小学天文课-黑洞课件

课题提出的背景

探索是人类天然的兴趣，飞行是人类天然的爱好。任何有关宇宙和探索的话题都能引起整个社会的巨大兴趣。黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力，有助于激励社会的进取精神，有助于吸引小学生对科学的兴趣。第一页第二页，共33页。第二页第三页，共33页。第三页第四页，共33页。什么是黑洞？第四页第五页，共33页。一、黑洞的概念

黑洞（Blackhole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体。第五页第六页，共33页。奇妙之旅：洞：是任何东西只要一进入它的边界，就会被它吸进去，就别想“爬”出来，连跑的最快的光也逃脱不掉，它就像一个真正的“无底洞”黑：表明它不会向外界发射或反射任何光线第六页第七页，共33页。恒星周围的气体或气体云被黑洞吞噬时被加热到很高温度，散发出强烈的X射线第七页第八页，共33页。电脑模拟黑洞吞噬地球第八页第九页，共33页。黑洞不是一个“黑窟窿”，而是一个非常神秘的天体：体积很小，密度很大，每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。（如:小黑洞的体积只有原子核那么大，但质量和一座山差不多）。吸引力超大。“只进不出、贪得无厌”“太空中最自私的怪物”第九页第十页，共33页。宇宙黑洞只是一个模糊的概念，它既看不到也摸不到，只能通过X射线和伽马射线来确定它的存在和测量它的体积和质量。认识黑洞：第十页第十一页，共33页。二、黑洞的形成

当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度，质量导致的空间扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。第十一页第十二页，共33页。黑洞的扭曲作用：第十二页第十三页，共33页。演化过程：吸积蒸发毁灭第十三页第十四页，共33页。1、吸积

黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称为吸积。“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。第十四页第十五页，共33页。2、蒸发

每个黑洞都有一定的温度，温度的高低与黑洞的质量成反比例。也就是说，大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。第十五页第十六页，共33页。3、毁灭

黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，它的质量极大，体积极小。但黑洞也有灭亡的那天。第十六页第十七页，共33页。三、黑洞的分类

“黑洞无毛”

无论什么样的黑洞，其最终性质仅由质量、角动量、电荷这三个物理量是惟一确定。任何东西进入黑洞都会被撕得粉碎第十七页第十八页，共33页。

根据黑洞本身的物理特性质量，角动量，电荷划分，可以将黑洞分为五类：5、双星黑洞4、一般黑洞3、旋转不带电黑洞2、不旋转带电黑洞1、不旋转不带电荷的黑洞第十八页第十九页，共33页。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，即“事件视界（视界）”。四、黑洞的特点1、事件视界第十九页第二十页，共33页。黑洞是一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末期发生塌缩，其物质特别致密，它有一个称为“视界”的封闭边界，黑洞中隐匿着巨大的引力场，因引力场特别强以至于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃脱。2、超强引力第二十页第二十一页，共33页。黑洞与有温度的物体完全一样，而黑洞所对应的温度，则正比于黑洞引力强度，却反比于黑洞质量。黑洞会像天体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，最后以爆炸而告终。3、温度第二十一页第二十二页，共33页。黑洞周围由于引力强大的因素，理论预期会发生时间场异常现象，这包含了周围的参考系拖曳圈及事件视界效应。此外，由于时间物理学尚未发展，时间意义失效的区域，目前物理学还无能力进行探讨。4、时间场异常第二十二页第二十三页，共33页。1、美国制成“人造黑洞”

2005年3月，美国布朗大学物理教授‘霍拉蒂·纳斯塔西’在地球上制造出了第一个“人造黑洞“。五、人造黑洞第二十三页第二十四页，共33页。2、欧洲“人造黑洞”2008年9月10日，随着第一束质子束流贯穿整个对撞机，欧洲大型强子对撞机正式启动。第二十四页第二十五页，共33页。3、中国科学家造出第一个“人造电磁黑洞”2009年10月15日，《科学》杂志宣布，世界上第一个“可吸收电磁波的微波人造黑洞”在中国东南大学实验室里诞生。不过，这个小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助人们更好地吸收太阳能。第二十五页第二十六页，共33页。第二十六页第二十七页，共33页。拓展：哈勃空间望远镜

是以美国芝加哥大学著名天文学家博士爱德温·哈勃为名，在地球轨道上并且围绕地球的太空空间望远镜。第二十七页第二十八页，共33页。哈勃的超深空视场则是天文学家目前能获得的最深入、也是最敏锐的太空光学影像；哈勃望远镜证明了大质量黑洞在宇宙中普遍存在—大多出现在星系的中央位置。同时，天文学家还在它的帮助下，观测到宇宙膨胀的精确数据，从而推算出宇宙年龄为138亿年（误差不超过3%）。哈勃望远镜下木星红斑不断增大第二十八页第二十九页，共33页。“宇宙之王”斯蒂芬·威廉·霍金英国剑桥大学著名物理学家，被誉为继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一。霍金是当代最重要的宇宙论家，是当今享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最伟大的科学家之一，还被称为“宇宙之王”。第二十九页第三十页，共33页。

在浩瀚无际的宇宙中黑洞的魅力吸引着天文学研究者