1、7.3 宇宙探秘學(xué)習(xí)目標(biāo): 大致了解人類探索太陽及宇宙的大致了解人類探索太陽及宇宙的歷程，并認(rèn)識(shí)人類對(duì)宇宙的探索歷程，并認(rèn)識(shí)人類對(duì)宇宙的探索將不斷深入。將不斷深入。 古人看天 對(duì)古代人來說對(duì)古代人來說:地球是一塊平坦的、地球是一塊平坦的、并不是太大的土地，天空似乎是一并不是太大的土地，天空似乎是一個(gè)固定的圓形的屋頂，它和地面是個(gè)固定的圓形的屋頂，它和地面是融為一體的。融為一體的。“地心說”和“日心說” 托勒密的托勒密的“地心說地心說”：地球是宇宙的中：地球是宇宙的中心心 哥白尼的哥白尼的“日心說日心說”：太陽是宇宙的中：太陽是宇宙的中心心 宇宙是否有中心還是一個(gè)迷。宇宙是否有中心還是一個(gè)迷。現(xiàn)

2、代的宇宙探秘 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) 航天技術(shù)的發(fā)展 宇宙中的天體層次 太陽及恒星的起源 宇宙的起源下一頁哈勃哈勃美美 天文學(xué)家天文學(xué)家（1889-1953） 1990年年4月月24日日美國(guó)用美國(guó)用“發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)”號(hào)航號(hào)航天飛機(jī)把一臺(tái)長(zhǎng)天飛機(jī)把一臺(tái)長(zhǎng)13米，米，寬寬4.2米，主體鏡直徑米，主體鏡直徑2.4米的空間望遠(yuǎn)鏡送米的空間望遠(yuǎn)鏡送上太空。上太空。 該鏡造價(jià)該鏡造價(jià)哈勃望遠(yuǎn)鏡哈勃望遠(yuǎn)鏡15億美元，其軌道離地面億美元，其軌道離地面607公里與地球赤公里與地球赤道傾角為道傾角為28.5。 地面遠(yuǎn)距離地面遠(yuǎn)距離攝影鏡頭所攝攝影鏡頭所攝 地面光學(xué)地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡所攝望遠(yuǎn)鏡所攝 哈勃空間哈勃空間望遠(yuǎn)鏡所攝望遠(yuǎn)鏡所攝

3、光在哈勃時(shí)間內(nèi)走過的距光在哈勃時(shí)間內(nèi)走過的距離離,或者說就是可以觀測(cè)到的最或者說就是可以觀測(cè)到的最大距離，約為大距離，約為21010光年光年（200億光年），即億光年），即1026m.哈勃半徑哈勃半徑 返回神舟六號(hào)返回宇宙中天體的層次宇宙中天體的層次 超星系團(tuán)超星系團(tuán) 星系團(tuán)星系團(tuán) 星系星系 太陽系太陽系 地月系地月系 下一頁 地球地球 R=6.4106m 大氣層厚度大氣層厚度 h=3.0106m 月球軌道半徑月球軌道半徑 r=3.8108m返回返回 太陽太陽 水星水星 金星金星 地球地球 火星火星 木木 星星 土星土星 天王星天王星 海王星海王星 冥王星冥王星 返回返回星系星系 由群星和彌漫

4、物質(zhì)集合成的一由群星和彌漫物質(zhì)集合成的一 個(gè)龐大天體系統(tǒng)，稱星系。個(gè)龐大天體系統(tǒng)，稱星系。 銀河系銀河系 太陽系以及太陽系以外的太陽系以及太陽系以外的數(shù)數(shù) 以以 10億計(jì)的龐大天體系統(tǒng)億計(jì)的龐大天體系統(tǒng),統(tǒng)稱統(tǒng)稱 銀銀 河系。河系。 河外星系河外星系 銀河系以外的星系。如仙女銀河系以外的星系。如仙女 座星系。座星系。銀河系全景銀河系全景仙女座星系仙女座星系返回返回 星系團(tuán)星系團(tuán) 星系一般不是單個(gè)存在的，大多組星系一般不是單個(gè)存在的，大多組成雙重星系、多重星系、星系群，直至成雙重星系、多重星系、星系群，直至成千上萬個(gè)星系集合為星系團(tuán)。成千上萬個(gè)星系集合為星系團(tuán)。超星系團(tuán)超星系團(tuán) 由眾多星系團(tuán)聚集

5、成尺度更大的超由眾多星系團(tuán)聚集成尺度更大的超星系團(tuán)。星系團(tuán)。仙仙女女座座大大星星系系返回返回 太陽系的起源與演化太陽系的起源與演化 關(guān)于太陽系的起源與演化，眾說紛紜。關(guān)于太陽系的起源與演化，眾說紛紜。歸納起來不外乎三類：歸納起來不外乎三類： 一是災(zāi)變說，一是災(zāi)變說， 二是俘獲說，二是俘獲說， 三是共同形成說。三是共同形成說。 目前天文學(xué)家趨于一致的看法是目前天文學(xué)家趨于一致的看法是太陽和行星系統(tǒng)共同形成的學(xué)說。太陽和行星系統(tǒng)共同形成的學(xué)說。 大約大約50億年前，太陽系還是一團(tuán)彌漫的緩慢轉(zhuǎn)億年前，太陽系還是一團(tuán)彌漫的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的氣體云。由于其他天體的引力擾動(dòng)或鄰近超新動(dòng)的氣體云。由于其他天體的引力

6、擾動(dòng)或鄰近超新星爆發(fā)的影響，這塊氣體云開始塌縮，稠密的核心星爆發(fā)的影響，這塊氣體云開始塌縮，稠密的核心變?yōu)樵继?，周圍旋轉(zhuǎn)的塵粒和氣體原子，形成變?yōu)樵继?，周圍旋轉(zhuǎn)的塵粒和氣體原子，形成一個(gè)薄盤一個(gè)薄盤原太陽星云。原太陽星云會(huì)分裂成大原太陽星云。原太陽星云會(huì)分裂成大量引力束縛團(tuán)塊（稱為星子）。星子具有小行星的量引力束縛團(tuán)塊（稱為星子）。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，另尺度，其中一部分就是今天的小行星和彗星核，另一部分通過碰撞合并長(zhǎng)大成星胚。這些星胚繼續(xù)吸一部分通過碰撞合并長(zhǎng)大成星胚。這些星胚繼續(xù)吸積周圍物質(zhì)，像滾雪球一樣最后變?yōu)榇笮行羌捌湫l(wèi)積周圍物質(zhì)，像滾雪球一

7、樣最后變?yōu)榇笮行羌捌湫l(wèi)星。這些天體均由圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的薄盤內(nèi)的物質(zhì)組星。這些天體均由圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的薄盤內(nèi)的物質(zhì)組成，因此自然是共面及同向的。成，因此自然是共面及同向的。恒星的形成恒星的形成在恒星起源的問題中，主要有兩種觀點(diǎn)：在恒星起源的問題中，主要有兩種觀點(diǎn)： 一種觀點(diǎn)認(rèn)為，恒星是由彌漫物質(zhì)凝聚一種觀點(diǎn)認(rèn)為，恒星是由彌漫物質(zhì)凝聚形成的，稱彌漫說；形成的，稱彌漫說； 一種觀點(diǎn)認(rèn)為，恒星是由超密物質(zhì)爆發(fā)一種觀點(diǎn)認(rèn)為，恒星是由超密物質(zhì)爆發(fā)形成的。形成的。 越來越多的觀測(cè)證據(jù)支持越來越多的觀測(cè)證據(jù)支持“彌漫說彌漫說” 觀測(cè)表明，星際空間存在著許多觀測(cè)表明，星際空間存在著許多氣體和塵埃物質(zhì)。在引力作用下，

8、這氣體和塵埃物質(zhì)。在引力作用下，這些彌漫物質(zhì)收縮成星際云。引力使星些彌漫物質(zhì)收縮成星際云。引力使星際云進(jìn)一步收縮，星際云在快速收縮際云進(jìn)一步收縮，星際云在快速收縮過程中，逐漸碎裂成好多小云，每個(gè)過程中，逐漸碎裂成好多小云，每個(gè)小云以后單獨(dú)形成一個(gè)恒星。小云以后單獨(dú)形成一個(gè)恒星。 收縮過程中，物收縮過程中，物質(zhì)釋放出的能量使原質(zhì)釋放出的能量使原恒星變熱。當(dāng)中心溫恒星變熱。當(dāng)中心溫度上升到度上升到1000萬度時(shí)，萬度時(shí)，就發(fā)生熱核反應(yīng)。而就發(fā)生熱核反應(yīng)。而熱核反應(yīng)產(chǎn)生的向外熱核反應(yīng)產(chǎn)生的向外的輻射壓力極大地阻的輻射壓力極大地阻止物質(zhì)進(jìn)一步向內(nèi)收止物質(zhì)進(jìn)一步向內(nèi)收縮。當(dāng)二者達(dá)到平衡縮。當(dāng)二者達(dá)到平衡

9、時(shí)，一顆恒星誕生了。時(shí)，一顆恒星誕生了。反回 宇宙的起源與演化宇宙的起源與演化 2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代末提出的熱大爆炸宇年代末提出的熱大爆炸宇宙模型，逐步被科學(xué)界公認(rèn)。該模型認(rèn)宙模型，逐步被科學(xué)界公認(rèn)。該模型認(rèn)為，宇宙起源于一個(gè)高溫、高密度的為，宇宙起源于一個(gè)高溫、高密度的“原始火球原始火球”的大爆炸，爆炸之后經(jīng)過的大爆炸，爆炸之后經(jīng)過降溫、變稀和膨脹，逐步演化成今天看降溫、變稀和膨脹，逐步演化成今天看到的天體系統(tǒng)。到的天體系統(tǒng)。s4310s3510s610s410K3710K2710K1310 大約在一百幾十億年大約在一百幾十億年前，原始火球開始爆炸，前，原始火球開始爆炸，爆炸后的爆炸

10、后的1043 s前，稱普前，稱普朗克時(shí)代朗克時(shí)代.這時(shí)期，自然界這時(shí)期，自然界的四種力是統(tǒng)一的。的四種力是統(tǒng)一的。返回返回 爆炸后的爆炸后的1043 s時(shí)，溫時(shí)，溫度降到度降到1037K,引力作用分化出引力作用分化出來。爆炸后約來。爆炸后約10-35 s, 溫度降溫度降到到1027K,強(qiáng)相互作用分離出來，強(qiáng)相互作用分離出來，宇宙進(jìn)入強(qiáng)子時(shí)代。宇宙進(jìn)入強(qiáng)子時(shí)代。返回返回 宇宙年齡達(dá)到約宇宙年齡達(dá)到約10-6 s,溫度降到約溫度降到約1013K并進(jìn)一步并進(jìn)一步降低，核子與核子相碰而降低，核子與核子相碰而湮滅，例如質(zhì)子與反質(zhì)子湮滅，例如質(zhì)子與反質(zhì)子湮沒為光子和輕子。湮沒為光子和輕子。返回返回 到約到

11、約10-4 s，電子、，電子、 子子和中微子等輕子占主要地和中微子等輕子占主要地位，宇宙進(jìn)入輕子時(shí)代。位，宇宙進(jìn)入輕子時(shí)代。返回返回 宇宙年齡從宇宙年齡從10s到到0.5106s，宇宙進(jìn)入輻，宇宙進(jìn)入輻射為主的時(shí)期。在這一段時(shí)間里，輻射能量密射為主的時(shí)期。在這一段時(shí)間里，輻射能量密度高于實(shí)物粒子的平均能量密度。這一階段總度高于實(shí)物粒子的平均能量密度。這一階段總共延續(xù)了共延續(xù)了2000年。當(dāng)溫度下降到年。當(dāng)溫度下降到1010K時(shí)，宇時(shí)，宇宙間仍只有中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子宙間仍只有中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態(tài)的物質(zhì)，它們之間達(dá)到平等一些基本粒子形態(tài)的物質(zhì)，它們之間達(dá)到平

12、衡。大爆炸后衡。大爆炸后2-3min，當(dāng)溫度降到，當(dāng)溫度降到109108 K時(shí)，合成了宇宙中早期元素，如氫、氦，還有時(shí)，合成了宇宙中早期元素，如氫、氦，還有極微量的鈹、鋰等。后一階段，除膨脹外，無極微量的鈹、鋰等。后一階段，除膨脹外，無其他特殊過程。其他特殊過程。 當(dāng)溫度降到當(dāng)溫度降到105 K以后，實(shí)物粒子的密以后，實(shí)物粒子的密度超過了輻射的密度，這個(gè)階段可以說一直度超過了輻射的密度，這個(gè)階段可以說一直延續(xù)到現(xiàn)在。延續(xù)到現(xiàn)在。 而在宇宙年齡小于而在宇宙年齡小于70萬年，溫度大于萬年，溫度大于3000K時(shí)，電子、質(zhì)子及其他原子核無法結(jié)時(shí)，電子、質(zhì)子及其他原子核無法結(jié)合成原子合成原子;宇宙溫度降至宇宙溫度降至3000K以下，電子和以下，電子和原子核不具有足夠的能量克服它們之間的電原子核不具有足夠的能量克服它們之間的電磁力而形成原子。隨著宇宙膨脹，溫度進(jìn)一磁力而形成原子。隨著宇宙膨脹，溫度進(jìn)一步降低，各種物質(zhì)、恒星、銀河系和其它星步降低，各種物質(zhì)、恒星、銀河系和其它星系逐步形成，直到當(dāng)前的世界。系逐步形成，直到當(dāng)前的世界。支持這一學(xué)說的主要依據(jù) 光具有多普勒效應(yīng)光具