《宇宙探秘》课件(1)

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宇宙中天体的层次
超星系团 星系团 星系 太阳系 地月系
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地球 R=6.4×106m 大气层厚度 h=3.0×106m
月球轨道半径 r=3.8×108m
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太阳
水星 金星 地球 火星 木 星 土星 天王星 海王星 冥王星
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星系 由群星和弥漫物质集合成的一
超星系团
由众多星系团聚集成尺度更大的超 星系团。
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仙 女 座 大 星 系
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太阳系的起源与演化
关于太阳系的起源与演化，众说纷纭。 归纳起来不外乎三类：
一是灾变说， 二是俘获说， 三是共同形成说。
目前天文学家趋于一致的看法是 太阳和行星系统共同形成的学说。
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个庞大天体系统，称星系。 银河系 太阳系以及太阳系以外的数
以 10亿计的庞大天体系统,统称 银 河系。 河外星系 银河系以外的星系。如仙女 座星系。
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银河系全景
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仙女座星系2020/3/5 Nhomakorabea返回
星系团
星系一般不是单个存在的，大多组 成双重星系、多重星系、星系群，直至 成千上万个星系集合为星系团。
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收缩过程中，物
质释放出的能量使原 恒星变热。当中心温 度上升到1000万度时， 就发生热核反应。而 热核反应产生的向外 的辐射压力极大地阻 止物质进一步向内收 缩。当二者达到平衡 时，一颗恒星诞生了。
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宇宙的起源与演化
20世纪40年代末提出的热大爆炸宇 宙模型，逐步被科学界公认。该模型认 为，宇宙起源于一个高温、高密度的 “原始火球”的大爆炸，爆炸之后经过 降温、变稀和膨胀，逐步演化成今天看 到的天体系统。
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宇宙年龄达到约10-6 s, 温度降到约1013K并进一步 降低，核子与核子相碰而 湮灭，例如质子与反质子 湮没为光子和轻子。
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到约10-4 s，电子、 子
和中微子等轻子占主要地 位，宇宙进入轻子时代。
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宇宙年龄从10s到0.5×106s，宇宙进入辐 射为主的时期。在这一段时间里，辐射能量密 度高于实物粒子的平均能量密度。这一阶段总 共延续了2000年。当温度下降到1010K时，宇 宙间仍只有中子、质子、电子、光子和中微子 等一些基本粒子形态的物质，它们之间达到平 衡。大爆炸后2-3min，当温度降到109～108 K 时，合成了宇宙中早期元素，如氢、氦，还有 极微量的铍、锂等。后一阶段，除膨胀外，无 其他特殊过程。
• 哥白尼的“日心说”：太阳是宇宙的中 心
• 宇宙是否有中心还是一个迷。
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现代的宇宙探秘
• 望远镜系统 • 航天技术的发展 • 宇宙中的天体层次 • 太阳及恒星的起源 • 宇宙的起源
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哈勃
美 天文学家 （1889-1953）
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哈勃望远镜
1990年4月24日 美国用“发现”号航 天飞机把一台长13米， 宽4.2米，主体镜直径 2.4米的空间望远镜送 上太空。 该镜造价 15亿美元，其轨道离地面607公里与地球赤 道倾角为28.5°。
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大约50亿年前，太阳系还是一团弥漫的缓慢转 动的气体云。由于其他天体的引力扰动或邻近超新 星爆发的影响，这块气体云开始塌缩，稠密的核心 变为原始太阳，周围旋转的尘粒和气体原子，形成 一个薄盘——原太阳星云。原太阳星云会分裂成大 量引力束缚团块（称为星子）。星子具有小行星的 尺度，其中一部分就是今天的小行星和彗星核，另 一部分通过碰撞合并长大成星胚。这些星胚继续吸 积周围物质，像滚雪球一样最后变为大行星及其卫 星。这些天体均由围绕太阳旋转的薄盘内的物质组 成，因此自然是共面及同向的。
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恒星的形成
在恒星起源的问题中，主要有两种观点：
一种观点认为，恒星是由弥漫物质凝聚 形成的，称弥漫说；
一种观点认为，恒星是由超密物质爆发 形成的。
越来越多的观测证据支持“弥漫说”
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观测表明，星际空间存在着许多 气体和尘埃物质。在引力作用下，这 些弥漫物质收缩成星际云。引力使星 际云进一步收缩，星际云在快速收缩 过程中，逐渐碎裂成好多小云，每个 小云以后单独形成一个恒星。
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支持这一学说的主要依据
• 光具有多普勒效应,当一个星系远离我们远去时, 它的频率就会长高,它的谱线波长就会变长,也 就是说星系的光谱向长波方向偏移,称之为谱线 的“红移”
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总结
• 地心说和日心说 宇宙 超星系团 星系团 宇宙是一个有层次的天体系统 宇宙的起源
星系
宇宙探秘
学习目标:
• 大致了解人类探索太阳及宇宙的 历程，并认识人类对宇宙的探索 将不断深入。
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古人看天
• 对古代人来说:地球是一块平坦的、 并不是太大的土地，天空似乎是一 个固定的圆形的屋顶，它和地面是 融为一体的。
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“地心说”和“日心说”
• 托勒密的“地心说”：地球是宇宙的中 心
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当温度降到105 K以后，实物粒子的密 度超过了辐射的密度，这个阶段可以说一直 延续到现在。
而在宇宙年龄小于70万年，温度大于 3000K时，电子、质子及其他原子核无法结 合成原子;宇宙温度降至3000K以下，电子和 原子核不具有足够的能量克服它们之间的电 磁力而形成原子。随着宇宙膨胀，温度进一 步降低，各种物质、恒星、银河系和其它星 系逐步形成，直到当前的世界。
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地面远距离 摄影镜头所摄
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地面光学 望远镜所摄
哈勃空间 望远镜所摄
哈勃半径
光在哈勃时间内走过的距 离,或者说就是可以观测到的最 大距离，约为2×1010光年 （200亿光年），即1026m.
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神舟六号
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1035 s
1043 s
106 s
104 s
1037 K
1027 K
1013 K
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大约在一百几十亿年
前，原始火球开始爆炸， 爆炸后的10－43 s前，称普 朗克时代.这时期，自然界 的四种力是统一的。
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爆炸后的10－43 s时，温 度降到1037K,引力作用分化出 来。爆炸后约10-35 s, 温度降 到1027K,强相互作用分离出来， 宇宙进入强子时代。