天体与地球前言.ppt

1、1,欢迎选修 天 体 与 地 球,gx02610601,地球科学学院 张梅生,2,一、课程的内容、性质及意义 1. 课程内容 2. 课程性质 3. 学习意义 二、人类认识宇宙、天体的历史,前 言,3,一、课程的内容、性质及意义 1. 课程内容 宇宙天体科学: 第一章 宇宙 第二章 星系与银河系 第三章 恒星 第四章 太阳系 地球科学: 第五章 地球 第六章 地球的演化历史 系统介绍当代天文科学、宇宙科学、地球科学的基本知识和最新成就。,4,2.课程性质 普通高校科学素质教育公共选修课程 公共基础课程 3学习意义 （1）全面了解客观物质世界的起源 和演化历史; （2）深刻认识人类社会存在的地球

2、背景、宇宙背景; （3）树立科学的宇宙观、世界观、 地球观。,5,仙女座大星系,仰望星空-温家宝 我仰望星空，它是那样辽阔而深邃: 那无穷的真理，让我苦苦地求索、追随。 我仰望星空，它是那样庄严而圣洁: 那凛然的正义，让我充满热爱、感到敬畏。 我仰望星空，它是那样自由而宁静: 那博大的胸怀，让我的心灵栖息、依偎。 我仰望星空，它是那样壮丽而光辉: 那永恒的炽热，让我心中燃起希望的烈焰、响起春雷。,6,世界上只有两件东西能够深深的震撼 人们的心灵： 一件是我们心中崇高的道德准则； 另一件是我们头顶上灿烂的星空。 伊曼努尔康德,7,科学 辞海：关于自然、社会和思维的知识体系。是 实践经验的结晶。每

3、一门科学通常都只是研究客观世界 发展过程的某一个阶段或者某一种运动形式。 科学的任务是揭示事物发展的客观规律，探求客观 真理，作为人们改造世界的指南。 新华字典：反映自然、社会、思维的客观规律 的分科的知识体系。 迷信 辞海：指相信星占、卜筮、风水、命相和鬼神 等；也指盲目地信仰和崇拜。 新华字典：盲目地信仰和崇拜。特指信仰神仙 鬼怪等。,8,二、人类认识宇宙、天体的历史 （一）古代天文学（3 Ma 公元5世纪） 1古埃及 据天狼星偕日升预报尼罗河 水的泛滥周期, 创立太阳历法（公元前27 世纪） 2中国的月球历法（公元前22世纪） 3英国索尔兹伯里 斯通罕克天文巨石 阵（公元前20世纪）,9

4、,10,英国索尔兹伯里 斯通罕克天文巨石阵 Stonehenge,11,12,古代黄道十二星座,13,玛雅天文台,14,4古希腊毕达哥拉斯提出地球“球形” （公元前6世纪） 5古亚历山大学派埃拉托色尼斯测量 地球的周长（公元前2世纪） 6地心体系的建立 古亚历山大 托勒密地心说（公元2世纪） 中国 盖天说（西周-7世纪）、浑天说 （东汉张衡浑天仪）,15,埃拉托色尼斯测量 地球周界的方法 在夏至日当太阳经过塞恩 城(s)的天顶直射井底的时 候,太阳在亚力山大城(A) 中天.这时它的天顶距(Z) 等于这两个城市的纬度之 差,与这角度差相当的线距 离是AS,因此我们可以求 得地球的周界之长.,16

5、,托勒密的地心系,17,18,（二）经典天文学（16世纪-18世纪） 1经典天文学诞生阶段（16世纪-17世纪） 日心体系的建立 哥白尼 1543 天体运行论 -行星天文学创始人 布鲁诺 1584 论无限宇宙和世界 开普勒 根据第谷的科学观测,提出行星运 动三定律: 1609 新天文学 轨道定律、面积定律 1619 宇宙和谐论 周期、距离定律 公转周期2=轨道长轴半径3,19,哥白尼的日心系,20,早期天文望远观测 伽里略 1610 发现伽里略卫星 发现太阳黑子 第谷 1576-1596 编制大星表 惠更斯 1656 发现土卫六 、 土星光环 卡西尼 1671-1674 发现土星三颗大卫星 1

6、675 发现土星环缝-卡西尼环缝 万有引力发现 牛顿 1687 自然哲学的数学原理 万有引力定律 牛顿运动三定律-天体力学奠基人 光的分解-天体物理学技术之一,21,的汶岛天文台,22,2.经典天文学兴起阶段(17世纪末-19世纪中） -方位天文学、天体力学 哈雷慧星的观测 哈雷 1705 彗星天文学概述 应用万有引力定律预测哈雷彗回归 恒星自行现象的发现 哈雷 1718 月球运行的长期加速 哈雷 地球测量 1791年法国宪政会议决定： 以地球子午线的一象限的一千万分之一 的弧长为长度地位，叫1个米突（metre） 太阳的测量 哈雷1761年测量太阳视差,23,哈雷慧星的轨道,24,25,行星

7、运动测量 拉格朗日 1788 分析力学提出木星、 土星运动的周期性摄动 康德-拉普拉斯星云说 康德 1755自然通史和天体论 拉普拉斯 1796宇宙体系论、 1799-1825 天体力学 波德律 波德 1772 发现行星轨道距太阳距离: 0.4 + 0.32n (天文单位),26,波德律,27,行星的发现 威廉.赫歇尔 1781 发现天王星(波德律19） 皮亚齐 1801 、 奥尔贝斯 1802 发现小行星带（波德律2.8） -谷神星、智神星、婚神星、灶神星 亚当斯 1844 、 勒威耶 1845 发现海王星 - “笔尖下发现的行星” 水星近日点轨道摄动的发现 勒威耶 1859 提出“火神星”

8、,28,四颗最大的小行星,29,（二）近代天文学（18世纪末-19世纪） 1近代天文学诞生阶段 （18世纪末-19世纪中） .恒星系的研究 先驱者（18世纪前） 英 赖特、 德 康德、 法 朗白尔 提出：恒星可能组成一个有限范围的伟大 体系。,30, 威廉.赫歇尔-近代恒星天文学创始人 a. 发现太阳的自行-打破太阳静止的假说 b. 发现在相对轨道上运动的双星(物理双星） 1784年发表284对双星表，证明开普勒定律 和牛顿定律在地球以外的恒星系一样有效 -“万有引力” c提出银河系为“扁平状星系” d提出星云具有内部结构,31,赫歇尔家族,32,33, 约翰.赫歇尔 一生中探测2300个星区

9、，数了7万颗星 a. 双星轨道运动的观测证实， 发现了3347对双星 b1833年发表星云、星团表（含2306个） c大、小麦哲伦星云观测（大麦云数出 919个天体；小麦云数出244个天体）， 指出：“这些星云可以看作是南半球特有 的一种星系”,34, 德 贝塞尔 a测定恒星视差 1838 测定天鹅座61号星视差0”.31; 1840 再次测定为 0”.35 b. 1844 发现天狼星波浪运动和伴星预测 -不可见天文学 罗斯爵士（威廉. 帕尔森） 1854年发现“旋涡状星云”,35,天狼星波浪运动和伴星,36,. 太阳系研究 月球和行星的观测 发现的小行星数目增多 彗星与流星的观测 发现英仙座

10、流星雨 太阳的观测 发现太阳黑子活动周期（11年）,37,38,2近代天文学兴起阶段（19世纪后半叶） -天体物理学的诞生 天体物理学三大技术 a分光学 德 夫琅和费 -天文分光学创始人 1871 用A、B、C、D表示太阳光谱的 主要谱线-“夫琅和费谱线” b光度学 c照相术 1839年应用于天文学,39, 太阳的研究 1859年 德 克希霍夫根据太阳光谱研究， 提出分光学基本定律 (克希霍夫定律): （1）每一个化学元素有一种特殊的谱线; （2）每一种元素可以吸收它所能够发射的 光线，这就是谱线的反变或自蚀。 发现：炽热固体或液体（后来发现还有 高压气体）发连续光谱； 气体发不连续的明线光谱

11、。 宣布：太阳光谱含Na、Fe、Ca、Ni 等 元素（现已发现67种）， -证明化学元素在天体上存在！,40,41, 月球和行星研究 1890年 美 霍尔顿根据照片绘制月面详图 1879年 意 斯基帕雷利发现火星表面的网 状结构（运河？） 1879年 发现木星表面的大红斑 恒星的研究 1863年意 塞西、1864年美 哈根斯开始 测量恒星光谱 1884年美 皮克林编制哈佛光度表， 包括4260颗恒星星等,42,月球的表面,43,火星表面的网状结构,44,45,（三）现代天文学（20世纪以来） 1. 现代天文学发展阶段(20世纪上、中叶） -天体物理学的兴起 现代天文学两大理论基础 广义相对论

12、1916 爱因斯坦 量子力学 1930th 普朗克、狄拉克、 海森堡、薛定谔等 -是20世纪自然科学基础研究 最重大的三大成就,46,47,48, 太阳研究 发现黑子磁场、色球耀斑、热核聚变原理 行星天体力学研究 水星近日点轨道进动的解释 -广义相对论的理论验证 恒星研究 a. 20th 初提出恒星哈佛光谱分类 （B、A、F、G、K、M） b20th 初发明赫罗图 c1912年 勒维特发现造父变星的周光关系,49,50,银河系、河外星系研究 a. 1920 沙普利-柯蒂斯辩论 主题:宇宙的尺度 沙普利- 银河系宇宙30万光年 柯蒂斯- 河外星系（仙女座大星云） b. 河外天文学的开创 1923

13、 哈勃 用 2.5m反射望远镜 拍摄仙女座大星云-恒星组成- 旋涡星系 发现：宇宙膨胀-哈勃定律 c. 宇宙大爆炸学说的提出 1948年 伽莫夫,51,宇宙大厨,52,2当代天文学（20世纪下叶-现代 ） - 全电磁波段观测和空间天文学 全电磁波段观测: (传统)可见光天文学 (传统)射电天文学 r射线天文学 X射线天文学- X射线卫星 紫外天文学 红外天文学-红外卫星,53,电磁波全波段：波长10-12-108cm r射线 ： 10-1 cm,54,可见光窗口,射电窗口,传统地面观测的两个窗口和空间天文学,55,全波段电磁波观测与空间天文学,56,阿雷西沃射电望远镜,57,阿雷西沃信息,58,射电天文学 60年代四大发现 宇宙微波背景辐射 类星体 脉冲星 星际（有机）分子 1990年 哈勃太空望远镜( HST）升空 基本粒子物理学研究证实宇宙大爆