《地球科学概论》第2章行星地球简史.pptxVIP

宇宙的起源

太阳系的形成

地球的诞生与演化

本章主要内容：

小

米

宇宙是如何形成的?

宇宙是何时形成的?人们一直在探询这些问题的答案…...

……直至现在!

一、宇宙的起源

哈勃根据他和同事对大量河外星系的观测资料提出：

●几乎所有星系都正在离我们(地球)远去

●相距我们越远的星系，其背行速度越快

宇宙正在膨胀!

架设在加利福尼亚Wilson山顶的Hooker天文望远镜。在1917-1947年间它一直是世界上最大的天文望远镜。

EdwinHubble(1889-1953)

·爱因斯坦的广义相对论

早已预测了宇宙膨胀

·哈勃的观察结果验证了这一预测的正确性

AmcAicAANCic

如何知道星系正在离我们远去?

电磁波光谱

频率(Hz)

发出波的物体的温度(K)

建筑物人蜜蜂针尖原生动物分子原子原子核

可穿透地球的大气圈?

波长(米)

N

1K100K10,000K10MillionK

Y

Y

10-810-1010-12

10310-210-5

.5×10-6

如何知道星系正在离我们远去?一红移效应

到达该观察者的光波压缩

成较短的“蓝移”波长

V

该观察者看不到

偏移效应

到达该观察者的光波扩展

成较长的“红移”波长

移动的光源

Earth:PortraitofaPlanet,2ndEdition

Copyright(c)W.W.NortonCompany

膨胀着的宇宙

●空间本身在膨胀，而不是物体飞离彼此.

这并不意味着我们处于宇宙的中心

在宇宙中的任何一个地方都看到所有物体都正在飞离而去

例子：

-葡萄干面包

-爬在正被吹涨的气球上的蚂蚁

2004ThomsonvBrooksCoie

20cm

—

穿越时空回望过去

·Hubble发现星系“红移”的程度与其离我们的距离成正即距离越远，红移量越大。

·因此，测量其红移量就可知道星系离我们的距离。·记住：光从星系传到我们眼中是需要时间的。

十光的传播速度：30万公里/秒

所以我们所看到的星系是它们过去某个时刻的样子

·所看到的星系离我们越远，我们所“回望到的过去”就

早。

●因此红移量越大，表示距今越久远。

穿越时空回想过去

●如果所有的星系都正在背行而去，那么在过去它们相互间应离得较近。

·如此一直追溯到初始，就意味着一切的一切都始于同一个起点。

十然后开始膨胀开来….

·这个起点被称为“大爆炸”(theBigBang)。

·最初，宇宙的全部“物质”都集中在

一个极度致密、温度极高的微粒(比一

个质子还小得多)中。

·然后空间开始膨胀

一早期仍非常炽热和致密

一充斥着黑体(blackbody)辐射

一但因极其致密，光被吸收(不透明)

·温度最终降低到能够形成H原子

一黑体辐射可自由传播了

(来自当时的光现在应存在于我们的四周、能够被检测到一3K背景辐射)

·随着温度的继续降低，依次聚合生成了氦及其它更重的原子。

·大爆炸2亿年(100万年?)后，开始逐步形成各种天体星系。

大爆炸与宇宙的形成

v=Ho×d

d=v/H₀

但距离(d)=速度(v)x时间(t)

H₀

thubble=1/H。

(t-膨胀持续的时间→

1,0001,500宇宙的年龄)

计算宇宙的年龄一哈勃定律(“退行速度与距离成正比”)

哈勃的数据

距星系的距离

3

500

距离(百万光年)

(a)

(b)星系的退行速度

0哈勃的原图

星系的退行速度

2

1

计算宇宙的年龄一哈勃定律

根据计算，从“大爆炸”开始至今，膨胀已持续了150亿年左右宇宙的年龄

宇宙的早期历史

·在大爆炸发生时，我们现今所知的物质形式并不存在，存在的只有纯的能量。在1秒钟之内，四种基本力分离开来：

一重力：物体之间的相互引力

一电磁力：将原子结合成分子；可由光子传导一强核力：将质子和中子结合成原子核

一弱核力：将原子的原子核破坏，产生放射性衰变

宇宙的