太阳和恒星的能量来源及元素合成
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放射性元素铀、钋和镭放出α, β,γ三种射线。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
α射线是氦的原子核,β射线是电 子,γ射线是能量很高的光子。
在发现质子和中子后,才最后弄清 楚原子核是由质子和中子组成的。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
核力
在原子核中有多个质子存在,质子 带正电,彼此排斥。必然有一种力把 众多的质子和中子紧紧地聚集在一起 的。这就是核力。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
不同元素的差别
不同的元素仅仅是它们原子核中的 质子数和中子数的不同。具有相同质 子数,但中子数不同的原子核形成同 位素。
20世纪20年代,天文学家通过光谱 分析知道太阳物质组成。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
地球上的化学元素
地球上的化学元素种类繁多,宇宙其 它天体上有的地球上都有。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
核力的作用范围非常小,作用距离 只有10-13厘米。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
引力 F(g)Gm'/md2 电磁力 F(e)qq'/d2
F(e)/F(g)2.31309 电磁力比引力强得多!
太阳和恒星的能量来源及元素合成
原子核之间接近很困难
原子核(或质子)之间的静电斥力 和它们的电量成正比,和它们之间的 距离的平方成反比。它们越接近,斥 力越大。原子核中的质子越多,斥力 越大。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
核聚变的困难
原子核是带正电的,同性电荷相斥 使它们不可能彼此靠近。要使几个带 正电的原子核或质子发生聚变,必须 使它们彼此接近到10-13厘米核力能起 作用的范围内。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
人工核反应
• 1919年卢瑟福用粒子(氦核)轰
击氮原子核,观测到闪光, 确认为
太阳和恒星的能量来源及元素合成
什么是重元素
与通常意义下的重元素不同。 天文学上习惯把氢和氦以外的元素 称为重元素。大多数恒星上的元素丰 度都差不多,也有某些种类的恒星的 元素丰度差别比较大。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
宇宙中最多的元素
宇宙中最多的元素是氢原子,其原子 核就是质子。按质量计,它约占宇宙全 部看得见的物质的3/4。第二多的元素 是氦,约占全宇宙的1/4。所有其他元 素的总和只占不足百分之一。但是不足 百分之一其它元素种类繁多。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
氢 氦 碳氧
H11- H2 4- eC6 1- 2 O8 16
X 原子核用符号
A
Z
源自文库
X 为原子核所对应的元素符号
A 为质量数,中子和质子的总数 Z 为质子数太阳和恒星的能量来源及元素合成
2,原子核和 核反应
太阳和恒星的能量来源及元素合成
α,β,γ三种射线的发现
19世纪末发现天然放射现象后,科 学家认识到原子核的复杂结构和核反 应。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
懂得少的比懂得多的人聪明
爱丁顿提出恒星能源来自核反应
1926年,爱丁顿首先提出恒星的能 源只能是来自核反应。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
研究核反应的物理学家认为不可能
当时的物理学研究知道,只有当温 度达到几百亿度时,才能发生聚变。 而恒星中心区域的温度达不到这样的 高温,所以他们认为在恒星内部不可 能发生核反应。
人体中也有丰富的元素,不仅有铁、 碳、氮、钙、锂、铍、硼、氢,还有微 量的比铁更重的元素。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
元素丰度
太阳上的元素相对于氢的丰度是: 氢(H)=1.0;氦(He)=0.38; 氧(O)=0.001;碳(C)=0.00052; 氮(N)=0.0001; 硅(Si),镁(Mg),铁(Fe),钠(Na), 钙(Ca),镍(Ni),铬(Cr),等在 0.000028以下。
同阶段和不同的恒星演化过程中产生的。
弄清楚宇宙中各种元素的生成机制及形成
目前观测到的丰度一直是科学家探求解决的
难题。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
问题讨论
1,地球上有多少种元素? 2,有什么方法可以探知恒星中 或宇宙中的化学成分?
太阳和恒星的能量来源及元素合成
丰富的物质世界
今天的物质世界丰富多采,是因为 有多种多样的元素存在。宇宙中的万 物都是由元素周期表中列出的各种元 素所组成。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
3,太阳的能源
太阳和恒星的能量来源及元素合成
太阳能源和热核反应
太阳的表面温度大约为6000度,而 中心温度却高达1200万度。它每秒钟 向太空辐射的能量为3.8 × 1026焦耳。
太阳的年龄已经超过50亿年。根据 地质资料,在这么长的时间内太阳的 辐射能没有明显的变化。这表明,必 定有一个长期而稳定的能源。
七,太阳和恒星的能量 来源及元素合成
1,核能和爱因斯坦的E=mc2 2,恒星的能源和寿命 3,恒星上元素的分布 4,恒星上元素的合成 5,福勒的贡献和获1983年诺贝尔奖
太阳和恒星的能量来源及元素合成
福勒
从事与元素合成有关核反应的实验和理 论研究,被誉为这一领域的先驱者。他把 原子核物理理论应用于天体物理学的研究 成为核天体物理学这个新学科的奠基人。
质子
• 1930年发现由粒子轰击铍(Be)
时产生穿透力极强的射线,后来确
认为中子
• 高能带电粒子加速器,实行人工核
反应
太阳和恒星的能量来源及元素合成
带电粒子加速器
如何加速? 带电粒子在电场和磁场中受什么力? 电场力和罗伦兹力。 加速器的原理:利用带电粒子在电场 和磁场中受电场力和罗伦兹力的作用可 以获得加速度的原理,研制成各种的高 能带电粒子加速器。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
目前世界上的大型加速器可以把质 子加速到10000亿电子伏特的能量。 加速器使带电粒子获得很高的能量, 成为轰击原子核的炮弹,实现人工原 子核反应。
能量单位:电子伏特 常用的有伏安(伏特·安培)
太阳和恒星的能量来源及元素合成
实现加速途径:
1,高温 2,高密,简并气体 3,加速器
他因为对宇宙化学元素形成机制的研究 而荣获1983年度的诺贝尔物理学奖。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
1,元素及宇宙中 元素分布
太阳和恒星的能量来源及元素合成
宇宙化学元素合成
宇宙中存在的各种各样的物质都是由各种
元素组成。地球、行星、太阳、恒星、星云
以及星际介质中具有各种各样但不尽相同的
元素及同位素。这些元素是在宇宙演化的不
太阳和恒星的能量来源及元素合成
α射线是氦的原子核,β射线是电 子,γ射线是能量很高的光子。
在发现质子和中子后,才最后弄清 楚原子核是由质子和中子组成的。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
核力
在原子核中有多个质子存在,质子 带正电,彼此排斥。必然有一种力把 众多的质子和中子紧紧地聚集在一起 的。这就是核力。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
不同元素的差别
不同的元素仅仅是它们原子核中的 质子数和中子数的不同。具有相同质 子数,但中子数不同的原子核形成同 位素。
20世纪20年代,天文学家通过光谱 分析知道太阳物质组成。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
地球上的化学元素
地球上的化学元素种类繁多,宇宙其 它天体上有的地球上都有。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
核力的作用范围非常小,作用距离 只有10-13厘米。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
引力 F(g)Gm'/md2 电磁力 F(e)qq'/d2
F(e)/F(g)2.31309 电磁力比引力强得多!
太阳和恒星的能量来源及元素合成
原子核之间接近很困难
原子核(或质子)之间的静电斥力 和它们的电量成正比,和它们之间的 距离的平方成反比。它们越接近,斥 力越大。原子核中的质子越多,斥力 越大。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
核聚变的困难
原子核是带正电的,同性电荷相斥 使它们不可能彼此靠近。要使几个带 正电的原子核或质子发生聚变,必须 使它们彼此接近到10-13厘米核力能起 作用的范围内。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
人工核反应
• 1919年卢瑟福用粒子(氦核)轰
击氮原子核,观测到闪光, 确认为
太阳和恒星的能量来源及元素合成
什么是重元素
与通常意义下的重元素不同。 天文学上习惯把氢和氦以外的元素 称为重元素。大多数恒星上的元素丰 度都差不多,也有某些种类的恒星的 元素丰度差别比较大。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
宇宙中最多的元素
宇宙中最多的元素是氢原子,其原子 核就是质子。按质量计,它约占宇宙全 部看得见的物质的3/4。第二多的元素 是氦,约占全宇宙的1/4。所有其他元 素的总和只占不足百分之一。但是不足 百分之一其它元素种类繁多。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
氢 氦 碳氧
H11- H2 4- eC6 1- 2 O8 16
X 原子核用符号
A
Z
源自文库
X 为原子核所对应的元素符号
A 为质量数,中子和质子的总数 Z 为质子数太阳和恒星的能量来源及元素合成
2,原子核和 核反应
太阳和恒星的能量来源及元素合成
α,β,γ三种射线的发现
19世纪末发现天然放射现象后,科 学家认识到原子核的复杂结构和核反 应。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
懂得少的比懂得多的人聪明
爱丁顿提出恒星能源来自核反应
1926年,爱丁顿首先提出恒星的能 源只能是来自核反应。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
研究核反应的物理学家认为不可能
当时的物理学研究知道,只有当温 度达到几百亿度时,才能发生聚变。 而恒星中心区域的温度达不到这样的 高温,所以他们认为在恒星内部不可 能发生核反应。
人体中也有丰富的元素,不仅有铁、 碳、氮、钙、锂、铍、硼、氢,还有微 量的比铁更重的元素。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
元素丰度
太阳上的元素相对于氢的丰度是: 氢(H)=1.0;氦(He)=0.38; 氧(O)=0.001;碳(C)=0.00052; 氮(N)=0.0001; 硅(Si),镁(Mg),铁(Fe),钠(Na), 钙(Ca),镍(Ni),铬(Cr),等在 0.000028以下。
同阶段和不同的恒星演化过程中产生的。
弄清楚宇宙中各种元素的生成机制及形成
目前观测到的丰度一直是科学家探求解决的
难题。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
问题讨论
1,地球上有多少种元素? 2,有什么方法可以探知恒星中 或宇宙中的化学成分?
太阳和恒星的能量来源及元素合成
丰富的物质世界
今天的物质世界丰富多采,是因为 有多种多样的元素存在。宇宙中的万 物都是由元素周期表中列出的各种元 素所组成。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
3,太阳的能源
太阳和恒星的能量来源及元素合成
太阳能源和热核反应
太阳的表面温度大约为6000度,而 中心温度却高达1200万度。它每秒钟 向太空辐射的能量为3.8 × 1026焦耳。
太阳的年龄已经超过50亿年。根据 地质资料,在这么长的时间内太阳的 辐射能没有明显的变化。这表明,必 定有一个长期而稳定的能源。
七,太阳和恒星的能量 来源及元素合成
1,核能和爱因斯坦的E=mc2 2,恒星的能源和寿命 3,恒星上元素的分布 4,恒星上元素的合成 5,福勒的贡献和获1983年诺贝尔奖
太阳和恒星的能量来源及元素合成
福勒
从事与元素合成有关核反应的实验和理 论研究,被誉为这一领域的先驱者。他把 原子核物理理论应用于天体物理学的研究 成为核天体物理学这个新学科的奠基人。
质子
• 1930年发现由粒子轰击铍(Be)
时产生穿透力极强的射线,后来确
认为中子
• 高能带电粒子加速器,实行人工核
反应
太阳和恒星的能量来源及元素合成
带电粒子加速器
如何加速? 带电粒子在电场和磁场中受什么力? 电场力和罗伦兹力。 加速器的原理:利用带电粒子在电场 和磁场中受电场力和罗伦兹力的作用可 以获得加速度的原理,研制成各种的高 能带电粒子加速器。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
目前世界上的大型加速器可以把质 子加速到10000亿电子伏特的能量。 加速器使带电粒子获得很高的能量, 成为轰击原子核的炮弹,实现人工原 子核反应。
能量单位:电子伏特 常用的有伏安(伏特·安培)
太阳和恒星的能量来源及元素合成
实现加速途径:
1,高温 2,高密,简并气体 3,加速器
他因为对宇宙化学元素形成机制的研究 而荣获1983年度的诺贝尔物理学奖。
太阳和恒星的能量来源及元素合成
1,元素及宇宙中 元素分布
太阳和恒星的能量来源及元素合成
宇宙化学元素合成
宇宙中存在的各种各样的物质都是由各种
元素组成。地球、行星、太阳、恒星、星云
以及星际介质中具有各种各样但不尽相同的
元素及同位素。这些元素是在宇宙演化的不