来及地球上重大自然灾害发生物理的原因和规律。

关键词：宏观天体演化、微观粒子、质量和能量转换、新天文学说、宏观天体与微观粒子的关系

宇宙有太多的不可思议和未解之谜，需要人们去发现和探索。而人类对宇宙的认识，主要建立在观测的基础上，然后对观测到的大量数据进行演算以及规律总结，从而得出宇宙天体的运行规律和演变规律。这是人类有史以来探索宇宙的最基本方法，也是最科学的方法，因为一切都谨遵“眼见为实”的铁律，人类探索研究宇宙的目的是认识人类生存的地球和太阳系变化过去、现在和将来！

1. 现在天文学理论、研究方法和需要解决的科学问题

法国笛卡儿和布丰在1644年和1745年先后提出天体形成的看法。科学的天体演化学至今只有二百多年的历史。十八世纪中叶以前，欧洲在学术思想上占统治地位的仍是万物（包括天体）不变的僵化的自然观。德国哲学家康德于1755年和法国数学家拉普拉斯于1796年各自提出了太阳系起源的星云说，从而在僵化的自然观上打开了一个缺口，这对自然科学和哲学都产生了重大影响（见康德和拉普拉斯星云说）。 到二十世纪，随着科学技术的发展，不仅是太阳系，而且有关各类恒星、银河系以及河外星系的观测资料和新发现越来越多。随着理论物理学各分支的建立，现代天体物理学发展起来了。天体观测研究的新成果推动了天体演化学的发展。太阳系起源和演化的研究很活跃。在恒星的演化研究方面，取得重大突破。星系的起源和演化问题成为当前的科学前沿之一。

虽然这些学说都可解释某些观测事实，但与恒星起源、演化相联系，倾向于弥漫说的更多。获得的进展之一是肯定了星系哈勃形态分类的次序与演化次序无关。然而各类星系如何演化、旋臂是渐渐瓦解还是慢慢缠紧，至今还没有任何理论可予说明。宇宙的起源和演化已有多种宇宙模型，但现在影响最大的是大爆炸宇宙学，而且它也能较多地说明观测资料。宇宙今后的演化，是一直无休止地膨胀下去还是到一定时候会收缩，尚无一致的结论。 天体演化学研究的内容包括：太阳系的起源和演化，研究太阳系各类天体（主要是行星、卫星、小行星、慧星）的形成和演变，说明太阳系的现有特征，一般侧重于起源的研究；恒星的起源和演化，对恒星的演化研究比较充分，认识比较一致；星系的起源和演化，星系的起源与宇宙早期的结构和演化密切相关，研究历史尚短、流派较多、远未成熟；宇宙的起源和演化，从整体角度研究宇宙的起源、结构和演化，提出了各种宇宙理论和宇宙模型；此外宇宙线起源、化学元素起源等也可作为天体演化的课题。

星系的起源和演化

弥漫说和超密说。弥漫说认为，星系际弥漫物质逐渐集聚成很大的星系际云，然后分裂成较小的云，形成各种大小不同的星系集团。这种说法能够较满意地说明银河系的自转、各星族的空间分布和空间运动以及化学组成等方面的差别。超密说认为，银河系最初是超密物质，它抛出的物质形成各星族的恒星、银盘、银晕和旋臂，而余下的超密物质形成银核（见银心）。其他星系也都是超密物质形成的。超密说与大爆炸宇宙说相适应。有的学说认为星系类型序列代表演化序列（从椭圆星系向旋涡星系、不规则星系演化，或者反向演化）；有的学说主张星系演化与初始条件（角动量或质量、密度等）有关。关于星系起源演化问题还没有定论，有待进一步探讨。

宇宙的知识大多来自光子，而其他高能粒子诸如宇宙线、中微子和可能的暗物质、反物质的陌生粒子，也携带着重要信息。宇宙线是被超新星激波和其他高能现象加速的相对论性粒子。它们在星际介质的电离、加热和加压以及高能光子的产生中起着重要作用。典型的宇宙线具有与其静质能相比较的动能，但多数高能宇宙线所具有的能量要大近1万亿倍。迄今尚不了解这些超高能宇宙线的本质和起源。

星系演化

康德认为；星系是从原始星云中产生出来的。原始星云又是从什么地方产生出来的呢？所以，该理论至少是片面的。宇宙大爆炸论者认为；星系或整个宇宙都是从一个什么叫“奇点”的大爆炸中产生出来的。“奇点”又是从什么地方产生出来的呢？所以，该理论至少又是片面的。其实，我们只要承认物质不灭或物质只存在形式上变化，就可以知道星系是如何产生的问题了。原来星系并不是从无到有地产生出来的，而是从另一种物质形式中转化而来的。比如，当银河系中的物体或星体都收缩到中心并形成一个质量很大的星体时，星体演化到一定程度时，而发生大爆炸，由于星体是一个高速转动的物体，所以，星体大爆炸的碎片只在星体转动的径方向散开了，于是就形成我们的银河系这种扁平状态的存在摸样。当然，银河系正在收缩中。

星系、星团有无数个，银河系就包括在其中。组成银河系的主要是恒星、行星、星云。恒星大约有三亿颗，而恒星是发光发热星体，发光发热靠的是裂核反应，譬如：太阳就是一颗恒星，它的化学成份由氢、氦和少量的金属等组成，燃烧的是氢，燃烧完后暴涨为红巨星，最终变成为白矮星。

在太阳一类恒星的内部、在超新星爆发中、在可能的γ射线暴和在超大质量黑洞周围发生的核反应都可产生中微子。多数现有的中微子探测器都是设计研究来自太阳的相对低能的中微子，并且主要集中于研究中微子物理。欧洲和美国正在实施的几个项目是为了搜寻能量更高的中微子。美国项目南极μ子和中微子探测器陈列（AMAND A）用南极一大块地表下的冰来探测中微子；一项大得多的后随实验冰方计划亦已经提出。

太阳每秒放出的总辐射能为 3.86×1033尔格。其中绝大部分的能量由质子－质子反应产生﹐很小一部分由碳氮循环产生。这些反应中有许多分支反应过程是产生中微子的﹐中微子在地球表面处的通量是很大的。中微子具有很大的穿透本领﹐一般很难测量。美国布鲁克黑文实验室的戴维斯等人在深矿井中进行了太阳中微子的实验。实验中用大体积的四氯化二碳作靶﹐利用Cl俘获中微子的反应﹕ve+37Cl→e +37Ar﹐来探测太阳中微子。

在恒星演化的晚期﹐中微子的作用有﹕发射中微子﹐带走了大量的能量﹐加快了恒星演化的进程和缩短了恒星演化的时标﹔对超新星爆发和中子星形成可能起关键作用。例如﹐有一种看法认为﹕在一个高度演化的恒星内部﹐通过逐级热核反应﹐一直进行到合成铁。进一步的引力坍缩﹐将使恒星核心部分产生强烈的中子化﹐而放射出大量中微子。由于中性流弱作用的相干性﹐铁原子核对中微子有较大的散射截面。因此﹐强大的中微子束会对富含铁原子核的外壳产生足够大的压力﹐将外壳吹散而形成猛烈的超新星爆发。被吹散的外壳形成星云状的超新星遗迹﹐中子化的核心留下来形成中子星。

天体演化学研究各类天体及天体系统的产生、发展和衰亡的天文学分支学科。与生命起源、物质结构并列，被称为当代自然科学三大基本理论问题。按照不同层次可分：太阳系起源和演化、恒星起源和演化、星系起源和演化、宇宙起源和演化4个分支。由于涉及到几十亿甚至几百亿年的时间跨度和巨大的空间跨度，又必须同时运用多学科的理论，因而关于它们的起源和演化问题至今均未获满意解决。 其中恒星起源演化进展最快，比较一致地认为：大星际云在自吸引收缩中瓦解成许多小云，几乎每个小云都会形成一颗恒星，其中间过程依次是：分子云、球状体、赫比格-阿罗天体、原恒星、主序星。以后又沿红巨星、变星（或新星）进入“晚期”，变成白矮星或中子星或黑洞。太阳系起源演化问题有了不少进展，但提出的各种假说中都存在着这样那样的不足之处。星系的起源和演化尚处于初始阶段，存在两种截然对立的学说：弥漫说和超密说。前者认为是从星际弥漫物质凝聚为星际云，再形成恒星与恒星集团，最后组成星系，强调由稀到密的顺序；超密说则恰恰相反，认为是由于性质未知的超密物质的爆发，抛出了众多物质扩散开来而形成各类恒星，并形成星系盘及旋臂。

天体演化同物质结构和生命起源等基本理论问题有密切的关系，特别是同地球科学有更直接的关系，因此，天体演化的研究具有重要的理论与实践意义。天体演化学的研究内容包括以下几个方面。

太阳系的起源和演化

研究太阳系各类天体（主要是恒星、行星、卫星、小行星、彗星）的形成和演变，说明太阳系的现有特征，一般侧重于起源的研究。自康德提出太阳系起源的星云说以后的二百多年中虽然已有四十多种学说，但至今还没有一种完善的理论被普遍接受。困难在于人们能直接观测到的只是千千万万个行星系中的唯一的“样品”──太阳系。有关太阳系的起源和演化的学说分为灾变说和星云说两类：灾变说认为行星的物质是因为某种偶然的巨变（如另一颗恒星走近或碰到太阳，或太阳爆发）而从太阳中分出来的；星云说认为行星物质和太阳由同一原始星云形成（共同形成说）或由太阳俘获来的（俘获说）。灾变说在二十世纪上半叶盛行，现在基本上已被否定。近年来，一些星云说学者的观点逐渐接近。他们认为：太阳系是在约五十亿年前从星际云中分出的一个原始星云形成的。原始星云有自转，在自吸引作用下收缩；中心部分形成太阳，外部形成星云盘；盘中的尘粒和小冰粒沉降到赤道面形成尘层，集聚成固体块──星子；星子结合成行星和卫星等。

恒星的起源和演化

对恒星演化的认识比较一致。一般都主张弥漫说：星际云在自吸引收缩中碎裂为许多小云，各小云集聚成恒星。分子云、球状体、赫比格－阿罗天体、红外源、天体微波激射源可能是从星际云到恒星的过渡性天体。恒星完成了引力收缩阶段后，内部开始热核反应，成为主序星；再经过较长时间（太阳约为一百亿年）后变为红巨星；然后经过不稳定的变星阶段，通过爆发，由行星状星云变为白矮星，或通过猛烈的超新星爆发成为中子星；最后失去发光能力归宿到黑矮星（有人认为也可能归宿于黑洞）。恒星的质量愈大，演化就愈快。现在仍然有恒星在诞生。在恒星起源问题上，也有少数人坚持超密说，认为恒星是由超密物质转化而成的。

从理论物理学的分支与天体物理学问题的联系﹐可以看出理论天体物理的概貌。辐射理论，研究类星体﹑射电源﹑星系核等天体的辐射﹐以及X射线源﹑γ射线源和星际分子的发射机制。原子核理论，研究恒星的结构和演化﹐元素的起源和核合成﹐以及宇宙线问题。

宇宙的Li、Be、B和B核素由银河宇宙线的高能粒子(10～10电子伏)与星际物质（主要为C、 N和O）的相互作用生成。这个核过程在历史上曾称为x过程,它是一个高能吸热核反应。这个过程分两步进行：①高能粒子（质子和α粒子）轰击星际物质,穿入靶原子核中与核内的数个核子碰撞，这些核子又与核内的更多核子碰撞，产生级联反应，其中一些核子在碰撞过程中获得足够的能量与入射粒子一起离开靶核。②处于高激发态的残留核通过发射数个核子释放剩余能量，这个阶段称为破裂阶段。整个过程叫做核散裂反应。银河宇宙线中的低能粒子与星际物质的核反应可以生成Li。另外,在宇宙大爆炸中，在新星和超新星爆炸时，以及红巨星中的核过程也可生成一部分Li。

引力理论，探讨致密星的结构和稳定性﹐黑洞问题﹐以及宇宙学的运动学和动力学。等离子体理论，分析射电源的结构﹑超新星遗迹﹑电离氢区﹑脉冲星﹑行星磁层﹑行星际物质﹑星际物质和星系际物质等。基本粒子理论，研究超新星爆发﹑天体中的中微子过程(见中微子天文学)﹑超密态物质的成分和物态等。固态(或凝聚态)理论，研究星际尘埃﹑致密星中的相变及其他固态过程。

宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。

研究物质间的一种相互作用──引力作用的理论。在今天人们所知道的物质的四种基本相互作用中，引力作用为最弱。四种相互作用按作用强度比例顺序是：强相互作用(1)，电磁相互作用(10)，弱相互作用(10)，引力相互作用(10)。因此，在研究基本粒子的运动时，引力一般略去不计。但在天文学领域内，由于涉及的对象的质量极其巨大，引力就成为不仅支配着天体的运动，而且往往是天体的结构和演化的决定因素。我们现在已经知道了时空是时间，物质，空间一体化组合。

牛顿的引力理论不适于高速运动的物体；相对论效应适于高速运动的物体，高度运动的物体质量会增大。质量是物体在相对时空中的一种物理属性，物体所蕴含能量的多少是物体质量的量度。

在相对论里，质量和能量可以相互转变。计及质量改变带来能量变化，能量守恒定律依然成立。历史上也称这种情况下的能量守恒定律为质能守恒定律。

大统一理论（grand unified theories，GUTs），简称GUT，又称为万物之理，由于微观粒子之间仅存在四种相互作用力，万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。理论上宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。通过进一步研究四种作用力之间联系与统一，寻找能统一说明四种相互作用力的理论或模型称为大统一理论。

自然界一共有4种相互作用，除了引力相互作用和电磁相互作用外，还有强相互作用和弱相互作用。这4种相互作用强度大小和作用范围都相差悬殊，也大相径庭。例如，引力的强度只有强相互作用力的100万亿亿亿亿分之一，引力的作用范围却非常大，从理论上说可以一直延伸到无限远的地方，引力是长程力；而强相互作用力的范围却很小很小，只有1厘米的10万亿分之一，说强相互作用力是短程力；弱相互作用力也是短程力，力程不到1厘米的1000万亿分之一，强度是强相互作用力的1万亿分之一；电磁力与引力一样是长程力，但它的强度要比引力大得多，是强相互作用力的1/137。4种相互作用在性质上看来有明显的差异，然而科学家们却在思索：自然界为什么有这4种相互作用？这4种相互作用是否只有差异而无共同之处？这4种相互作用能不能在一定条件下得到统一的说明？从科学史来看，第一个认真思索并付诸行动的是物理学家爱因斯坦。爱因斯坦在完成广义相对论的理论建设后，就一直在考虑能不能把引力相互作用和电磁相互作用统一起来。当恒星中心密度足够大时﹐在引力坍缩中发生下列反应﹕e +(Z，A )→v_e+(Z -1﹐A )。e 为电子。(Z﹐A )是质子数为Z ﹐核子数为A 的原子核﹔v_e为电子中微子。这种过程引起物质的中子化。在一定条件下(例如γ≈4/3)﹐引力坍缩过程中将出现强的激波﹐它引起恒星外层物质的抛射。但在有些条件下(如γ>>4/3)﹐坍缩过程并不一定伴有质量抛射。不同质量的恒星﹐在引力坍缩后有可能形成各种不同类型的致密星。

科学的基本要素是足够多的数据支撑，以及实验观测可复现。这两个要素都是天文学的致命缺点，这是因为天文学能够观测到的信息量极其少，更不能要求观测到现象是可复现的。所以，天文学演化出了自身的一套研究规范，这就是模型思想。

以上是国内外科学家几百年以来观察地球、太阳、太阳系、银河系和宇宙的变化物理现象，应用现在人们认识的物理规律、定律和机理，解释这些物理现象，上升到天文学理论研究，提出很多种星系和天体的起源和演化假说，提高了人类对大自然的科学认识；但是这些科学家的天文学假说存在很多片面性，根据观察到一种或者几种的物理现象，就提出一种或者多种星系和天体的起源和演化假说：德国哲学家康德于1755年和法国数学家拉普拉斯于1796年根据观察宇宙空间中存在很多云雾的星云，各自提出了太阳系起源的星云说；宇宙大爆炸认为：宇宙最初来源于奇点的大爆炸，说明哈勃“红移”现象，宇宙在膨胀等。理论物理对宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。通过进一步研究四种作用力之间联系与统一，寻找能统一说明四种相互作用力的理论或模型称为大统一理论。

但是这些假说和模型不能解释的很多天文物理现象的系列的连贯的科学问题，需要研究新的天文理论学说，指导研究星团、星系、恒星、行星、卫星、小行星、彗星、宇宙线、化学元素、宇宙间中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子之间物理过程和关系。

2   建立宏微质能天文学

 

国内外科学家提出的各种天体起源和演化学说多达50多种，但是这些学说不能解释太阳系形成的能量来源和重元素来源问题、太阳、行星和卫星的变化的物理特征和之间的物理关系，不能解释和说明银河系、太阳系、行星和卫星之间的宏观和微观的复杂的物理关系，更不能解释地球上自然灾害发生的物理原因。因此，需要重新探讨宇宙、银河系和太阳系的起源和演化假说，从中寻找出日地物理关系和自然灾害发生物理原因；需要遵守物理学中物质不灭定律和能量守恒定律。

2.1             探讨新的银河系、太阳系的起源和演化机理

银河系、太阳系的起源和演化很多学说，主要存在的问题：物质来源问题，特别重元素物质来源问题；能量来源问题，多个行星和卫星的多种运动物理特征问题和银河系、太阳系和地球之间的演化关系问题。人们只是通过天文望远镜观察到太空中的多种星云特征，推测：天空中分子物质云，在万有引力作用下，凝积成星云，再凝积成银河系、太阳系、恒星和地球等天体；没有研究银河系、太阳系、恒星和地球等天体形成后，它们之间的物理变化过程、物质和能量变化过程以及物质运动过程的关系。至今科学家还没有研究清楚太阳与地球之间的物理关系。因此，需要继续探讨新的银河系、太阳系的起源和演化的科学问题。

新的星系形成的物理过程的假说

银河系主要是银河系核体和恒星系统组成，每天要向宇宙空间辐射大量高能粒子射线物质和大量能量，这是由物质转变成能量的过程。这些高能粒子射线物质和大量能量，穿越很多星系空间，有少量高能粒子射线物质和大量能量被星系俘获，大部分高能粒子射线物质在穿越很多星系时，被很多星系磁场进一步多次加速，太空很多星系磁场好像粒子加速器，这些高能粒子射线物质和大量能量，发展变成强大的高能粒子射线物质流和巨大量能量流，到达多个特大总星系交界空间，与从四面八方冲向这里强大的 高能粒子射线物质流和大量能量流汇集区域（这里面也有死亡的恒星残体、行星、小行星等），发生巨大碰撞、超高能粒子轰击、原子（原子有固态和液态）破碎和融化，同时发生复杂的高能粒子反应、聚合反应和裂变反应等，这是由能量转变成物质的物理过程，主要以微观粒子聚合反应为主，产生100种以上物质元素和同位素；经过漫长汇集周围多个特大总星系衰变产生的强大的高能粒子射线物质流和大量能量流（这里面也有死亡的恒星残体、行星、小行星等），形成高速旋转的十分巨大的超高能量聚变反应堆椭圆球体，聚合产生大量100—200种元素的原子和同位素，在超高能量聚变反应堆椭圆球体中，孕育出非常多的大、中、小的聚变反应堆体，孕育新的年轻总星系胚胎。随着超高能量聚变反应堆椭圆球体越来越大，超高能量聚变反应堆椭圆球体中聚合产生大量100—200种元素的原子和同位素越来越多，超高能量聚变反应堆椭圆球体中温度越来越高和压力越来越大，超高能量聚变反应堆椭圆球体结构越来越不稳定，开始在超高能量聚变反应堆椭圆球体赤道面附近，向周围空间喷抛射出大量大的星系胚胎；大的星系胚胎又向向周围空间喷抛射出大量中等星系胚胎；大量中等星系胚胎又向向周围空间喷抛射出大量小的星系胚胎；……；超高能量聚变反应堆椭圆体积逐渐减小，形成总星系系统包括大星系系统、中星系系统、小星系系统、银河系系统、太阳系系统和行星系统。

由于这些星系胚胎内部前期聚合反应产生100—200种元素及很多同位素的高能物质，非常不稳定的发生裂变反应和衰变反应，物质之间的万有引力不断发生大小变化；这些核反应越强烈，物质之间的万有引力越小，这些核反应越弱，物质之间的万有引力越大。年轻总星系体在自转面赤道附近，喷射出很多个比较小星系体（像银河系），主要以裂变反应为主；经过发育的小星系体也自转面赤道附近，喷射出很多个更小的小星系体，这是液流物质和气态物质混合星体，也是巨大的复杂的复合的核反应堆，经过内部大量不稳定的放射性的重元素运动和凝积，形成中心主核反应堆和很多个中小核反应堆集合体，内部核反应活动，严重影响小星系体（像太阳系）的稳定性，开始在小星系体自转的赤道面附近喷吐出多个中小核反应堆集合体，在万有定律作用下，多个中小核反应堆集合体围绕小星系体（像原始太阳系）运动，形成聚星系统（恒星系统），这些星体内部演化出复杂结构多层次的物质循环系统，进行内外循环物质系统的调控演化，随着各自中心主核反应堆和多个中小核反应堆能量大量消耗，中心主核反应堆体变成恒星，多个中小核反应堆体变成发光的行星，形成由恒星和行星组成的系统（就像原始太阳系）随着发光的行星能量大量消耗，发光的行星变成不发光的行星（就像现在太阳系中行星系统）。这就是宇宙中的巨大能量又转变成质量的物理过程。在总星系中核体、小星系体中核体、更小的小星系体中核体、小星系体、恒星和行星的系统中，它们之间的关系是：总星系中核体通过万有引力和强大磁场，逐级控制这些天体按照程序进行有规律运动，并且保护这些天体不受周围总星系高能粒子流攻击；又通过自身变化产生的强大高能粒子流，逐级调控这些天体按照各自的程序进行演化和生物的产生和进化。 

2.2   宏微质能天文学内容

宏微质能天文学是研究元素、天体、宇宙的起源、演化、结构、运行规律和宏观天体与微观粒子之间质能转换的物理的过程和关系，自然科学；提高人类认识太阳系和地球的物理环境演化的过去、现在和将来及地球上重大自然灾害发生物理的原因和规律；研究物质间引力作用的理论，物质的四种基本相互作用中，引力作用为最弱。四种相互作用按作用强度比例顺序是：强相互作用，电磁相互作用，弱相互作用，引力相互作用。因此，在研究基本粒子的运动时，引力一般略去不计，在天文学领域内，由于涉及的对象的质量极其巨大，引力就成为不仅支配着天体的运动，而且往往是天体的结构和演化的决定因素。

宏微质能天文学研究另一个内容：大统一理论，又称为万物之理，由于微观粒子之间仅存在四种相互作用力，万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力，理论上宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释，通过进一步研究四种作用力之间联系与统一，寻找能统一说明四种相互作用力的理论或模型称为大统一理论。

主要通过观测天体发射到地球的高能粒子和地磁辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律和物理机理、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源、演化规律和物理关系。

宏微质能天文学循着观测-理论-观测的发展途径，不但要把人的视野伸展到宇宙的新的深处，还要深入认识天体之间的物理的联系、关系和机理。宏微质能天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学、天体物理学和高能天体天文学四大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学等几个分支学科。

20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学成就产生很大影响。

研究对象

宏微质能天文学的分支主要可以分为理论宏微质能天文学与观测宏微质能天文学两种。天文学观察家常年观察天空，并将所得到的信息整理后，理论天文学家才可能发展出新理论，解释自然现象并对此进行预测，深入认识太阳系和地球的物理环境演化的过去、现在、将来和太阳与地球之间的物理关系及地球上重大自然灾害发生物理的原因和规律，配合其他科学方法，应用预测预报地球上重大自然灾害的发生。

理论宏微质能天文学（研究宏观天体和微观高能粒子之间的相互影响、质量和能量转换的物理过程和机理）

观察宏微质能天文学

按照研究方法：天体测量学、天体力学、天体物理学、天体之间关系物理学、天体灾害物理学和天文技术与方法

按照观测手段：光学天文学、射电天文学、红外天文学、空间天文学、天体力学、天体物理学、高能天体天文学、无线电天文学、太阳系天文学、紫外天文学、X射线天文、天体地质学、中微子天体物理学、大地天文学、行星物理学、恒星物理学、太阳物理学、天体生物学、天体演化学、天文地球动力学和天文动力学、宏观天体演化与微观高能粒子关系物理学、太阳活动与地球的环境和灾害发生的关系物理学。

研究方法

宏微质能天文学研究的对象有极大的尺度，极长的时间，极端的物理特性，因而地面试验室很难模拟。因此天文学的研究方法主要依靠观测。由于地球大气对紫外辐射、X射线和γ射线不透明，因此许多太空探测方法和手段相继出现，例如气球、火箭、人造卫星、引力探测器和航天器等。

天文学的理论常常由于观测信息的不足，天文学家经常会提出许多假说来解释一些天文现象。然后再根据新的观测结果，对原来的理论进行修改或者用新的理论来代替。这也是天文学不同于其他许多自然科学的地方。

3. 宏微质能天文学的应用目的

宏微质能天文学主要目的是帮助我们认识：人类生存的地球和太阳系演化过去、现在和将来，地球物理环境和气候变化过去、现在和将来，地球物理变化与太阳活动之间的物理关系和机理。