第一讲 地球的起源及地壳的形成

1、12345678910111213EagleEagle星云星云恒星正在这里形成恒星正在这里形成1415161718预计太阳在红巨星阶段将大约停留预计太阳在红巨星阶段将大约停留1010亿年时间亿年时间192021这是一个行星状星云这是一个行星状星云, ,编号编号NGC6543,NGC6543,位于位于30003000光年远的天光年远的天龙座龙座, ,绰号绰号 猫眼星云猫眼星云 。这个奇异的星云是由估计在。这个奇异的星云是由估计在10001000年前年前, ,一颗垂死的恒星爆发后一颗垂死的恒星爆发后, ,抛出的气体物质构成的。抛出的气体物质构成的。 22行星星云行星星云IC3568IC3568，位

2、于鹿豹座，距离地球大约，位于鹿豹座，距离地球大约90009000光年，光年，直径约直径约0.40.4光年，是我们太阳系的光年，是我们太阳系的800800倍倍232425金牛座里著名的蟹状星云就是公元金牛座里著名的蟹状星云就是公元10541054年超新星爆发的遗迹年超新星爆发的遗迹262728黑洞正在吞噬它的伴星的物质黑洞正在吞噬它的伴星的物质2930313233343536373839太阳日冕。太阳日冕。19981998年年8 8月月1111日摄于土耳其东部的日摄于土耳其东部的HazaHaza湖岸。湖岸。 40这是幅波这是幅波长长19.5nm19.5nm铁铁XIIXII的太的太阳像，图阳像，图

3、中几个明中几个明亮的区域亮的区域是太阳的是太阳的活动区，活动区，几个暗黑几个暗黑的区域是的区域是冕洞，而冕洞，而周围的一周围的一圈是日冕。圈是日冕。 41太阳光球上的米粒组织太阳光球上的米粒组织 4243水水手手1010号号行行星星际际探探测测器器所所摄摄照照片片44水水手手1010号号行行星星际际探探测测器器所所摄摄照照片片45水水手手1010号号行行星星际际探探测测器器所所摄摄照照片片464748金金星星 49从从450000450000英里远英里远拍下的金星拍下的金星 50515253火火星星 54火火星星 555657木星 585960土星土星 61626364天王星天王星 65天王星

4、天王星 66天王星天王星 6768海王星海王星, ,旅行者旅行者2 2号拍摄号拍摄 69 哈勃太空望远镜于哈勃太空望远镜于19941994年年6 6月月2828日拍摄的两张海王星照片。日拍摄的两张海王星照片。可以看见南纬可以看见南纬3030度和南纬度和南纬6060度的云。度的云。19891989年旅行者二号飞过海年旅行者二号飞过海王星时拍摄到的大小暗斑已经消失。王星时拍摄到的大小暗斑已经消失。 70 哈勃太空望远镜分别于哈勃太空望远镜分别于19941994年年1010月月1010日（左上日（左上 ），），1010月月1818日（右上）和日（右上）和1111月月2 2日（中下）拍摄的海王星图片。

5、图片显示在日（中下）拍摄的海王星图片。图片显示在几天内海王星大气的快速变化。几天内海王星大气的快速变化。 717273地地面面上上望望远远镜镜拍拍摄摄的的最最好好的的照照片片空空间间望望远远镜镜图图像像轨道示意图轨道示意图74冥王星和它的卫星冥王星和它的卫星19941994年年2 2月月2121日空间望远镜图像。日空间望远镜图像。75大图像是经过计算机处理后的冥王星表面。大图像是经过计算机处理后的冥王星表面。小图像是空间望远镜原始图像小图像是空间望远镜原始图像7677Giacobini-ZinnerGiacobini-Zinner彗星彗星 78HyakutakeHyakutake彗星彗星 79

6、哈雷彗星哈雷彗星 80科胡特克（科胡特克（KohoutekKohoutek）彗星）彗星 81828384小行星小行星Gaspra,1991Gaspra,1991年伽利略号探测器拍摄年伽利略号探测器拍摄 85小行星小行星GaspraGaspra, ,伽利略号探测器拍摄伽利略号探测器拍摄 86小行星小行星MathildeMathilde，由近地小行星探测器（，由近地小行星探测器（NEARNEAR）于于19971997年年6 6月拍摄月拍摄87小行星小行星MathildeMathilde( (左左) )、GaspraGaspra（中）、（中）、IdaIda（右）（右）88IdaIda的卫星，伽利略号

7、探测器摄于的卫星，伽利略号探测器摄于19931993年年8 8月月2828日日 89小行星小行星ToutatisToutatis，图片显示其上有浅火山，山脊和颈状谷，图片显示其上有浅火山，山脊和颈状谷 90小行星小行星IdaIda及其卫星，伽利略号探测器摄于及其卫星，伽利略号探测器摄于19931993年年8 8月月2828日日 91929319981998年年1111月月, ,全国中学生狮子座流星雨摄影一等奖作品选全国中学生狮子座流星雨摄影一等奖作品选 9419981998年年1111月月, ,全国中学生狮子座流星雨摄影一等奖作品选全国中学生狮子座流星雨摄影一等奖作品选 9519981998年

8、年1111月月, ,全国中学生狮子座流星雨摄影一等奖作品选全国中学生狮子座流星雨摄影一等奖作品选 9619981998年年1111月月, ,全国中学生狮子座流星雨摄影一等奖作品选全国中学生狮子座流星雨摄影一等奖作品选 97989910010110210310419751975年天鹅座新星爆发前年天鹅座新星爆发前 10519751975年天鹅座新星爆发后年天鹅座新星爆发后 106107超新星超新星1987A1987A爆发前后的图片爆发前后的图片（图中箭头处的较亮恒星并不意味着超新星的前身）（图中箭头处的较亮恒星并不意味着超新星的前身） 108超新星超新星1987A1987A遗迹遗迹（空间望远镜（

9、空间望远镜19941994年年2 2月图像）月图像） 109110111蟹状星云射电图像（蟹状星云射电图像（VLA 20VLA 20厘米波段）厘米波段）星云中央自转周期星云中央自转周期3333毫秒的脉冲星是毫秒的脉冲星是19681968通过射电通过射电观测发现的观测发现的112113114115昴星团及其反射星云昴星团及其反射星云（年轻的疏散星团）（年轻的疏散星团） 116疏散星团疏散星团NGC3293NGC3293（星团中的橙色亮星正在迅速变老，很可能是星团中（星团中的橙色亮星正在迅速变老，很可能是星团中下一个超新星）下一个超新星） 117玫瑰星云和疏散星团玫瑰星云和疏散星团NGC2244N

10、GC2244( (玫瑰星云看起来像玫瑰花，一百万年前疏散星团玫瑰星云看起来像玫瑰花，一百万年前疏散星团NGC2244NGC2244在其间形成，并使星云明亮可见在其间形成，并使星云明亮可见) ) 118疏散星团疏散星团NGC2682(M67)NGC2682(M67)最老的疏散星团之一，年龄最老的疏散星团之一，年龄100100亿年亿年 119英仙座双星团英仙座双星团 120121半人马座内的半人马座内的星团（星团（NGC5139NGC5139）南天肉眼可见。在南天肉眼可见。在5050光年直径的范围内有一百万颗以光年直径的范围内有一百万颗以上的恒星。上的恒星。 122武仙座中的球状星团武仙座中的球状

11、星团NGC6341NGC6341（M92M92） 123人马座球状星团人马座球状星团NGC6522NGC6522和和65286528 124125126猎户座大星云猎户座大星云 127猎户座大星云猎户座大星云 128129礁湖星云（礁湖星云（M8M8）位于人马座，是银河上最亮的部分之一位于人马座，是银河上最亮的部分之一 130鹰嘴星云（鹰嘴星云（M16M16）200200万年前形成的星团万年前形成的星团NGC6611NGC6611，激发了气体氢云。星，激发了气体氢云。星云中的尘埃形成了气体星云明亮背景上的暗条云中的尘埃形成了气体星云明亮背景上的暗条 131马蹄星云（马蹄星云（M17M17）红外

12、波段合成彩色图像红外波段合成彩色图像 132三叶星云（三叶星云（M20M20）气体星云发出红色的光被尘埃遮挡将星云分成三瓣气体星云发出红色的光被尘埃遮挡将星云分成三瓣, ,星云星云的一边有较多尘埃反光的一边有较多尘埃反光, ,看起来发蓝看起来发蓝 133玫瑰星云玫瑰星云星云中的星团星云中的星团NGC2244NGC2244，吹开气体，使星云看起来像一朵玫瑰花，吹开气体，使星云看起来像一朵玫瑰花 134马头星云马头星云暗星云遮住了后面的星光，在明亮的气体星云的背景衬托暗星云遮住了后面的星光，在明亮的气体星云的背景衬托下，我们看到了它的轮廓下，我们看到了它的轮廓 135136137环状星云环状星云中

13、心星喷出的气体形成了行星状星云中心星喷出的气体形成了行星状星云138螺旋星云螺旋星云NGC 7293NGC 7293半度大小，有多重气体壳。蓝光来自氧的发射线，红光来自半度大小，有多重气体壳。蓝光来自氧的发射线，红光来自氮和氢氮和氢 139行星状星云行星状星云HenizeHenize 1357 1357（空间望远镜图像）（空间望远镜图像）过去几十年地面的观测显示它从一个恒星变成行星状星云过去几十年地面的观测显示它从一个恒星变成行星状星云 140141142143144145银河系结构示意图银河系结构示意图上图为俯视图，图中的十字符号代表银心，三个短上图为俯视图，图中的十字符号代表银心，三个短黄

14、线条是太阳附近的三条旋臂；黄线条是太阳附近的三条旋臂；下图为侧视图，图中的红点代表太阳下图为侧视图，图中的红点代表太阳146银河系的可见光全天图银河系的可见光全天图 147银河系的红外全天图银河系的红外全天图 148银河系的银河系的2121厘米厘米( (中性氢中性氢) )射电全天图射电全天图 149150康德康德- -拉普拉斯星云说拉普拉斯星云说一、各种学说简介一、各种学说简介151152 “太阳系的星球的物质，在初时都为太阳系的星球的物质，在初时都为大量基本微粒，充满整个的宇宙空间，现大量基本微粒，充满整个的宇宙空间，现在已形成的星体就在这空间中运转在已形成的星体就在这空间中运转”。他。他认

15、为是认为是万有引力万有引力的作用，使这些原始弥漫的作用，使这些原始弥漫的星云物质逐渐分别凝聚，形成了包括地的星云物质逐渐分别凝聚，形成了包括地球在内的太阳系的各天体。球在内的太阳系的各天体。153154155 在在200200多年后的今天，星云说仍然被相当多年后的今天，星云说仍然被相当多的科学家所认可，但也暴露了不少不能自圆多的科学家所认可，但也暴露了不少不能自圆其说的新问题。另外，前苏联天文学家沙弗洛其说的新问题。另外，前苏联天文学家沙弗洛诺夫还认为，地球所以侧着身子围绕太阳转，诺夫还认为，地球所以侧着身子围绕太阳转，是地球形成一亿年后被一颗直径是地球形成一亿年后被一颗直径10001000公

16、里、重公里、重量达量达10121012亿吨的小行星撞斜的亿吨的小行星撞斜的156n 斯密特俘获说：斯密特俘获说： 原始太阳随银河系公转，在经过有大量星原始太阳随银河系公转，在经过有大量星际物质弥漫的空间时，将它们引在周围，成为际物质弥漫的空间时，将它们引在周围，成为行星的物质来源的，用外来物质形成包括地球行星的物质来源的，用外来物质形成包括地球在内的九大行星。在内的九大行星。157158n 布逢碰撞布逢碰撞说：说： 银河系中一颗快速运动的恒星撞击原始银河系中一颗快速运动的恒星撞击原始太阳，溅起大量物质成为行星的物质来源的太阳，溅起大量物质成为行星的物质来源的，积聚形成包括地球在内的九大行星。，

17、积聚形成包括地球在内的九大行星。159160n 金斯潮汐金斯潮汐说：说： 在另一颗恒星经过太阳旁边时，把太阳物质吸引出在另一颗恒星经过太阳旁边时，把太阳物质吸引出来形成一条状星云，后来此条状星云在环绕太阳旋转来形成一条状星云，后来此条状星云在环绕太阳旋转中，分裂凝聚增大密度而成行星。中，分裂凝聚增大密度而成行星。太太阳阳太阳太阳外来星外来星161 尘埃向中心聚集的过程中，由于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。地球和陨石的撞击，也都要放出

18、热能。地球物质处于物质处于热热的熔融状态。的熔融状态。地球内部圈层的形成：地球内部圈层的形成：162163 重力的作用与高温的影响，地球里面的物质发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，出现了大规生部分熔融，使重者下沉，轻者上浮，出现了大规模的物质分异和迁移，形成了从里向外，物质密度模的物质分异和迁移，形成了从里向外，物质密度从大到小的圈层结构。铁和镍比较重，向中心聚集从大到小的圈层结构。铁和镍比较重，向中心聚集 地核地核。较轻的硅酸盐物质形成地幔和地幔之上的。较轻的硅酸盐物质形成地幔和地幔之上的地壳地壳。164165 最初大气圈的成分主要是水蒸汽，还有一些

19、最初大气圈的成分主要是水蒸汽，还有一些二氧化碳、甲烷、硫化氢和氯化氢等。二氧化碳、甲烷、硫化氢和氯化氢等。 直到距今直到距今3838亿年前，地球上的大气仍是缺氧亿年前，地球上的大气仍是缺氧和呈酸性的。随着时间的流逝，地球上的温度逐和呈酸性的。随着时间的流逝，地球上的温度逐渐降低（低于渐降低（低于100100C C），），大气中的水蒸汽陆续凝大气中的水蒸汽陆续凝结出来，形成广阔的海洋（结出来，形成广阔的海洋（水圈水圈）。）。地球外部圈层的形成：地球外部圈层的形成：166167 大约到大约到2727亿年前，游离氧在海洋中出现。亿年前，游离氧在海洋中出现。绿色植物的大量繁殖，更加快了大气和海洋环绿色

20、植物的大量繁殖，更加快了大气和海洋环境的变化，使其有利于高等喜氧生物的发展。境的变化，使其有利于高等喜氧生物的发展。到到2727亿年前生命加速发展，海洋中的生物迅速亿年前生命加速发展，海洋中的生物迅速繁荣起来（化石证据较多）。繁荣起来（化石证据较多）。168169170171172173174175176177178179180相对年代的确定方法相对年代的确定方法新新 老老n 地层学方法：地层学方法：沉积岩的原始沉积总是一层一层叠置起来的，沉积岩的原始沉积总是一层一层叠置起来的，它们存在着下伏沉积一定早于上覆沉积的相对新老关系。它们存在着下伏沉积一定早于上覆沉积的相对新老关系。181n 古生物学方法：古生物学方法： 生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物种属由少到生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。因而，各地质时期所具有多，而且这种演化和发展是不可逆的。因而，各地质时期所具有的生物种属、类别是不相同的。时代越老，所具有的生物类别越的生物种属、类别是不相同的。时代越老，所具有的生物类别越少，生物越低级，构造越简单；时代越新，所具有的生物类别越少，生物越低级，构造越简单；时代越新，所具有的生物类别越多，生物越高级，构造越复杂。因此，在时代较老的