资环2010-1.1地球在宇宙中的位置分解优秀PPT.ppt

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1、第一章第一章 地球地球 第一节第一节 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置？绚丽星空，对于人类来说，充溢了奇妙绚丽星空，对于人类来说，充溢了奇妙色调与超乎寻常的吸引力色调与超乎寻常的吸引力 康德说：有两样东西，我们愈常常愈长久地加以思索，它们就愈使心灵充溢始终簇新不断增长的景仰和敬畏：在我之上的星空和居我心中的道德法则。遥远的太空给人们无尽的遐想 满天闪烁的星斗统称天体，我们把天体分为恒星、彗星、行星、卫星和星系等。天上的天体有多少？容纳天体的天空有多大？宇宙？天体与天体之间是什么关系？天体与天空构成了宇宙，那么宇宙的起源是什么？它是怎么发生、演化和发展的？打开天窗打开天窗 放眼宇宙放眼宇宙一

2、、恒星、星系、宇宙一、恒星、星系、宇宙太阳是一颗一般的恒星太阳是一颗一般的恒星晴朗的夜晚繁星点点银河银河纤云弄巧飞星传恨，银汉迢迢暗渡纤云弄巧飞星传恨，银汉迢迢暗渡.（一）恒星的一般特征恒星的一般特征 1 恒星：像太阳一样，由炙热的气体组成，能自己发热、发光近似球体的天体叫恒星一、恒星、星系、宇宙一、恒星、星系、宇宙恒星为什么发光？太阳为什么发光？恒星为什么发光？太阳为什么发光？地球为什么不发光？地球为什么不发光？1 1、恒星是能发光，、恒星是能发光，1发光：可见光；2灼热：2600-40000；3气体：氢与氦；4球状：质量巨大-自引力作用；55巨大质量巨大质量。核反应 2 2、恒星的质量：、

3、恒星的质量：多大质量？天体才能够发光多大质量？天体才能够发光 依据统计：依据统计：10%10%恒星的质量恒星的质量 10 10倍太阳质量。倍太阳质量。3 3、恒星体积大小、密度、恒星体积大小、密度质量差别不大，多数在太阳的质量差别不大，多数在太阳的0.10.11010倍，或倍，或100100倍倍直径相差巨大直径相差巨大 天蝎天蝎a a直径是太阳的直径是太阳的600600倍，倍，参宿参宿4 4直径是太阳的直径是太阳的900900倍。倍。天狼星直径是太阳的天狼星直径是太阳的1/301/30密度密度:差别悬殊差别悬殊：有的约为水的有的约为水的1/10001/1000，仙王座，仙王座VVVV为大气的为

4、大气的1/251/25万，万，中子星密度中子星密度10101414g/cmg/cm3,3,太阳太阳1.41g/cm1.41g/cm3 3。图图 恒星大小的比较恒星大小的比较 银河系的恒星总数大约有15002000亿颗，肉眼能视察到的大约有6000多颗。恒星是普遍存在的最重要的天体4、恒星相对位置保持不变？所以为“恒”，是因为人眼的缺点，人眼只能辨别出近的东西，没有方法辨别出远的物体。恒星自行恒星的自行速度，一般都小于每年0.1，迄今只发觉有400余颗恒星的自行超过每年1。4、恒星不恒自行恒星能运动，有速度，空间速度分为视向速度和切向速度图2-2 北斗七星的自行及形态变更（一）恒星的一般特征：（

5、一）恒星的一般特征：1 1、发光、发光2 2、质量巨大、质量巨大3 3、恒星相比质量差别不大；、恒星相比质量差别不大；密度、体积差别大密度、体积差别大4 4、恒星自行、恒星自行5 5、恒星的多样性恒星的多样性q单星，双星，星团单星，双星，星团q变星，新星，超新星变星，新星，超新星q巨星，超巨星，白矮星巨星，超巨星，白矮星q脉冲星，中子星脉冲星，中子星（1）单星，双星，星团）单星，双星，星团双星双星星团恒星数星团恒星数星系多数的恒星、双星、星团组成星系多数的恒星、双星、星团组成恒星有半数以上不是单个存在的，它们往恒星有半数以上不是单个存在的，它们往往组成大大小小的集团。其中两个在一起往组成大大小

6、小的集团。其中两个在一起的叫双星，三、五成群的叫聚星，几十、的叫双星，三、五成群的叫聚星，几十、几百甚至成千上万个彼此纠集成团的叫做几百甚至成千上万个彼此纠集成团的叫做星团，联系比较松散的叫星协。星团，联系比较松散的叫星协。1.5 双星和恒星的质量(17.9)1.双星(binary stars)由在彼此引力作用下以椭圆轨道相互绕转的两颗恒星组成的双星系统。大部分的恒星位于双星和聚星系统中。1.双星(binary stars)由在彼此引力作用下以椭圆轨道相互绕转的两颗恒星组成的双星系统。大部分的恒星位于双星和聚星系统中。由光变曲线可以得到：由光变曲线可以得到：两颗两颗子星的温度比、轨道倾角（子星

7、的温度比、轨道倾角（恒星质量）恒星质量）和恒星的大小。和恒星的大小。天狼星变更之谜？天狼星变更之谜？昴 星 团 很多恒星积聚在较小的空间，形成稠密的恒星集团很多恒星积聚在较小的空间，形成稠密的恒星集团疏 散 星 团 球状星团半人马坐球状星团半人马坐（2）变星，新星，超新星）变星，新星，超新星大多数恒星是稳定的（如太阳），有些大多数恒星是稳定的（如太阳），有些恒星在短时期内有明显或周期性变更：恒星在短时期内有明显或周期性变更：变星变星新星：恒星爆炸，突然变亮，在渐渐变新星：恒星爆炸，突然变亮，在渐渐变暗。暗。超新星：爆炸规模特殊大的新星。超新星：爆炸规模特殊大的新星。超星新超星新10541054

8、年年 7 7月月4 4日日天关客星是天关客星是 1054 1054年年 金牛座金牛座 内爆发的一内爆发的一颗颗 超新星超新星 ，古代，古代 中国中国 和阿拉伯的天和阿拉伯的天文学家在史书中对这颗并留下了具体的文学家在史书中对这颗并留下了具体的记录。记录。，这颗超新星在这颗超新星在2323天的时间内白天都可以天的时间内白天都可以见到，在夜晚可见的时间则持续了见到，在夜晚可见的时间则持续了653653天。天。据探讨，这颗星可能映据探讨，这颗星可能映型超新星。天型超新星。天关客星爆炸后的遗骸变成了关客星爆炸后的遗骸变成了 蟹狀星雲蟹狀星雲 2005年年12月月7日，哈博望远镜拍摄的蟹状星云日，哈博望

9、远镜拍摄的蟹状星云 超新星是罕见的天象。历史文献表明，银超新星是罕见的天象。历史文献表明，银河系中最近期的二个超新星出现河系中最近期的二个超新星出现15721572年、年、16041604年。年。第谷第谷布拉赫（布拉赫（Tycho BraheTycho Brahe）。他写了一）。他写了一本书，并用拉丁文起了个书名，叫做本书，并用拉丁文起了个书名，叫做De Nova De Nova StellaStella，意思是，意思是“论新星论新星”。此后，全部爆发。此后，全部爆发的恒星就都被称为的恒星就都被称为novanova（新星）了。（新星）了。16041604年开年开普勒观测到了这颗新星，并在书中做

10、了记载普勒观测到了这颗新星，并在书中做了记载 。（。（16091609年伽利略望远镜）年伽利略望远镜）万事俱备，只缺超新星了万事俱备，只缺超新星了 邻居家的超新星邻居家的超新星大麦哲伦星云中出现的超新星大麦哲伦星云中出现的超新星1987A1987A（左上）是（左上）是400400年来年来发觉的距离我们最近的超新星，肉眼可见。发觉的距离我们最近的超新星，肉眼可见。历史上的超新星（历史上的超新星（银河系内）银河系内）爆发年份历史年头客星专名所在爆发年份历史年头客星专名所在 星座星等肉眼可见时间星座星等肉眼可见时间公元公元185 185 东汉东汉 灵帝灵帝 中平二年南门客星半人马中平二年南门客星半人

11、马-8 20-8 20 个月个月386 386 东晋东晋 孝武帝孝武帝 太元十一年南斗客星人马？太元十一年南斗客星人马？3 3 个月个月393 393 东晋东晋 孝武帝孝武帝 太元十八年尾中客星天蝎太元十八年尾中客星天蝎-1 8-1 8 个月个月1006 1006 北宋北宋 真宗真宗 景德三年周伯星狐狸景德三年周伯星狐狸-9.5 -9.5 数年数年1054 1054 北宋北宋 仁宗仁宗 至和元年无关客星金牛至和元年无关客星金牛-5 22-5 22 个月个月1181 1181 南宋南宋 孝宗孝宗 淳熙八年传舍客星仙后淳熙八年传舍客星仙后0 6 0 6 个月个月1572 1572 明明 穆宗穆宗

12、陲庆六年阁道客星仙后陲庆六年阁道客星仙后-4 18-4 18 个月个月1604 1604 明明 神宗神宗 万历三十二年尾分客星蛇夫万历三十二年尾分客星蛇夫-2.5 12-2.5 12 个月个月1885 1885 年年8 8 月月31 31 日，有人观测到仙女座大日，有人观测到仙女座大星云中恒星的爆发，并认为是新星。星云中恒星的爆发，并认为是新星。直到直到1920 1920 年，天文学家才搞清晰仙女座大年，天文学家才搞清晰仙女座大星云是银河系外的星系，其星光要经过星云是银河系外的星系，其星光要经过200 200 多万年才能传到地球。由此可算出多万年才能传到地球。由此可算出1885 1885 年年

13、看到的那颗恒星爆发时，光度竟然是太阳看到的那颗恒星爆发时，光度竟然是太阳的的100 100 亿倍，使人们大吃一惊！亿倍，使人们大吃一惊！仙仙女女座座大大星星云云从今以后，人们才把这种光能量极其巨大的恒从今以后，人们才把这种光能量极其巨大的恒星爆发觉象，称为超新星爆发。细心的天文学星爆发觉象，称为超新星爆发。细心的天文学家们，还从家们，还从20 20 年头以前的天文照相底片中，年头以前的天文照相底片中，接连发觉了接连发觉了13 13 个河外星系超新星。随着巨型个河外星系超新星。随着巨型精良的天文望远镜的问世，天文学家开展了超精良的天文望远镜的问世，天文学家开展了超新星照相巡天观测工作。新星照相巡

14、天观测工作。据估计，每个星系平均近据估计，每个星系平均近300 300 年才有一颗超新年才有一颗超新星出现。星出现。（3 3）白矮星，巨星，红巨星）白矮星，巨星，红巨星体积很小，密度极大，表面温度很高而光体积很小，密度极大，表面温度很高而光度不大的恒星，称为度不大的恒星，称为白矮星白矮星。白矮星的体积有的只相当于太阳的几特别之一。白矮星的体积有的只相当于太阳的几特别之一。体积特殊浩大，密度很小，表面温度较低而光体积特殊浩大，密度很小，表面温度较低而光度比太阳大度比太阳大100100倍左右的恒星，称为巨星。倍左右的恒星，称为巨星。光度比太阳大光度比太阳大5 0005 000倍甚至超过倍甚至超过1

15、010万倍的恒星，万倍的恒星，称为超巨星。称为超巨星。巨星有的比太阳大一二十倍，超巨星甚至超过巨星有的比太阳大一二十倍，超巨星甚至超过太阳上千倍，而白矮星的体积有的只相当于太太阳上千倍，而白矮星的体积有的只相当于太阳的几特别之一。阳的几特别之一。红巨星的体积很大，它的半径一般比太阳大100倍，红超巨星参宿四的半径约为太阳的900倍，比火星绕日轨道半径大得多。食双星仙王座VV（英语字母）中的红超巨星半径约为太阳半径的1600倍，比木星绕日轨道半径还大。中子星中子星中子星的灯塔效应中子星是中子星是19671967年在狐狸座内发觉的，由于它周期性地年在狐狸座内发觉的，由于它周期性地发出脉冲，又叫脉冲

16、星发出脉冲，又叫脉冲星中子星中子星=脉冲星脉冲星 （）脉冲星（）脉冲星 无一例外地都是很小的，无一例外地都是很小的，小得稀奇。小得稀奇。它的典型直径只有公里，也就是说，它的典型直径只有公里，也就是说，小小中小小中 子星的子星的“腰围腰围”只有多公里，只有多公里，相当于一辆汽车以一般速度行驶小时相当于一辆汽车以一般速度行驶小时的距离。的距离。可是，就是这么颗小个子恒星，却有那可是，就是这么颗小个子恒星，却有那么多的极端的物理条件，也真是够惊人么多的极端的物理条件，也真是够惊人的！的！脉冲周期都特别之短，短到简直难以想象的程脉冲周期都特别之短，短到简直难以想象的程度。度。已观测到的最长的已观测到的

17、最长的 脉冲周期，只有脉冲周期，只有.秒，最短的约毫秒，即千分之二秒。秒，最短的约毫秒，即千分之二秒。或脉冲星或脉冲星 的自转都特殊快，从的自转都特殊快，从.秒转秒转一圈到秒钟转圈！放射脉冲的持续时一圈到秒钟转圈！放射脉冲的持续时间间 大致是其周期的至。大致是其周期的至。密度大得惊人。密度大得惊人。水的密度是水的密度是 每立方厘米重克，每立方厘米重克，铁是。克，汞是。克。铁是。克，汞是。克。脉冲星亿吨以上、甚至达到亿吨脉冲星亿吨以上、甚至达到亿吨cm3假定假定 地球的密度也达到这种闻所未闻的惊人程地球的密度也达到这种闻所未闻的惊人程度的话，那它的平均直径就不是公里，度的话，那它的平均直径就不是

18、公里，而是一二百米或更小。而是一二百米或更小。温度高得惊人。温度高得惊人。脉冲星的表面温度就可以达到万脉冲星的表面温度就可以达到万度，度，中心还要高数百倍，达到亿度。中心还要高数百倍，达到亿度。我们以太阳来作比较，就可以有个稍我们以太阳来作比较，就可以有个稍 具体的具体的概念：太阳表面温度摄氏度不到，越概念：太阳表面温度摄氏度不到，越往里温度越高，中心温度约往里温度越高，中心温度约 万度。万度。压力大得惊人。压力大得惊人。地球中心的压力大约是多万个大气压，地球中心的压力大约是多万个大气压，即我们平常所说的标准大气压的多万即我们平常所说的标准大气压的多万倍。倍。脉冲星的中心压力据认为可脉冲星的中

19、心压力据认为可 以达到以达到亿亿亿个大气压，比地心压力强亿亿亿个大气压，比地心压力强万亿亿倍，比太阳中心强万亿亿倍，比太阳中心强 亿亿倍。亿亿倍。特殊强的辐射。特殊强的辐射。太阳一刻不停地向四周辐射出大得惊人的能量，太阳一刻不停地向四周辐射出大得惊人的能量，到达到达 地球的只是其中的亿分之一。即使地球的只是其中的亿分之一。即使如此，我们人类获益匪浅。而脉冲星的辐如此，我们人类获益匪浅。而脉冲星的辐 射射能量平均为太阳的百万倍。能量平均为太阳的百万倍。中子星和黑洞是宇宙中密度和引力最强大的两类颇具中子星和黑洞是宇宙中密度和引力最强大的两类颇具奇妙感的天体。光是中子星就已经够不行思议了，偏奇妙感的天体。光是中子星就已经够不行思议了，偏偏还要添上黑洞。它是宇宙中的死亡陷井和无底深渊，偏还要添上黑洞。它是宇宙中的死亡陷井和无底深渊，没有物质能摆脱它的强大引力，包括光线。在它旁边，没有物质能摆脱它的强大引力，包括光线。在它旁边，今日的全部物理定律都显得不适用了。今日的全部物理定律都显得不适用了。黑黑洞洞吞吞噬噬中中子子星星恒星、红巨星、中子星、黑洞恒星、红巨星、中子星、黑洞为什么恒星世界这样丰姿多彩呢？为什么恒星世界这样丰姿多彩呢？恒星世界千姿百态，揭示出了它的起源和演化恒星世界千姿百态，揭示出了它的起源和演化。仙女星系，距离230万光年人们怎样去探讨如此遥远的天体？