地理1.3《恒星的一生和宇宙的演化》省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

恒星形成条件

恒星通常是在星际气体中诞生。在宇宙中，当星际气体密度增加到一定程度时，因为其内部引力增加大于气体压力增加，这团气体云就开始收缩。这么倾向一开始，其本身引力使巨量物质密度普遍增大。巨大质量星际物质开始变得不稳定。这些巨量星际气体与尘埃坍缩进行得越来越迅猛，开始分裂形成较小云团，密度也增大了许多。这些较小云团最终将各自成为一颗恒星。

第1页假如有一团星际气体超出通常星际物质（每立方厘米一个氢原子）密度，到达每立方厘米六万个氢原子。经历几十万年后，其中心区密度逐步变大，关键开始升温，伴随温度上升，压力开始变大，坍缩逐步停顿。外部物质不停落到内部小核上，它带来能量在物质撞击到关键上时又成为辐射而放出。与此同时，关键在不停缩小，并变得越来越热。

第2页温度到达二千度左右时，氢分子开始分解成为原子。关键开始再度收缩，收缩时释放出能量将把全部氢分子都分解为原子。这个新生关键比今天太阳稍大一些，不停向中心落下外围物质最终都要落到这个关键上，一颗质量和太阳一样恒星就要诞生了。人们将这时天体称为“原恒星”，它辐射消耗主要由下落到它上面物质能量来补充。其余云团物质还在不停向它落下，密度还在不停增大，内部温度也在上升。直至中心温度到达一千万度发生聚变。一颗原始恒星诞生了。

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恒星是在氢分子云中心产生，因而主要由氢组成。高温使氢里面质子和电子分离，四个质子聚合，就成为一个氦核。氦核质量小于它赖以形成四个质子质量之和。这个质量差只是总质量千分之七，不过这一点质量损失转化成了巨大能量。像太阳那样恒星有一个巨大核，在那里每秒钟有六亿吨氢变成氦。巨大核能量朝向恒星外部猛烈冲击就能阻止引力收缩。

第4页一旦燃料用光，热核反应速率马上剧减，引力与辐射压之间平衡被打破了，引力占据了上风。有着氦核和氢外壳恒星，在本身重力下开始收缩，压强、密度和温度都随之升高，于是恒星外层还未动用过氢开始燃烧，外壳开始膨胀，而关键在收缩。

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红巨星红巨星在快速膨胀时，发出光越来越偏红。它极为明亮，肉眼看到最亮星中，许多都是红巨星。红巨星体积很大，它半径普通比太阳大100倍。第6页红巨星

在大约一亿度高温下，恒星关键氦原子核聚变成为碳原子核。每三个氦核聚变成一个碳核，碳核再捕捉另外氦核而形成氧核。这些新反应速度与迟缓氢聚变完全不一样。它们像闪电一样快地突然起爆（氦闪耀）。经历约一百万年后，核能量外流渐趋稳定。今后几亿年里，恒星处于暂时平稳，核区氦在渐渐消耗，氢燃烧越来越向更外层推进。这时恒星将膨胀得极大，以使自己结构适应于光度增大。它体积将增大十亿倍。这个过程中恒星颜色会改变，因为其外层与高温关键区相距很远，温度就低了下来。这种状态恒星称为红巨星。

第7页红巨星

红巨星时期恒星表面温度相对很低，但极为明亮，因为它们体积非常巨大。肉眼能看到最亮星中有许多就是红巨星，如参宿四、毕宿五、大角、心宿二等。我们太阳在五十亿或六十亿年后也将变成一个红色“巨人”。当关键氢耗完时，太阳就开始膨胀，那时水星将化为蒸汽，金星大气将被吹光，地球上海洋将沸腾。然后太阳还会继续膨胀，并将地球纳入它势力范围。地球被烧焦残骸会继续在巨型太阳灼热而极稀薄大气里转圈。红巨星外层物质密度比地球试验室里能得到最好真空还要低得多。

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超新星是恒星在死亡前一次大爆发，所释放能量，发出亮光相当于十亿颗太阳。爆炸将星球物质以靠近光速速度，向四面八方发射。每一颗恒星一生之中最多只可能发生一次。超新星第9页在恒星大膨胀成为红巨星，热核反应速率也不可逆转地衰减之后，恒星吹出气体并收缩到地球那样大小，即几千公里直径。物质浓缩使得星体表面温度大为升高，以至真正成为白热。小尺度和高表面温度这两个特征，使这种星得名为白矮星。

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白矮星体积小、亮度低，但质量大、密度极高。它密度在1000万吨/米3左右。白矮星是一颗已死亡恒星，中心热核反应已停顿。

白矮星第11页白矮星是中等质量恒星演化终点，在银河系中随地可见。它质量越大，半径就越小。因为没有热核反应来提供能量，白矮星在发出辐射同时，也以一样速率冷却。不过，白矮星本性节俭，它在形成后要经过数十亿年冷却时间。白矮星变暗过程是如此之慢，自一百五十亿年前宇宙创生和第一批恒星出现以来，恐怕还没有一个黑矮星形成，这里需要极大耐心。太阳正处于其主序阶段中点，还要经过五十亿年才到行星状星云那样“高龄”，它将再短暂地活跃十万年，然后成为一颗白矮星并在一百亿年中迟缓地死去，最终作为一颗黑矮星而永存。

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铁是大质量恒星关键最终灰烬。与此同时恒星还不停地膨胀其外壳以调整平衡，它会膨胀到一个异常巨大尺度，成为红超巨星。红超巨星是宇宙中最大恒星。假如把这么一个星放在太阳系中心，它将吞没包含远在五十亿公里外冥王星在内全部行星。

第13页中子星恒星关键平衡发生了前所未有急剧改变，越来越不能抵挡无情重压，温度连续上升，直到氦核本身也蜕变为其基本成份：质子、中子和电子。在高温下电子变得更不能阻挡压缩力，在零点一秒内，它们被挤压到与质子结合在一起。二者电荷相中和，变成为中子，同时迸发出巨大中微子流。

第14页中子星当恒星密度到达每立方厘米十十四次方克，相当于在一只缝纫顶针里有一亿吨质量。恒星核里再没有任何“真空”留下，恒星核就成了一个主要由中子组成巨大原子核，这种远比白矮星紧密新物质简并态，就叫做中子星。

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质量约是太阳4－10倍恒星在超新星爆炸过程，遗留下来关键变成一颗体积很小，质量却很大中子星，由中子构成，密度为水1014倍，仅1cm3质量就有全球人类那么重，直径仅为30km。中子星第16页在一些质量远大于太阳恒星已简并

关键，继续发生着坍缩，但最终形成

并不是中子星，而是黑洞。

第17页没有东西能从黑洞逃逸，包含光线在内。黑洞可从大质量恒星死亡中产生。一颗大质量恒星坍缩后，当其引力大得无任何其它排斥力能与之相反抗时，恒星被压成了一个称为“奇点”孤立点。

奇点是黑洞中心，在它周围引力极强。

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黑洞质量比太阳大8倍以上恒星，超新星爆炸后会形成“黑洞”。黑洞会把附近全部物质都吸进去，就连光线也会被吞没，所以我们是看不见黑洞。不过假如黑洞附近有另外一颗恒星，我们能够从这颗邻近恒星物质被吸入黑洞时情形，证明黑洞存在。第19页

恒星一生星际气体收缩形成中子星黑洞主序星原恒星主序星太阳红巨星白矮星暗矮星大恒星超红巨星超新星第20页

第21页银河系

我们肉眼看见全部恒星，以及许许多多因为太暗而肉眼看不见恒星，还包含我们太阳和太阳系在内，都属于一个巨大恒星系统，即银河系。银河系中还包含许多星团、星际介质和星云。

银河是由许多遥远恒星组成，表明了银河系恒星在这一带非常密集。在银河中还能够看到许多暗带，说明在银河方向上有大量星际介质和暗星云存在

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第23页银河系银河系有一个扁平盘，称为银盘。银盘中恒星很密集，还有各种星际介质和星云及星团。银盘直径有10多万光年，厚度只有几千光年。我们看到银河，就是银盘中遥远恒星密集在一起形成。银盘一个非常引人注目标结构是有漩涡状旋臂，所以银河系属于漩涡星系。

银河系出了核球和银盘以外，还有一个很大晕，称为银晕。银晕中恒星很稀少，还有为数不多球状星团。银晕半径可能伸展到30万光年之远。

第24页因为万有引力影响，巨大星系往往会聚集在一起，成群出现，组成星系群或星系团。绝大部分星系(最少85%以上)都是出现在星系团中。我们把星系数在100以内称为星系群，而多于100我们就称为星系团。这些星系在空间分布上也会三五成群，形成"群落"，这就是所谓超星系团了。

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在漫无边际宇宙空间，无数星系和星系团之间会怎样组合呢？

第26页普通认为，我们现在所知宇宙从整体上看是泡沫状。宇宙是没有中心，其间物质分布也大致均匀

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发觉1、全部星系都在远离我们而去。发觉3、星系间距离在不停地扩大莫非地球是宇宙中心？第28页

史蒂芬·霍金，广泛尊崇为继爱因斯坦之后最出色科学家。黑洞理论和“大爆炸”理论创建人，著名《时间简史》作者。

17岁霍金患病后只能永远坐在轮椅上而且失去了语言能力，这位全身只有三个手指能动残疾人，却依靠惊人毅力完成了一系列惊人关于大爆炸和黑洞理论。

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大约150亿年前，我们所处宇宙全部