《自然科学概论》相关作业集（二）

《自然科学概论》相关作业集（二）

作业2

26、宇宙是怎么产生的？宇宙的尺寸有多大？宇宙的年龄有多大？

答：（1）宇宙是在过去的有限时间之前，由一个密度极大且温度极

高的太初状态演变而来的，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有极

高的温度，因而发生了巨大的爆炸，物质开始向外不断的膨胀，就形

成了今天我们看到的宇宙。

（2）宇宙边缘的光到达地球要花120亿―150亿年的时间。宇宙已

经膨胀了138.2亿年，它的直径有920亿光年，甚至会更大。在浩大

的宇宙中，地球是唯一已知的有生命存在的黑球。

（3）宇宙年龄大约有150亿年。

27、星系有哪些类型？

答：（1）椭圆（球）星系

（2）旋涡星系

（3）不规则星系

28＞银河系简介。

答：银河系是地球和太阳所属的星系，因其主体部分投影在天球上的

亮带被我国称为银河而得名，银河系约有2000多亿颗恒星。银河系

侧看像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为10万光年，太

阳位居于银河中心，2.3万年外，鼓起处为银心，是恒星密集区，故

望去白茫茫的一片。

29、太阳系介绍。

答：太阳系是以太阳为中心，所有受到太阳重力约束的天体的集合体,

包括8颗行星，至少165颗己知卫星，3颗已经辨认出来的矮行星和

数以万计的太阳系小天体。

30、太阳系的行星有哪些？简述八大行星的特征。

答：太阳系的行星有水星、金星、地球、火星、土星、木星、天王星、

海王星。

水星：是最靠近太阳，也是最小的行星，它没有天然的卫星，反知的

地质特征除了撞击坑外，还有早期历史与收缩周期间产生的褶皱山脊。

金星：体积尺寸与地球相似，也和地球一样有厚厚的硅酸盐地幔包围

着核心，还有浓厚的大气层和内部地质活动的证据。

地球：是内行星中最大且密度最高的，也是地质活动仍在持续进行中

并拥有生命的行星，它拥有水圈和板块结构。

火星：比地球和金星小，只有以二氧化碳为主的稀薄大气。

木星：主要由氢和氮组成，质量是地球的318倍，木星的丰沛内热在

它的大气层造成，一些近似永久性的特征。

土星：因为有明显的环系统而著名，它与木星非常相似，质量只有地

球的95倍。

天王星：是最轻的外行星，质量是地球的14倍，它的自转轴对黄道

倾斜达90度，因此是横躺着绕太阳公转。

海王星：密度较高，质量是地球的17倍，能辐射出较多的热量。

31、什么是矮行星和小行星？

答：小行星是太阳系小天体中最主要的成员，主要有岩石与不易挥发

的物质组成，主要的小行星带位于火星和木星轨道之间，距离太阳

2.3-3.3天文单位。

32、简述恒星的分类和演化、终结归属。

答：(1)在宇宙中存在众多类型的恒星，不同类型的恒星其起源与

演化是不同的，需要对恒星进行分类。

光谱分类；普遍认可的恒星分类是光谱分类。依据恒星光谱中的某些

特征与谱线和普带以及这些谱线和普带的相对强度，同时也考虑连续

暴的能量分布，将恒星划分为以下几类型。依据光度与温度的比较图,

依据恒星在赫罗图的位置，将恒星划分为白矮星、主序星、巨星、超

巨星等。。依据恒心的稳定性划分为稳定、不稳定恒星。依据恒星体

积与质量划分为小型、中型、大型、超大型恒星。依据恒星与其他星

球的关系以及运动情况划分为以下类型：a、孤星型恒星；b、主星型

恒星；c、从属型恒星；d、伴星型恒星；e、混合型恒星；依据恒星

成因或起源划分为碎块型恒星、凝聚型恒星、捕获型恒星。依据恒星

结构划分为简单型恒星即非圈层状结构恒星、复杂型恒星即圈层状结

构恒星。依据温度划分为低温型恒星、中低温型恒星、中温型恒星、

中高温型恒星、高温型恒星。依据寿命划分为短命型恒星、长命型恒

星。

(2)恒星演化是恒星在生命过程中所经历急遽变化的序列。恒星依

据质量，一生的范围从质量最大的恒星只有几百万年，到质量最小的

恒星比宇宙年龄还长的数亿年。所有的恒星都从通常被称为星云或分

子云的气体和尘埃坍缩中诞生。在几百万年的过程中，原恒星达到平

衡状态，安顿下来成为所谓的主序星。恒星大部分的生命期都在以核

聚变产生能量的状态。最初，主序星在核心将氢融合成氢来产生能量,

然后，氮原子核在核心中占优势，像太阳这样的恒星会从核心开始以

一层一层球壳将氢融合成氨。这个过程会使恒星的大小逐渐增加，通

过次巨星的阶段，直到达到红巨星的状态，质量不少于太阳一半的恒

星也可以经由将核心的氢融合成氨来产生能量，质量更重的恒星可以

依序以同心圆产生用量更重的元素。

(3)恒星的终结归宿是白矮星、中子星、黑洞。

33、什么是超新星和超星爆炸？

答：(1)一般地，超新星基本上是一颗逝世的恒星，或许更精确地

说，它是一颗恒星的重生，并伴随着一股非常强大的亮光。这亮光的

亮度乃至能够超过银河系的亮度。它是一个亮光的重生，所以称之为

超新星。

(2)超新星爆炸事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量

的恒星，如质量大于8倍太阳质量的恒星，由于质量巨大，在它们演

化到后期时，当核心区硅聚变产物一铁一56积攒到一定程度时，往

往会发生大规模的爆发。这种爆炸就是超星爆炸。

34、什么是黑洞？阐述它的形成和特征属性。

答：黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大的体积极小的天体。黑洞

是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后发生引力

坍缩产生的。黑洞的引力很大，连光都无法逃脱。其实，黑洞并不“黑”，

只是无法直接观测，但可以由间接方式得知其存在与质量，并且观测

到它对其他事物的影响。

35、阐述外星生命存在的可能性和特征。

答：(1)天文学家们计算在我们地球所在星系一一银河系约有1万

亿个恒星。假设1%的恒星像太阳系这样有行星环绕，那么就有100

亿个恒星有其星系，再假设这100亿个恒星中有十分之一被认定具有

与地球相似的质量的行星，那么我们所能够保留的数字也是惊人的，

如果这10亿个星球中也只有十分之一具有与地球相似的温度和其他

可供生命形成、繁衍的条件，那么我们得到了一个依然非常庞大的天

文数字。如果再按十分之一的比例筛选出可能被稀有气体环抱的星球,

那么最终仍有1000万个星球有生命出现的可能。

(2)生命存在的特征：a、土卫二：木星第六大卫星，它被称为太阳

系最有可能孕育生命的卫星，这是因为其表面具有适宜的温度，很可

能存在液态水和简单的有机分子。b、木卫二：木星的卫星木卫二也

被科学家认为可能孕育外星生命体，其主要原因来自于木卫二潜在存

在着水和火山活动性。木卫二表面上的火山活跃性提供了生命存在的

热量。C、火星：地球的邻居，是太阳系中与地球最接近的行星，它

体积大小和温度等级与地球较为接近。大量的冰水存在于火星极地,

因此很可能火星表面以下存在着液态水。d、土卫六：是土星最大的

一颗卫星，土卫六具有厚密的大气层，含有大量标志着有机物存在的

化合物。在地球上生命体持续需要补充甲烷气体。虽然土卫六表面有

些寒冷，但如果存在液态水，它们应该是存在于冰冻表面之下。e、

木卫一：木星的卫星，是太阳系内为数不多具备大气层的卫星之一,

它包含着可能孕育生命的复杂化合物。此外，木卫一表面上的火山活

跃性也是可能孕育生命体的一个重要标志。

36、简述地球的发展和演化史，及其归宿。

答：在太阳系形成初期，99%以上的物质向中心聚合成为太阳，周围

还有部分散在的物质碎片围绕着太阳旋转，经过很长一段时间的碰撞

和引力作用，散在的碎片逐渐聚合成了九大行星，但那时的地球只是

一团混沌的物质，又经过了几十万年，物质逐渐冷却凝固，形成了地

球的初步形态，在经过儿十万年，由于地球的引力作用，由地球内部

化学反应所产生的气体喷出后被保存在地球周围，形成了大气层，并

由氢气和氧气化合成了水。再然后经过太阳的能量辐射，地球本身的

电场、磁场作用和适宜的生存环境，由水中产生了有机物，也就是一

切生命的祖先。

地球的演化：第一阶段为地球圈层形成时期，其时限大致距今

4600至4200Ma.46亿年前诞生时候的地球以21世纪的不大相同。

根据科学家推断，地球形成之初是一个由炽热液体物质（主要为岩浆）

组成的炽热的球。I®着时间的推移，地表的温度不断下降。固态的地

核逐渐形成。密度大的物质向地心移动，密度小的物质（岩石等）浮

在地球表面，这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。

第二阶段为太古宙、元古宙时期，其时限距今4200-543股。

地球自不断地向外释放能量，由高温岩浆不断喷发释放的水蒸气、二

氧化碳等气体构成了非常稀薄的早期大气层一一原始大气。随着原始

大气中的水蒸气的不断增多，越来越多的水蒸气凝结成小水滴，再汇

聚成雨水落入地表,就这样，原始的海洋形成了。

第三阶段为显生宙时期，其时限由543Ma至今。显生宙延续的时间相

对短暂，但这一时期生物及其繁盛，地质演化十分迅速，地质作用丰

富多彩，加之地质体遍布全球各地，广泛保存，可以极好的对其进行

观察和研究，为地质科学