物质的第四态等离子体PPT课件

1、物质的第四态等离子体高中讲学教材第二讲高中讲学教材第二讲 顾琅顾琅2021.10 宇宙中的等离子体宇宙中的等离子体, , ( (太阳太阳- -等离子体火球等离子体火球) )n 地球在宇宙中只是沧海一粟地球在宇宙中只是沧海一粟n 太阳的宏大能量太阳的宏大能量地球上一切生命，植物的地球上一切生命，植物的生存之源，从何而来？生存之源，从何而来？n 太阳的组成太阳的组成 成份，构造成份，构造n 与地球比较，一些根本数据与地球比较，一些根本数据n 太阳核部分的聚合反响释放能量太阳核部分的聚合反响释放能量n 空间等离子体研讨空间等离子体研讨人类生活在地球上的独特条件人类生活在地球上的独特条件:太阳能源太阳

2、能源;大气层维护大气层维护.对世界的认识过程对世界的认识过程: 从本人到地球从本人到地球,到太阳系到太阳系,到银河系到银河系,到宇宙到宇宙.从永久从永久,静止到变化的动态的世界静止到变化的动态的世界,宇宙宇宙.地球地球冥王星冥王星火星火星水星水星金星金星地球地球冥王星冥王星木星木星土星土星天王星天王星海王星海王星太阳系图太阳系图宇宙等离子体研讨以宇宙中的自然等离子体为宇宙等离子体研讨以宇宙中的自然等离子体为研讨对象研讨对象.如太阳物理研讨太阳中的等离子体如太阳物理研讨太阳中的等离子体过程过程, 日地空间的磁爆日地空间的磁爆,太阳风太阳风,磁层磁层.还有研讨还有研讨星际空间中受恒星辐射而电离的气

3、体等星际空间中受恒星辐射而电离的气体等.人类的航天飞行与空间等离子体的研讨亲密相人类的航天飞行与空间等离子体的研讨亲密相关关如今有如今有60 亿人生活在地球上亿人生活在地球上. 战争与和平战争与和平;掠夺与维护和建掠夺与维护和建立立; 地球在宇宙中只是沧海一粟在我们可见的星空中在我们可见的星空中.论论亮度，心宿二排在第亮度，心宿二排在第15位。它离地球位。它离地球1000光年光年 Soleil 1 pixel在这张比例图上，太在这张比例图上，太阳只是一个像素，木阳只是一个像素，木星那么无法显示星那么无法显示心宿二心宿二宇宙中近宇宙中近99%是等离子体是等离子体.太阳系是银河系中的极微小部分太阳

4、系是银河系中的极微小部分,太阳是银太阳是银河系上千亿个恒星中的一个河系上千亿个恒星中的一个. 哈勃太空望远哈勃太空望远镜已获得镜已获得2900颗天体的颗天体的88万多份察看资万多份察看资料料.我们从太阳了解其他恒星及宇宙。我们从太阳了解其他恒星及宇宙。.太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团云塌缩而成(见图).它的寿命约为100亿年.太阳系是银河系中一个很微小的部分.太阳带着太阳系行星绕银河中心转动.红外天文学和射电天文学协助我们了解太阳和太阳系的构成.具有尘埃的等离子体云的特性. 太阳中心区的高能量带电粒子流向外表太阳中心区的高能量带电粒子流向外表,同时同时感应出强磁场感应出强磁场.围绕太阳的

5、云团由于密度低围绕太阳的云团由于密度低,压力及温度不能产生核聚变压力及温度不能产生核聚变,分别进入绕太阳分别进入绕太阳旋转的轨道旋转的轨道,进化成行星及小卫星进化成行星及小卫星,如地球和如地球和月亮月亮.太阳地球半径109倍70万公里6376km质量33万倍1.989乘1030 公斤表面引力28倍9.81m/s2表面温度5700度20度平均密度 1/45506kg/m3太阳的一些数据太阳的成分太阳的成分,构造构造:71-74% 氢氢hydrogen,25-27% 氦氦helium1-2% 其它其它(碳碳,氮氮,氧氧,金属金属).根本构造根本构造: 中心中心, 辐射部分辐射部分(中间层中间层),

6、对对流层流层(即外表层即外表层).太阳的大气层太阳的大气层:光球光球,色球色球,日冕三层日冕三层.中心区中心区: 太阳中心到太阳中心到0.25 半径处半径处.约为整个太阳约为整个太阳质量的一半以上质量的一半以上.处于高温处于高温,高密度高密度,高压态高压态. 太阳中心温度太阳中心温度1500万度万度k.物质是气体物质是气体. 压力约压力约2500亿个大气压亿个大气压.中心区的气体被极度紧缩到水密度的中心区的气体被极度紧缩到水密度的150倍倍是太阳宏大能量的发源地是太阳宏大能量的发源地.辐射层辐射层: 从从0.25太阳半径到太阳半径到0.86个太阳半径个太阳半径. 占占整个太阳体积的绝大部分整个

7、太阳体积的绝大部分. 温度温度,压力压力,密度密度从内向外递减从内向外递减. 以辐射为主向外传送能量以辐射为主向外传送能量:物质吸收中心物质吸收中心区的射线光子区的射线光子,发出波长稍长的光子的方式发出波长稍长的光子的方式传播总能量传播总能量.对流层对流层: 从从0.86太阳半径至太阳外表附近太阳半径至太阳外表附近.因热气团上升和冷气团下降对流运动明显因热气团上升和冷气团下降对流运动明显.因氢原子电离和复合呵斥因氢原子电离和复合呵斥.太阳的大气层太阳的大气层:总质量与太阳比可忽略总质量与太阳比可忽略. 光球层光球层:我们看到的太阳圆盘我们看到的太阳圆盘.光球层发出的光球层发出的剧烈可见光剧烈可

8、见光.光球层厚度薄光球层厚度薄,500公里公里.不透明不透明. 色球层色球层:厚度约厚度约2500公里公里.色球层亮度仅为色球层亮度仅为光球层的万分之一光球层的万分之一,是充溢磁场的等离子体是充溢磁场的等离子体.密度迅速下降密度迅速下降,温度从几千度向外增到近温度从几千度向外增到近106度度. 日冕层日冕层:等离子体等离子体,密度更低密度更低,温度可达百万度温度可达百万度.亮度更暗亮度更暗,日全食时看到呈雪白色日全食时看到呈雪白色.可以延伸可以延伸4-5个太个太阳半径间隔阳半径间隔.高速向外膨涨构成太阳风高速向外膨涨构成太阳风.太阳中心气体接受的压力由太阳自引力呵太阳中心气体接受的压力由太阳自

9、引力呵斥斥.由于质量大由于质量大,中心压强极高中心压强极高.但外表密度仅但外表密度仅8*10-8克克/厘米厘米2. 地球地球高空高空80公里处空气密度公里处空气密度.日地平均间隔日地平均间隔 : 1亿亿5千万公里千万公里太阳的能源太阳的能源: 太阳核内的物质是强紧缩太阳核内的物质是强紧缩,高密度高密度,高温气体高温气体,温度高达温度高达1500万度万度(k), 从而发明了一个核反响从而发明了一个核反响的环境的环境. 质量和引力将氢原子挤压在一同质量和引力将氢原子挤压在一同,是水是水 密度密度 的的150倍倍. 氢原子核失去电子氢原子核失去电子,成为自在核成为自在核,并以宏大能量并以宏大能量相互

10、作用相互作用,聚合成氦原子核聚合成氦原子核,四个氢原子聚变成四个氢原子聚变成一个氦原子一个氦原子,约约0.7% 的质量转变成能量的质量转变成能量.计算计算:爱因斯坦公式爱因斯坦公式:物体释放的能量等于消逝的质量物体释放的能量等于消逝的质量与光速平方的乘积与光速平方的乘积. 核能量可到达普通化学能量的上千万倍核能量可到达普通化学能量的上千万倍.1克氢可产生相当于熄灭克氢可产生相当于熄灭4吨石油的热量吨石油的热量.每秒钟有每秒钟有5亿吨的氢被转化成氦亿吨的氢被转化成氦 . 其中其中400万吨物万吨物质转化为能量质转化为能量. 中心区产生的能量需求几百万年后中心区产生的能量需求几百万年后才干到达太阳外表才干到达太阳外表.地球上获得太阳能地球上获得太阳能: 20亿份之一的能量到达地球亿份之一的能量到达地球大气层大气层. 30%被反射被反射, 23% 大气层吸收大气层吸收, 其他到达其他到达地球外表地球外表. 太阳每年送给地球太阳每年送给地球100亿亿度电的能量亿亿度电的能量.研讨太阳是研讨宇宙研讨太阳是研讨宇宙,原子能的重要途径原子能的重要途径.地