2013鲁教版选修1《宇宙的起源和恒星演化》课件.pptVIP

一、宇宙概观 我们居住的地球是太阳系家族的一员。 太阳系是银河系中的一个小星系。银河系是由群星和弥漫物质集成的一个庞大天体系统。其中有2000亿颗以上恒星，太阳只是其中一个。 银河系以外还有数十亿类似于银河系的庞大天体系统，成为河外星系。肉眼看到的最远天体仙女座星系是离银河系最近的河外星系，离我们约300万光年（l.y.） 宇宙的年龄约150亿---200亿万年。 目前天文学观测手段所达到的最大范围是200l.y. 人们获得天体信息的渠道 电磁辐射 (electromagnetic radiation) 宇宙线 (cosmic rays) 中微子 (neutrinos) 引力波 (gravitational wave) 根据波长由长到短，电磁辐射可以分为射电、红外、可见光、紫外、X射线和γ射线等波段，可见光又可分解为七色光 2、宇宙线 — 天体发出的高能粒子流 主要是电子、质子、α粒子（氦原子核）等。 虽然它们运动很快、穿透力强，但由于它们带有电荷，在到达地球表面之前，不仅会和途中物质发生相互作用，而且会受到宇宙空间磁场的影响，不断改变运动方向。因此很难判断它们的真实源头，在使用它所携带信息上有一定困难。 3、中微子 一种以光速运动的基本粒子，其穿透力极强，停止一个中微子的运动要厚达1光年的铅板。很少与其他物质发生相互作用，可以轻易地从天体内部深处跑出来，带出其他媒体无法传递的信息。现在虽可以探测到它的存在，但还没有很有效的设备去了解和研究它所携带的信息。 4.引力波 根据广义相对论，引力也可以形成辐射作为天体信息的来源。 引力是一切物质都具有的属性，其大小和物质的质量成正比。天体运动发出的引力波，会携带天体运动状态的信息。目前，虽有一些间接证据，但还很难直接探测记录。 虽然原则上可以从四种来源搜集天体的信息，但迄今为止最主要的来源仍是电磁辐射。  2.宇宙的层次结构 宇宙由多个层次的天体系统所组成，其顺序为：星球、星团、星系、星系团、超星系团、总星系等。 1.星球：宇宙结构中的基本单元。 2.星团：由十个以上的恒星组成，被各成员恒星的引力束缚在一起的恒星群。星团分成两大类：疏散星团和球状星团。疏散星团一般包括十几个到几百个恒星，形状不规则。球状星团的特点在于恒星集中分布在一个较小的空间内，呈圆球或椭球形状，他所包含的星球比疏散星团多得多，从几万颗到几十万颗以上。 3.星系：有几十亿到几千亿颗恒星以及星际物质和尘埃物质等构成的天体系统，统称星系。太阳离银河系中心约3.3万光年，整个银河系绕中心旋转，各部分运动速度都不相同。太阳和附近的恒星绕银河系中心的轨道速度约为250千米/秒，运行一周约需2.5亿年。 银河系 的结构分银核、 银晕、银盘。 星系按形状分类：旋涡星系，椭圆星系及不规则星系三大类 。银河系属于旋涡星系 。 4.星系团、超星系团：由十几个乃至上千个星系集聚在一起，相互之间有一定力学联系的集团，称为星系团。 5.总星系：所有的星系团、超星系团总称为总星系 。 三、宇宙模型 宇宙模型：就是对宇宙的结构、运动特性、演化方式所作出的统一的理论描述。 早期-----有限有边的世界（很多） ； 牛顿------无限的静态宇宙模型； 爱因斯坦----有限无边的宇宙模型； 勒梅特------膨胀的宇宙模型（哈勃定律） 伽莫夫-----大爆炸宇宙模型。 霍金----无边界宇宙模型（意义） 支持大爆炸理论的证据 2.氦的丰度 天然的化学元素共92种，它们在自然界的含量很不相同。但有一种很奇特的事，氦的丰度（即含量所占比例）在不同种类的天体上大致相同 . 在宇宙大爆炸早期(30分钟内)形成的氦的丰度，后来在膨胀冷却的过程中一直被保持下来，并以大致相近的比例出现在不同的星系或天体中。这就是为什么今天各星系（星球）氦的丰度奇妙地相同的原因。 关于支持宇宙大爆炸模型的观测证据还有很多，比如测定遥远星系红化、发现伽玛射线脉冲形成机制、微弱电磁波出现偏振现象等，同学可自己查找有关书籍来阅读。 五、宇宙整体的命运 宇宙的最终命运有三种可能的趋势：一种是万有引力足以使膨胀最终停止，那么宇宙就注定会发生坍缩，最终变成一个大火球——同宇宙起源时的大爆炸相当，但过程正好相反；第二种是万有引力不足以阻止宇宙的继续膨胀，那么它将永远膨胀下去，最终将变成一个令人感到“不快”的黑暗的、寒冷的世界；第三种是介于前两种之间的临界状态。 欣赏视频：银河系 宇宙大爆炸模型 辐射时代 时间1－10s，温度降至1010-5×109K，质子和反质子、电子和正电子相遇时湮灭，从而产生了大