高中地理宇宙的起源和演化课件鲁教版.ppt

1 第二节宇宙的起源和演化 困扰人们数百年 宇宙起源和演化的问题 宇宙在空间上究竟是有限还是无限 2 一 一些相关知识 1 电磁波 静电场 电荷 变化电场 电量变化 临近区域 变化磁场 较远区域 新的变化电场 更远区域 新的变化磁场 变化的电场和磁场交替产生 由近及远 以有限的速度 在空间的传播过程 称为电磁波 3 2 电磁波谱 波长 m 频率 hz 电磁波波长分布很广 长 几万米 无线电波 微波 红外线 可见光 紫外线 x射线 短 10 13米 射线 传播子光子e h 大或 小 e越大 c 4 3 辐射 任何物体在任何温度下都发射电磁波 发射电磁波的过程称为辐射 辐射出的能量称为辐射能 4 光谱的红移 蓝移 物体相对于观测者静止不动 光谱波长是固定的 物体相对于观测者运动 光谱波长有变化 物体 远离观测者而去 光谱波长向红端移动 红移 向观测者运动 光谱波长向蓝端移动 蓝移 5 二 目前所认识的宇宙 1 宇宙 星系 恒星 每个星系 几十亿 几千亿颗 气体尘埃 尺度150亿光年 年龄100 150亿年 总星系物质及运动分布 在统计上是均匀的 各向同性的 宇宙中物质含量 氢 h2 最多氦 he 其次其它少量 目前发现的约10亿个 几百亿个 尺度几千 几十万光年不等 总星系 6 星系 漩涡星系 椭圆星系 不规则星系 2 银河系 尺度 组成 发光部分直径7万光年 最大厚度1万光年 恒星2000亿颗 气体 尘埃团块 7 3 太阳系 尺度 组成 直径240亿千米 尺度半径70万千米 位置银河系轴3 5处 运动250千米 秒绕轴运动 温度 内部15000000k表面6000k 行星 9个 类地行星 si fe 卫星34个 无卫星 有卫星 彗星1600颗 流星 太阳中心天体 水金地火 木土天海冥 类木行星 h2 n2 nh3 ch4 离太阳120亿千米 8 三 宇宙的起源和演化 宇宙开端 150亿年前大爆炸 最重要证据 星系光谱红移星系彼此远离 宇宙在膨胀 极高密度状态 物质密度更高 奇点 大爆炸 9 1922年弗里德曼和1927年勒梅特 得到了动态宇宙模型 20世纪20年代 发现多数星系发出的光谱发生红移 这意味着多数星系在向我们远离的方向上退行 1948年伽莫夫等人 结合当时核物理的知识 提出了宇宙大爆炸理论 认为今天看到的宇宙膨胀逆着时间追溯回去 则起始于一次猛烈的大爆炸 1929年哈勃总结出经验定律v h0rv 星系退行的速度h0 哈勃常数 观测值为150千米 秒千万光年r 星体的距离 10 观测支持和宇宙的热演化大爆炸之后约10 2秒大爆炸之后约1秒大爆炸之后约10秒 宇宙温度约1011k 宇宙主要成分是电子 正电子 光子 中微子 反中微子等及少量核子 宇宙温度下降为1010k 宇宙中的中子占24 质子占76 宇宙温度下降为3x109k 宇宙中的中子 质子可形成4he 而较重的原子核仍没有形成的机会 11 到了3分钟 宇宙温度下降为109k 中子衰变为质子 剩下的中子都可直接组合到氦核中 因此造成氦核的丰度为26 其余的质子则只能成为氢核了 这与是接近的 到了约1012秒 宇宙继续冷却和膨胀 温度降为4x103k 原子气体靠引力作用结团形成恒星和星系 而恒星和星系演化 其中的和聚变过程产生更重的原子核 脱离了热偶合的光子气体称为 温度下降到现在的2 7k 1964年彭齐亚斯和威尔逊发现这种背景辐射 宇宙中氦和氢的丰度测量 这是宇宙大爆炸理论的一个重要的观测支持 这是宇宙大爆炸理论的又一个重要的观测支持 宇宙背景辐射 12 大爆炸 1秒钟前 3分钟 3分钟 70万年 几十亿年 t 100亿k质子 中子 电子 光子 宇宙汤 t 10亿k质子 中子 氘核 氦核 t 100万k缓慢膨胀 t 3000k 原子核 电子 原子 光子不再被电子散射 宇宙开始透明 原子 引力凝聚 原始星云 13 星系的形成 恒星的一生 1 形成 2 演化 14 三种 质量 太阳 白矮星 白色 小 黑矮星 质量 太阳 极猛烈爆发 在极短时间内亮度增至千万 上亿倍 超新星爆发 体积极小 密度极高星核 中子星 质量 太阳 超新星爆发 黑洞 恒星归宿 15 太阳系形成 演化 地球形成 演化 16 复习思考题及习题