普通天文学期末论文

论文题目：探索神秘瑰丽的宇宙世界姓名：周若男

学号：5403212047

专业班级：ACCA121

宇宙的观测和假说

——探索神秘瑰丽的宇宙世界

摘要：宇宙世界神秘莫测，从粒子、宇宙物质、地球、月球、太阳、九大行星到太阳系、银河系、黑洞和宇宙大爆炸，科学家们仿佛一层又一层的揭开了宇宙神秘的面纱，却在欣喜的以为可以了解一个完整的宇宙后，却又发现这只不过是冰山一角。宇宙广袤无垠，我们现在所知道有太阳系，银河系，河外星系，并且通过近半世纪对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达大约140亿光年的宇宙深处。

关键词：宇宙起源大爆炸太阳九大行星黑洞

宇宙世界神秘莫测，从粒子、宇宙物质、地球、月球、太阳、九大行星到太阳系、银河系、黑洞和宇宙大爆炸，科学家们仿佛一层又一层的揭开了宇宙神秘的面纱，却在欣喜的以为可以了解一个完整的宇宙后，却又发现这只不过是冰山一角。尽管人们在宇宙面前显得无比渺小，却无法阻止宇宙以其独特的魅力吸引着人们去不断探索它，认识它。而我所写的这篇论文就是介绍一些我所了解的关于宇宙的假说。

一、关于宇宙起源的假说（宇宙大爆炸的假说）

关于宇宙如何起源的，科学家们众说纷纭，提出了各种各样的假说。大体来说，主流假说有以下几种：

“盖天说”——是我国古代最早的宇宙结构学说。这一学说认为，天是圆形的，像一把张开的大伞覆盖在地上；地是方形的，像一个棋盘，日月星辰则像爬虫一样过往天空，因此这一学说又被称为“天圆地方说”；

“浑天说”——认为天和地的关系就像鸡蛋中蛋白和蛋黄的关系一样，地被天包在当中。浑天说中天的形状，不像盖天说所说的那样是半球形的，而是一个南北短、东西长的椭圆球。大地也是一个球，这个球浮在水上，回旋漂荡；后来又有人认为地球是浮于气上的。不管怎么说，浑天说包含着朴素的“地动说”的萌芽；

“大爆炸说”——主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。

而其中，大爆炸假说是当今时代比较容易令人信服的假说。宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出，但20年代以来就有了萌芽。20年代时，若干天文学者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比，都有波长变化，即红移现象。到了1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律，而他所描绘的正是一幅宇宙膨胀的图像。1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。40年代美籍俄国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论——热大

爆炸宇宙学模型，宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。60年代，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据，他们发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10 ~ 43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。总的来说，大爆炸宇宙模型基于两个假设：第一是爱因斯坦提出的，能正确描述宇宙物质的引力作用的广义相对论；第二是所谓宇宙学原理，即宇宙中的观测者所看到的事物既同观测的方向无关也同所处的位置无关。并且有以下几点证据：（a）红位移；（b）哈勃定律；（c）氢与氦的丰存；（d）微量元素的丰存度；（e）3K的宇宙背景辐射。

虽然有这些证据证明宇宙大爆炸假说的成立，但仍然有一部分人反对这个假说，并且提出一些新的假说，认为如果把中国古代的宇宙学说和西方现代的宇宙观测与研究成果结合起来，应该能够产生一个更为科学的宇宙观。在不断进步的科学技术下，大爆炸理论可能被推翻，也可能被证实，而宇宙的起源这一未解之谜就交给时间来解决，相信终有一天，人类可以真正了解宇宙的来源。宇宙的来源已成为历史，而历史必定有迹可循。

二、太阳及太阳系九大行星

宇宙广袤无垠，我们现在所知道有太阳系，银河系，河外星系，并且通过近半世纪对河外星系的研究，不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统，而且已使我们的视野扩展到远达大约140亿光年的宇宙深处。但我们最熟悉的仍然是我们生活的地球，感受到的太阳、月球及被披上梦幻色彩的九大行星。

太阳是在大约45.7亿年前在一个坍缩的氢分子云内形成。太阳是一个巨大而炽热的气体星球。太阳形成的时间以两种方法测量：太阳目前在主序带上的年龄，使用恒星演化和太初核合成的电脑模型确认，大约就是45.7亿年。太阳在其主序的演化阶段已经到了中年期，在这个阶段的核聚变是在核心将氢聚变成氦。太阳没有足够的质量爆发成为超新星，替代的是，在约50亿年后它将进入红巨星的阶段，氦核心为抵抗引力而收缩，同时变热；紧挨核心的氢包层因温度上升而加速聚变，结果产生的热量持续增加，传导到外层，使其向外膨胀。从外部看，太阳将如新星般突然增亮5～10个星等（相比于此前的“红巨星”阶段），接着体积大幅度缩小，变得比原先的红巨星暗淡得多（但仍将比现在的太阳亮），直到核心的碳逐步累积，再次进入核心收缩、外层膨胀阶段，这就是渐近巨星分支阶段。太阳只是宇宙中一颗十分普通的恒星，但它却是太阳系的中心天体。

太阳系中，包含我们的地球在内的八大行星、一些矮行星、彗星和其它无数的太阳系小天体，都在太阳的强大引力作用下环绕太阳运行。太阳系的疆域庞大，仅以冥王星为例，其运行轨道距离太阳就将近40个天文单位，也就是60亿千米之遥远，而实际上太阳系的范围还要数十倍于此。其中我们最为熟知的是八大行星。在2006年8月24日于布拉格举行的第26届国际天文联会中通过的第5号决议中，冥王星被划为矮行星，并命名为小行星134340号，从太阳系大行星行列中被除名，所以太阳系由原来的九大行星变为八颗大行星。现在的八大行星按照距离太阳的远近排列分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。水星（Mercury）是距离太阳最近的一颗行星，体积最小的一颗行