探索宇宙奧秘：天文學(xué)課件課程大綱1宇宙簡史從宇宙起源到現(xiàn)今演化2太陽系概述太陽系結(jié)構(gòu)、行星與衛(wèi)星3恒星與星系恒星演化、星系分類、星系結(jié)構(gòu)4宇宙學(xué)前沿暗物質(zhì)、暗能量、宇宙加速膨脹宇宙簡史1宇宙大爆炸大約138億年前，宇宙從一個極小的奇點爆炸開始2宇宙膨脹宇宙在不斷膨脹，星系彼此遠(yuǎn)離3恒星與星系形成宇宙中形成恒星、星系、星云等天體4生命起源地球上誕生生命，并不斷進(jìn)化發(fā)展太陽系概述太陽太陽系中心，一顆巨大的恒星，提供光和熱行星八顆行星圍繞太陽運行，包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星小行星帶位于火星與木星之間的小行星帶柯伊伯帶位于海王星軌道外側(cè)，包含許多冰質(zhì)天體地球的獨特之處適宜的溫度地球擁有適宜生命存在的溫度范圍液態(tài)水地球表面覆蓋著液態(tài)水，是生命起源和演化的必要條件大氣層地球擁有保護(hù)生命的大氣層，阻擋有害輻射磁場地球擁有保護(hù)生命的磁場，抵御太陽風(fēng)月球的形成與演化1巨大撞擊2熔融狀態(tài)3冷卻固化4地質(zhì)演化5現(xiàn)今月球行星的分類類地行星水星、金星、地球、火星類木行星木星、土星、天王星、海王星外行星的特點體積巨大外行星體積龐大，主要成分為氣體環(huán)系統(tǒng)一些外行星擁有復(fù)雜的環(huán)系統(tǒng)衛(wèi)星眾多外行星擁有許多衛(wèi)星，有些衛(wèi)星甚至比水星還大小行星與彗星1小行星太陽系中大小不一的巖石天體2彗星由冰和塵埃組成的天體，運行軌道偏心率大3流星彗星或小行星碎片進(jìn)入地球大氣層燃燒產(chǎn)生的光跡恒星的生命歷程1星云坍縮恒星從星云坍縮開始形成2主序星階段恒星穩(wěn)定燃燒氫，釋放光和熱3紅巨星階段恒星核心的氫燃料耗盡，膨脹成為紅巨星4白矮星質(zhì)量較小的恒星演化為白矮星5超新星爆炸質(zhì)量較大的恒星會發(fā)生超新星爆炸，留下中子星或黑洞恒星的分類O藍(lán)巨星表面溫度高，壽命短B藍(lán)白色巨星表面溫度高，壽命較短A白色巨星表面溫度中等，壽命中等F黃白色巨星表面溫度中等，壽命較長銀河系的構(gòu)造銀河系中心包含一個超大質(zhì)量黑洞旋臂包含大量恒星、星云和星團(tuán)暈圍繞銀河系中心，包含稀疏的恒星星系的類型黑洞的成因與性質(zhì)恒星坍縮質(zhì)量巨大的恒星在燃料耗盡后會發(fā)生坍縮，形成黑洞超大質(zhì)量黑洞存在于星系中心，質(zhì)量巨大，影響星系演化奇點黑洞中心，密度無限大，時空扭曲事件視界黑洞的邊界，光無法逃逸引力波的觀測理論預(yù)測愛因斯坦廣義相對論預(yù)言引力波的存在探測儀器激光干涉儀等先進(jìn)儀器用于探測引力波觀測驗證2015年首次直接探測到引力波未來展望引力波天文學(xué)將成為新的研究領(lǐng)域暗物質(zhì)與暗能量暗物質(zhì)不發(fā)光，不與電磁波相互作用，但具有引力暗能量導(dǎo)致宇宙加速膨脹的神秘能量，性質(zhì)未知宇宙學(xué)基本模型1宇宙大爆炸2暗物質(zhì)與暗能量3星系形成與演化4宇宙微波背景輻射5宇宙加速膨脹宇宙大爆炸理論1奇點宇宙從一個極小的奇點開始爆炸2膨脹宇宙不斷膨脹，溫度和密度降低3物質(zhì)形成宇宙中形成基本粒子，逐漸演化成原子4星系形成物質(zhì)聚集形成星系，恒星和行星5現(xiàn)今宇宙宇宙繼續(xù)膨脹，并演化出各種天體宇宙微波背景輻射大爆炸遺跡宇宙微波背景輻射是大爆炸的余暉，是宇宙學(xué)的重要證據(jù)溫度分布宇宙微波背景輻射的溫度分布不均勻，反映了早期宇宙的結(jié)構(gòu)研究意義宇宙微波背景輻射的觀測可以幫助我們理解宇宙的起源和演化宇宙加速膨脹之謎1觀測結(jié)果超新星的觀測表明宇宙正在加速膨脹2暗能量暗能量被認(rèn)為是宇宙加速膨脹的主要原因3宇宙命運宇宙的最終命運取決于暗能量的性質(zhì)時空扭曲與蟲洞時空扭曲質(zhì)量會使周圍的時空發(fā)生彎曲，影響光線傳播蟲洞連接兩個不同時空的通道，理論上存在exoplanet探索與發(fā)現(xiàn)1開普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)大量系外行星，推動了系外行星研究2凌星法通過觀測恒星亮度變化來尋找系外行星3徑向速度法通過觀測恒星光譜的微小變化來尋找系外行星4直接成像法直接拍攝系外行星的照片生命的起源與分布地球生命起源生命起源于地球上的原始海洋，經(jīng)過漫長的演化過程系外生命科學(xué)家們一直在探索宇宙中是否存在其他生命適宜居住帶存在液態(tài)水的區(qū)域，被認(rèn)為是生命存在的可能區(qū)域天文學(xué)的研究方法望遠(yuǎn)鏡觀測使用望遠(yuǎn)鏡收集來自天體的電磁輻射數(shù)據(jù)分析對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取有用的信息理論建模建立物理模型來解釋天體現(xiàn)象計算機(jī)模擬利用計算機(jī)模擬宇宙演化過程望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展歷程1伽利略望遠(yuǎn)鏡第一臺天文望遠(yuǎn)鏡，開創(chuàng)了天文學(xué)觀測的新紀(jì)元2折射望遠(yuǎn)鏡利用透鏡折射光線來成像3反射望遠(yuǎn)鏡利用反射鏡反射光線來成像4射電望遠(yuǎn)鏡接收來自天體的無線電波5空間望遠(yuǎn)鏡在太空中進(jìn)行天文觀測，不受地球大氣影響光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的原理物鏡收集來自天體的光線目鏡放大物鏡形成的圖像焦距影響望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)口徑影響望遠(yuǎn)鏡的集光能力空間天文觀測平臺哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在太空中運行，拍攝了大量精彩的天文照片詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡最新的空間天文觀測平臺，擁有更強(qiáng)大的觀測能力電磁頻譜與天文探測可見光人類肉眼可見的光線，占電磁頻譜很小一部分紅外線用于探測天體的熱輻射紫外線用于研究天體的熱氣體X射線用于研究天體的黑洞和超新星伽馬射線用于研究天體的超高能現(xiàn)象紅外天文與x射線天文紅外天文研究宇宙中溫度較低的天體，例如星云、行星x射線天文研究宇宙中高溫、高能的天體，例如黑洞、超新星射電天文與引力波天文射電天文研究宇宙中無線電波，揭示天體的結(jié)構(gòu)和物理過程引力波天文研究宇宙中引力波，探測黑洞碰撞和超新星爆發(fā)天文數(shù)據(jù)處理與分析數(shù)據(jù)處理對天文觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、降噪、濾波等處理數(shù)據(jù)分析對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，提取有用的信息數(shù)據(jù)可視化將數(shù)據(jù)以圖形、圖表等形式展示天文成像與可視化技術(shù)圖像處理對天文圖像進(jìn)行增強(qiáng)、降噪、色彩校正等處理圖像拼接將多個圖像拼接成更大、更完整的圖像三維建模將天文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維模型，更直觀地展示天體結(jié)構(gòu)動畫制作制作動畫來演示天文現(xiàn)象，例如星系的演化天文研究的前沿?zé)狳c1暗物質(zhì)與暗能量探測暗物質(zhì)和暗能量的性質(zhì)2系外行星尋找適宜生命存在的系外行星3宇宙大爆炸研究宇宙大爆炸的細(xì)節(jié)和早期宇宙的演化4黑洞物理研究黑洞的性質(zhì)和演化天文學(xué)在日常生活中的應(yīng)用1衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)利用衛(wèi)星信號進(jìn)行定位和導(dǎo)航2通信系統(tǒng)利用衛(wèi)星通信進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信3天氣預(yù)報利用衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行天氣預(yù)報4資源探測利用衛(wèi)星遙感技術(shù)探測地球資源天文學(xué)家的工作與生活觀測研究使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行天文觀測，收集數(shù)據(jù)理論研究建立物理模型，解釋天文現(xiàn)象數(shù)據(jù)分析對天文數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取有用的信息論文發(fā)表將研究成果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊上大眾科普天文的重要性1激發(fā)興趣激發(fā)人們對天文的興趣，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)2傳播知識傳播天文知識，提高公眾對宇宙的認(rèn)知3啟迪智慧啟迪人們的思維，思考