鲁科版 选修34 相对论与天体物理 探索宇宙 课件 （共58张）.ppt

第4节探索宇宙 前言 千百年来 人类一直在探索宇宙的秘密 太阳的光和热与昼夜交替 月亮的柔和与相位变化 满天星斗的旋转循回 寒暑变换的周而复始 流星的出没 日月食的奇迹 彗星的来临 天有无边际 天是什么时候 如何形成的 今天 人类已亲自登临月球 神秘宇宙的面纱已徐徐掀开 浩淼太空和生命的孕育 还有更多更多的秘密等着我们去探寻 一 宇宙的起源 在很久很久以前 没有天 没有地 到处是混沌的一片 简直就像是一个浑圆的鸡蛋 这个浑圆的东西也有一个中心 这个中心就是人类的始祖 他的名字叫做盘古氏 盘古氏在这个浑圆的东西中间孕育了1万8千年 终于有一天 他破壳而出 拿着自己制造的巨斧劈开了这个混沌的圆东西 轻的上升为天 重的下降为地 盘古死后 他的左眼 变成了光辉夺目的太阳 右眼 变成了一轮美丽的月亮 头发和胡须 变成了天空密密麻麻的星辰 身体则化为江河山脉 花草树木 你们还知道哪些有关宇宙起源的神话传说 说一说 ngc7742星云 哈勃眼中的宇宙 发现1 所有的星系都在远离我们而去 哈勃的惊人发现 发现2 星系离我们越远 运动的速度越快 发现3 星系间的距离在不断地扩大 按照哈勃的说法 所有的星系都在离我们而去 那是否说明地球就是整个宇宙的中心呢 你同意这样的说法吗 如果不 那么你是怎样理解哈勃定律中关于星系运动的特点 活动 1 准备一只气球 在其表面画上一些小圆点 2 用嘴持续地向气球充气 使气球不断地胀大 3 观察气球在胀大过程中各个小圆点间距离的变化 4 如果将这些小圆点代表星系 那么 这些原先靠得很近的星系之间的距离增大了吗 建立星系运动模型 我们的宇宙处在不断的膨胀当中 如果时光倒流 最初的宇宙是怎么样的呢 现在的宇宙又是怎样产生的呢 未来宇宙的命运又将如何 根据刚才我们建立的星系运动模型 你能想象出宇宙中的星系在怎样运动吗 如果我们把气球比作宇宙的话 那么你能想象现在的宇宙处在怎样的状态之中 宇宙形成的理论之一 大爆炸宇宙论 最初的宇宙没有空间和时间 温度极高 在100亿度以上 物质密度也相当大 宇宙间只有中子 质子 电子 光子和中微子等一些基本粒子形态的物质 全部的物质和能量集中在一点 奇点 现在观测到的宇宙开始于150亿年一次大爆炸 大爆炸使物质四散飞出 整个体系在不断膨胀 温度很快下降 当温度降到10亿度左右时 化学元素开始形成 当温度进一步下降到100万度后 早期形成化学元素的过程结束 当温度降到几千度时 辐射减退 宇宙间主要是气态物质 气体逐渐凝聚成气云 再进一步形成各种各样的恒星体系 成为我们今天看到的宇宙 大爆炸宇宙产生示意图 1 星星出现 10亿年 2 我们银河诞生 50亿年 3 恒星 银河并演化成我们今日所知的宇宙 4 现在宇宙持续膨胀中 150亿年 大约150亿年前 我们所处的宇宙全部以粒子的形式 极高的温度 极大的密度 被挤压在一个 原始火球 中 2 大爆炸理论主要观点 大爆炸使物质四散出击 宇宙空间不断膨胀 温度也相应下降 后来相继出现在宇宙中的所有星系 恒星 行星乃至生命 大胆猜测 宇宙的将来 或者会塌缩而在大挤压处终结 永远膨胀下去 不断地扩大 我们将看到所有星系的星球老化 死亡 剩下我们孤零零的 在一片黑暗当中 史蒂芬 霍金 史蒂芬 霍金 广泛尊崇为继爱因斯坦之后最杰出的科学家 黑洞理论和 大爆炸 理论的创立人 著名的 时间简史 的作者 17岁的霍金患病后只能永远坐在轮椅上并且失去了语言能力 这位全身只有三个手指能动的残疾人 却依靠惊人的毅力完成了一系列惊人的关于大爆炸和黑洞的理论 霍金预言宇宙的两种结局 1 会永远的膨胀下去 2 或者会塌缩而在大挤压处终结 总结 1 星系运动的特点 所有的星系都在离我们而去 星系离我们越远 运动的速度越快 星系间的距离在不断地扩大 2 现在的宇宙处于 不断的膨胀之中 3 目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说是 大爆炸宇宙论 一 赫利奥玻利斯的创世说据说 宇宙间始而一片幽暗 没有任何生气 大地是无边无际的瀛水 即 努恩 水中出现了一个丘阜 于是有了陆地 一朵荷花赫然而现 绽开的花中出现一个婴儿 这便是太阳 拉 初升的太阳驱散黑暗 照亮寰宇 世间逐渐有了生命 另有一说 据 死者之书 所述 太阳神拉是生于一巨卵 此卵为巨鸟 大戈戈通 生于混沌中隆起的丘阜上 拉神出生后 没有天 没有地 没有动物 只有水渊 努恩 幽暗笼罩于其上 拉神以水渊之土造天和地 天和地空空荡荡 没有众人 也没有群神 拉神便按照自己的模样思于心 于是 诸神相继出世 拉神首先从口中吐出两神 即空气 舒和水气 泰芙努特 空气和水气结合 生了天 努特和地 盖布 接着 拉神的眼泪落在地上 人遂生于其泪水 二 孟斐斯的创世说卜塔是孟斐斯的工匠之神 也是世界的创造之神 他是先天地之生而生 在世界还没有发生之前就已经存在了 卜塔通过 心 和 言 获得力量 他以 心中思之 口中道出 的方法生出创世八神 然后与这八位神祇创造视力 听力 呼吸 以使心有所知 而舌头 它重覆心所构思的事 于是卜塔宣读所有东西的名字 地和天 人 动物 植物相继诞生 紧接着 卜塔再以言创造 卡 灵魂 善者给以生 罪者给以死 任何劳作 任何技艺 手之动作 脚之行走 一切器官的运作 无不据心之所思和言之所述而产生 卜塔创造一切事物和一切神之后 心满意足 于是 他又造城镇 创立 诺姆 古埃及的行政单位 相当于州 为了让人类确立对神的崇拜 他创造了人的知能 命人类祭祀 建立神庙 从此 诸神及 卡 均聚集在他的周围 二 宇宙里有什么 2 包括 1 概念 宇宙中有上千亿的星系 平均每个星系又有上千亿的恒星和各类天体 宇宙是由许多类似于银河系一样的河外星系组成 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 九大行星及卫星 矮行星 流星 彗星 小行星 太阳 太阳系 光年是长度的单位 算一算 1光年等于多少米 1光年 9460800000000000米 94608亿千米 银河系的直径约为10万光年 侧视 俯视 1 上面两幅图中 银河系各呈什么形状 讨论 2 图中红点是什么 3 太阳系是银河系的中心吗 太阳系 银河系的概况 构成 银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个庞大的天体系统 像太阳这样的恒星有1000亿 2000亿颗 形状 侧视图中的银河系像个中间厚 四周薄的铁饼 俯视图中的银河系又像一个大旋涡 有四条螺旋状旋臂从中心伸出 大小 银河系的直径约10万光年 太阳与银河系的中心相距约为3万光年 旋涡星系 椭圆星系 不规则星系 充满活力的宇宙 目前 人们观测到的类似于银河系的天体系统 就有10亿个左右 这些天体系统被称为星系 所有的星系构成了广阔无垠的宇宙 地月系 太阳系 银河系 宇宙 太阳系 其它七大行星和矮行星 小天体等 地球 其它众多的恒星系 银河系 河外星系 仙女座星系 猎犬座星系 宇宙 星云的气体和尘埃紧缩 红外星主序星 红巨星超巨星 燃料消耗殆尽 膨胀 爆炸 超新星 黑洞 中子星 缩小 白矮星 黑矮星 黑洞是一种非常神秘的天体 它的体积很小 但密度却大得惊人 每立方厘米就有几百亿吨甚至更高 由于它的密度大 所以引力也特别强大 不管什么东西 只要被它吸进去 就别想 爬 出来 连跑得最快的光也逃脱不掉黑洞的巨大引力 由于黑洞本身不发光 所以用任何强大的望远镜都看不见黑洞 尽管如此 大多数科学家仍相信 宇宙中有着许许多多黑洞 当大质量的恒星演化到晚年 经过超新星爆发 就有可能坍缩成黑洞 在宇宙早期 也会形成一些小黑洞 小黑洞的体积只有原子核那么大 质量和一座山差不多 达到上亿吨 里面蕴藏的能量相当于10个大型的发电站 三 永不停息的探索 伽利略在演示如何用望远镜观察天空 用肉眼观察 在地球上 用望远镜观察 在地球上 用火箭运载 在地球上 用航天器观察 在太空中 航天人观察 在太空中 射电望远镜 运载火箭 月球勘探者 人造地球卫星 我国航天事业的发展 神州一号 神州七号 中国航天的发展 让我们感受中国航天人的执着和赶超世界强国的能力 短短几年 中国航天技术发展迅速 中国探月计划 的实施 都让世界对中国刮目相看 至今有六位宇航员登录太空 宇航员拍摄宇宙图片 太空中看到的月亮更加明亮 杨利伟摄 冰花一样的云层 杨利伟摄 他说这是他看到的地球最美的画面 这张展现完整地球的照片是 阿波罗 17号宇航员于1972年拍摄的 一直以来 人们便将它誉为美国在太空探索过程中拍摄的最具影响力的照片 我国与发达国家的差距 美国人1969年就能登上月球 而我们还需要20年的时间 美国的探测器已经在火星上了 我们的探测器还到不了月球 我们的航天技术与世界强国的距离还是很远的 需要我们一代又一代人的努力 人类探索宇宙付出代价 由于载人航天工程的复杂性 决定这必然是一项充满着风险与挑战的事业 从邦达连科算起 至今已经有22名航天员献出了宝贵的生命 然而 人类在探索太空的征程中决不会停下前进的脚步 迎接探索者的必将是光辉的未来 浑天仪 伽利略望远镜 牛顿的反射望远镜 射电望远镜 1990年世界上第一台空间天文望远镜问世 这就是著名的哈勃太空望远镜 哈勃 望远镜是有史以来最大 最精确的天文望远镜 它上面的广角行星照相机可拍摄上百个恒星的照片 其清晰度是地面天文望远镜的 倍以上 万公里以外的一只萤火虫都难逃它的 法眼 它创造了一个个太空观测奇迹 包括发现黑洞存在的证据 探测到恒星和星系的早期形成过程 观测到迄今为止人类已发现的最遥远 距离地球 亿光年的古老星系 长征 3号丙型运载火箭 中国航天3c 7