天文和数学有关吗？

天文和数学密切相关，事实上，数学是天文学的基础和重要的工具。天文学利用数学方法来解释和预测天体运动和行为。天文学家使用数学模型来描述星系、行星、恒星和其他天体之间的相互作用和运动规律。通过数学方法，天文学家可以计算和预测天体的位置、速度、轨道形状等等。

一些重要的数学概念，如微积分、矩阵论、概率论和统计学等，在天文学中被广泛应用。例如，微积分可以用来研究天体的速度、加速度和轨道形状；矩阵论可以用来处理天体的位置和速度数据；概率论和统计学可以用来分析观测数据和预测天体的行为。

此外，数学也为天文学提供了一些具有革命性的突破。例如，牛顿的万有引力定律和开普勒的行星运动定律都是基于数学原理建立的。这些成果不仅推动了天文学的发展，也推动了数学本身的发展。

因此，天文学和数学密不可分，可以说数学是天文学的重要支柱和基础。

一些天文学的问题。

宇宙中几乎所有的东西都有质量，从原子和亚原子粒子（如大型强子对撞机所研究的粒子）到巨大的星系团。到目前为止，科学家所知道的没有质量的东西只有光子和胶子。

太空中的天体非常遥远，远得难以想象，那么，天文学家如何确定宇宙中物体的质量呢？

假设一个典型的恒星相当大，通常比一个典型的行星大得多。为什么要关心它的质量？知道这些信息很重要，因为它揭示了恒星演化的过去、现在和未来的线索。

天文学家可以使用几种间接的方法来确定恒星质量。一种叫做引力透镜的方法，测量被附近天体的引力弯曲的光的路径。虽然弯曲的量很小，但是仔细的测量可以揭示出天体在拖拽时的引力质量。

直到21世纪天文学家才将引力透镜应用于测量恒星质量。在此之前，他们必须依靠双星来测量恒星的质量，所谓双星是指两颗围绕一个共同的重心运行的恒星。双星的质量对天文学家来说很容易测量。事实上，多恒星系统提供了一个如何计算其质量的教科书示例。这有点技术性，但值得研究，以了解天文学家在计算天体质量时必须做些什么。

首先，他们需测量多恒星系统中所有恒星的运行轨道。他们还需测算恒星的轨道速度，然后确定一个给定恒星绕一个完整轨道需要多长时间，这就是所谓的“轨道周期”。

一旦所有这些信息都知道了，天文学家接下来会做一些计算来确定恒星的质量。他们可以使用公式V = SQRT(GM/R)，其中V是圆周线速度，SQRT是“平方根”，G是重力，M是质量，R是物体的半径。通过重新排列方程来解质量M，这样将物理问题转化为代数问题。

因此，天文学家在不接触恒星的情况下，利用数学和已知的物理定律来计算遥远天体的质量。然而，不是每一个恒星都能按照该公式计算出其质量。在非双星或多星系统中，还有其他物理量有助于天文学家计算出恒星的质量。例如，天文学家可以使用光度（在天文学中， 光度 是物体每单位时间内辐射出的总能量，即辐射通量。）和温度来测量恒星的质量。不同光度和温度的恒星质量有很大的不同。这些信息，当绘制在图表上时，表明恒星可以根据温度和亮度排列。

真正的大质量恒星是宇宙中最热的恒星之一。较小质量的恒星，如太阳，比特巨大恒星要“冷”。恒星温度、颜色和光度的图表称为赫茨普拉格-罗素图，根据定义，它还显示了恒星的质量，这取决于它在图表上的位置。如果它位于一条被称为主序列的长而曲折的曲线上，那么天文学家知道它的质量不会是巨大的，也不会太小的。最大质量和最小质量的恒星落在主序列之外。

天文学家对恒星的诞生、生存和消亡有很好的把握。这种生与死的顺序被称为“恒星演化”， 恒星 演化是 恒星 在生命过程中所经历急遽变化的序列。预测恒星演化的最大因素是它诞生时的质量，即它的“初始质量”。低质量恒星通常比高质量恒星更冷、更暗。因此，通过观察恒星的颜色，温度，以及它在赫茨普拉格-罗素图中的“居住地”，天文学家就能很好地了解恒星的质量。对已知质量的类似恒星（如上述双星）进行比较，天文学家可以很好地了解给定恒星的质量，即使它不是双星。

当然，恒星并不是“一辈子”都保持同样的质量。随着年龄的增长恒星的质量将逐渐变小，这些失去的质量是作为核燃料逐渐消耗，最终在生命的尽头经历巨大的质量损失。如果它们质量像太阳一样，它们通常会形成行星状星云。如果它们的质量比太阳大得多，它们就会在超新星事件中消亡，在超新星事件中核心会坍塌，然后在灾难性的爆炸中向外膨胀，把它们的大部分物质炸到太空。

通过观察像太阳一样消亡或在超新星中消亡的恒星类型，天文学家可以推断出其他恒星会做什么。天文学家了解这些天体的质量，他们知道其他质量相似的恒星是如何演化和死亡的，因此因此他们可以根据对天体的颜色、温度和其他方面的观察，做出一些相当好的预测，帮助他们了解自己的质量。

观测恒星比收集数据更重要。天文学家得到的信息被折叠成非常精确的模型，帮助他们准确地预测银河系和整个宇宙中的恒星在诞生、年龄和死亡时将做什么，所有这些都基于它们的质量。最后，这些信息还帮助人们更多地了解恒星，尤其是我们的太阳。

问题中“天文需不需要很强的地理”是一种误解。天文与地理的相通之处，不在于它们同样反映我们所处的自然界，而在于两者的解析处理同样需要球面几何支持。

天体物理学是现代天文学的一个分支，它的基础知识中，数学（包括球面几何学）、力学、粒子物理学（高能物理学）占了90%以上的比重，反而是天文学与其仅有一种若有若无的联系。相对论（广义相对论和狭义相对论）是理论物理学的基础之一，光学（几何光学和物理光学或者说电磁学）与之相通。可以说，相对论是电磁学的组成部分，或者说是它的衍生物。

目前已经很难找完全符合传统“天文学”类型的学科，也许可以说它是现代天体测量学的一部分。

所有的天文学相关学科，都需要极其强劲的数学能力做基础，同时需要精深的物理知识做框架。至于说到“枯燥”，那要看你自己如何评价了——有些人可以连续手工计算π值而乐此不疲，也有人对频繁变换的艺术品展示很快厌倦。“枯燥”与否，更多取决于评价者个人，而不是被评价的对象——毕竟基础科学不是一般人能轻松涉足（娱乐性质的涉足除外）的领域。

天文学涉及的就业方向仅限于（军工）航天企业及基础研究部门，在一般人看来，天文学意味着孤独和寂寞，意味着远离繁华。如果你要选择这个方向，请多问自己几次，有没有为学术奉献全部身心的境界。如果没有，那还是选择一些比较热门的应用领域来得实惠。