第2章 宇宙.ppt

第二章 宇宙、太阳系和地球 一、宇宙的起源 二、太阳系的起源 三、地球的诞生 四、现代地球环境的形成 五、宇宙中的地球 做为自然科学研究的具体对象，宇宙是一个有限的客观存在。这样一个宇宙，应该有它的开端。 宇宙是怎样开端的呢？ 20世纪初，天文学家斯利弗尔（V.M.Slipher，1875-1969） 在观测银河系外的仙女座大星云是，取得15个星系的光谱资料，经过研究，发现其中13个正以每秒数十万米的高速推行，即离开我们越来越远。 1929年，哈勃 根据观测到的河外星系正在退行的资料，提出：一个星系的退行速度和它与我们（地球）的距离成正比，即离得越远退行越快。这个发现告诉我们，我们周围的星系正在四散离开，也可以说我们已知的宇宙正在膨胀。 爱因斯坦在1916年提出广义相对论 演绎出宇宙在膨胀的理论 哈勃的发现被认为是对这些理论的验证。以后的天文观测继续有新的发现，证明宇宙在膨胀，曾测到有的河外星系之间，正以每小时2，500，000km的速度拉开差距。 比利时天文学家勒梅特1927年提出 宇宙为什么会膨胀？ 膨胀的宇宙会不会是爆炸的产物？ 《BIG BANG》——大爆炸 宇宙中的全部物质，当初都集中在一个原始原子里（或称宇宙蛋），异常紧密 温度约1032K，绝对温度1亿亿亿亿 显然这只能维持极其短暂的平衡，一旦平衡破坏，就发生大爆炸，原始原子迅速膨胀，逐渐扩展为我们的宇宙。 现在的认识 大爆炸后，在高温下处于基本粒子状态的物质，随着温度的降低，聚合成各类原子 爆炸后100万年到20亿年，逐步形成各类天体星系 大爆炸理论 星系的演化 二、太阳系的起源 大爆炸发生约80亿年之后 太阳系出现 三、地球的诞生 形成地球的这团冷星云，在万有引力的作用下，物质的威力相互吸引，形成小的团块，也叫做星子。 星子再相互吸引，大的吸引小的，不断碰撞、不断吸积，直至成为地球和其他行星的前身。这个原始的地球是一个比今日的地球大得多的尘埃集合体，大致沿着今天的地球轨道自转。 原始地球内的“星子” 受到引力的作用向中心聚集，体积逐渐缩小，物质的密度越来越大 收缩不是无限的，因为物质还要受到自转产生的惯性离心力的作用，而离心力是要随体积缩小，导致自转速度加快而增大的，当离心力增大到能抵消引力时，就达到平衡。 冷——热——冷 尘埃向中心聚集的过程中，由于引力的作用，体积收缩，压力加大，会释放出大量的热量。放射性元素的蜕变和陨石的撞击，也都要放出热能。 尽管原始的星云物质是冷的，后来地球曾经历过一个高温时期，至少是局部物质处于热的熔融状态，以后收缩停止，才又逐渐冷却凝结。 地球圈层的形成 重力的作用与高温的影响，地球里面的物质发生部分熔融，使重者下沉，轻者上浮 出现大规模的物质分异和迁移 形成从里向外，物质密度从大到小的圈层结构 四、现代地球环境的逐渐形成 46亿年前，整个地球的温度都很高，表面也接近于熔融的状态 各类岩石的块体（以星子为基础）分布在地球的表面 后来构成大陆的地壳 冥古宙（46-38亿年） 原始地球表层 一些处于熔融状态的物质向上挤入地壳中凝结，或涌出地面，表现为广泛分布的火山活动 另一方面物质又在向下流动，把上面已经固结的地壳撕裂，并将其部分碎块拽向深处，使它再次熔入地幔物质之中 与此同时，薄弱的地壳还在陨石的撞击下形成大量陨击坑。 五、宇宙中的地球 （1）天圆地方？ 空间探测技术 － 地球的全貌 (一个以蓝色为主的、色彩丰富的星球) 　敕勒川，阴山下。 　天似穹庐，笼盖四野。 　天苍苍，野茫茫。 　风吹草低见牛羊。 －　世界各地人们最初都有类似的错觉 天道圜(圆)，地道方，圣王法之，所以立上下(上君下臣)。　　　　公元前３世纪　　吕不韦 　主持编成的《吕氏春秋》解释 天圆地方　　日月交替，东升西降，变换有序。如果大地是一个平面，那日月星辰又落到何处呢？板状的大地靠什么依托？大地的另一面又是什么样子？ 善于运用逻辑方法思维的古希腊人，率先提出了大地是一个圆球的想法。 先有毕达哥拉斯(Pythagoras，前571～前497)，后来亚里士多德(Aristotle，前384～ 前322)更是把地球摆在他设想的宇宙体系的中心。　　埃拉托色尼(Eratosthenes，前276 ?～前196),观察了亚历山大城及其南边约920km锡恩的阳光照射现象。　　张衡(78～139年）观测到月食的阴影边缘总是弧形的，由此证明大地是圆的。 　　1519年9月，麦哲伦(F.D.Magalhhaes，1480?～1521)环球航行　　1687年7月，牛顿(Sir Issac Newton,1642～1727)的传世名著《自然哲学的数学原理》