物理杂谈 (26).ppt

1、11,人文科物理,Arts Physics,人文物理,联系：,主讲：王清涛,2/45,第二篇从蛇头到蛇尾,微观,介观,宏观,宇观,量子力学,经典力学,天体物理,3/45,第二篇从蛇头到蛇尾,第2章宇观世界,1.奇特的太空之旅,跃迁式飞船,每跳跃一次，在一刹那间“走”完的路程要比上一次所走的路程远1000倍,4/45,第2章宇观世界,1.奇特的太空之旅,西南交大,起点站：,5/45,第2章宇观世界,50Km,第一站,1.奇特的太空之旅,6/45,第2章宇观世界,1103Km,1.奇特的太空之旅,7/45,第2章宇观世界,4103Km,1.奇特的太空之旅,8/45,第2章宇观世界,9103Km,1

2、.奇特的太空之旅,9/45,第2章宇观世界,5104Km,第二站,1.奇特的太空之旅,站在地球之颠你想到了什么什么呢？,10/45,第2章宇观世界,5104Km,第二站,我们懂得天外有天，还有许多和我们地球相似的星球住有居民，受到崇拜，我们就不会对地球上称之为伟大的东西赞不绝口，也就会藐视大多数凡夫俗子所津津乐道的区区小事。 惠更斯,1.奇特的太空之旅,假若升上地球之颠，从高往下观察，就可以明白，造物主究竟把我们这小小寰球变成了什么模样。这样，就像要远足旅行的人一样，我们就会更加清楚出发前该做些什么准备，也就会更准确地估计和评价旅途中的一切。此外，假如,11/45,第2章宇观世界,地球物理学,

3、优化和改善人类生存和活动环境，防御及减轻地球与空间灾害对人类的影响，为探测和开发国民经济中急需的能源及资源提供新理论、新方法和新技术。,地球物理学是一门从物理学的角度研究地球内部及太空环境的科学。包括固体地球物理学和空间物理两个二级学科。,1.奇特的太空之旅,地球物理学已成为地球科学中最具活力的学科之一，其研究成果将对21世纪人类的生存发展、太空环境的充分利用产生重要影响。,12/45,第2章宇观世界,5107Km,古人把它叫做启明星或者长庚星是天空中最亮的星,金星是距太阳最近的第二颗行星。它与地球在体积、质量、密度和重量上非常相似，可以算作是地球的姊妹星。而事实上金星与地球非常不同。,金星(

4、Venus),英语中，金星“维纳斯”是古罗马的女神，像征着爱情与美丽。,第三站,1.奇特的太空之旅,13/45,第2章宇观世界,51010Km,第四站,1.奇特的太空之旅,太阳系中的天体定义为三类，即：行星、矮行星和“太阳系小天体”。,14/45,第2章宇观世界,1.奇特的太空之旅,行星定义，位于围绕太阳的轨道上；有足够大的质量来克服固体应力，达到流体静力平衡的形状(近于球形)；并可以清空自身轨道附近区域的天体叫“行星”。,满足前两个条件要求，但还没有清空自身轨道附近区域的天体叫为“矮行星”。矮行星定义特别指出，矮行星也不是一颗卫星。,就现在的观测看，太阳系有八大行星；三个矮行星（冥王星、谷神

5、星、齐娜星 ）；若干小天体。,15/45,还在18世纪，天文学家就发现九大行星和太阳的距离是有一定规律的,第2章宇观世界,1.奇特的太空之旅,用地球到太阳的距离作为一个单位，叫做天文单位。用天文单位表示的各行星和太阳的距离按顺序排列，接近一个等比数列,0.4+0.32n,提丢斯-波得定律,根据这个规律性， 科学家们认为火星和木星之间应该还有一颗行星，于是科学家开始了搜索新行星的工作。最后果然找到了一大群小行星。,16/45,第2章宇观世界,太阳的结构,1.奇特的太空之旅,太阳是质量21030kg、直径139万km、表面温度是6000C的巨大等离子体球。,太阳内部的物质是高度电离的，核心处的温度

6、高达1550万度，压强大约是3000亿大气压，密度是水的160倍 。,太阳是距离地球最近的恒星，它是唯一可以详细研究表面结构的恒星，是一个巨大的天体物理实验室。,17/45,第2章宇观世界,太阳,太阳能源来自于它直径不到50万千米的核心部分。其核心的温度高达1,500万度，压力极大，有2,500亿个大气压。在这样高温、高压条件下，产生核聚变反应，每4个氢原子核结合成一个氦原子核。 在这个核聚变过程中，太阳要损耗一些质量而释放出大量的能。使太阳发光的就是这种能量。太阳每秒钟由于核聚变而损耗的质量大约为400万吨。按照这样的消耗速度，太阳在50亿年的漫长时间中，只消耗了0.03%的质量。,1.奇特

7、的太空之旅,18/45,第2章宇观世界,太阳黑子,黑子的重要特性是它们的磁场强度，黑子越大，磁场强度越高，大黑子的磁场强度可达4000高斯,太阳黑子活动呈周期出现，在黑子群周围常出现耀斑，发出的辐射和粒子同地球磁场和电离层相互作用会使地球上的短波无线电通讯中断并出现极光。,太阳黑子其实并不黑，只不过由于它比周围的温度低，看起来显得黑些罢了。,1.奇特的太空之旅,“日出黄，有黑气，大如钱，居日中“汉书五行志,19/45,第2章宇观世界,日饵,日珥是发生在太阳色球层的一种活动现象。日全食的时候，可以看到在黑太阳的周围有一个红色的光环，那就是太阳的色球层。色球层上时常会窜出一束束很高的火柱，这些火柱

8、就叫做日珥。日珥绰约多姿，变化万千，有的像圆环，有的似彩虹，十分美丽壮观。,1.奇特的太空之旅,20/45,第2章宇观世界,日冕,太阳的最外层大气。由高温、低密度的等离子体组成。日冕温度达一二百万开。高温使气体获得克服太阳引力的动能，形成不断发射的较稳定粒子流太阳风，是造成彗星尾背向太阳的主要动力。,1.奇特的太空之旅,21/45,第2章宇观世界,太阳耀斑,是太阳上的强烈的活动现象。耀斑的最大特点是来势猛、能量大，发生很突然、消失又很快。,耀斑与太阳黑子存在密切关系，在大的黑子群上面，很容易出现耀斑。,所谓耀斑是黑子形成前产生的灼热氢云,1.奇特的太空之旅,22/45,第2章宇观世界,太阳的未

9、来,五十亿年后，太阳内部的氦将转变成更重的元素，亮度会增加到现在的一倍，体积也将不断膨胀，水星、金星和地球都将进入它的大气。在经历一亿年的红巨星阶段后，太阳将耗尽所有能源而坍缩成一颗白矮星，并通过向宇宙空间抛射物质而形成一个行星状星云。,1.奇特的太空之旅,23/45,第2章宇观世界,人类对太阳系的探索活动,月球探测,“月球”9号探测器的着陆舱,行星探测,美国“空间实验室”,1.奇特的太空之旅,“水手”号探测器 “金星”号探测器 “旅行者”号探测器,“俱怀逸兴壮思飞， 欲上青天览日月” 李白,24/45,第2章宇观世界,人类对太阳系的探索活动,海盗1号探测器,“先驱者”号探测器,木星照片,1.

10、奇特的太空之旅,第一个飞出太阳系的人造天体,25/45,第2章宇观世界,26/45,第2章宇观世界,27/45,第2章宇观世界,人类登月活动,阿波罗11号飞船登月成功,1961年 5月25日，美国总统肯尼迪向国会提出在60年代末将人送上月球的“阿波罗”工程。1969年 7月20日由航天员阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶的“阿波罗”11号飞船的登月舱降落在月球赤道附近的静海区。这是一次震动全球的壮举，也是世界航天史上具有重大历史意义的成就。,1.奇特的太空之旅,28/45,第2章宇观世界,“阿波罗登月”是骗局吗？,1.奇特的太空之旅,29/45,第2章宇观世界,“阿波罗登月”是骗局吗？,遭到质疑的一些照

11、片,1.奇特的太空之旅,30/45,第2章宇观世界,“阿波罗登月”是骗局吗？,遭到质疑的一些照片,1.奇特的太空之旅,31/45,第2章宇观世界,“阿波罗登月”是骗局吗？,遭到质疑的一些照片,1.奇特的太空之旅,32/45,第2章宇观世界,“阿波罗登月”是骗局吗？,1.阿波罗登月照片纯属伪造 2.阿波罗登月录像带在地球上摄制 3.月面根本没有安装激光反射器 4.阿波罗计划进展速度可疑 5.对土星五号火箭和登月舱的质疑 6.温度对摄影器材的影响,著名物理学教授哈姆雷特为代表的人士肯定“骗局论”，他们认为阿波罗登月造假的依据有：,那么美国宇航员首次登月是否着陆了？美国登月是否真的是一场骗局？人们急

12、切地期待着真正的答案!,1.奇特的太空之旅,33/45,第2章宇观世界,验证登月真假的欧洲“SMART-1”号太空船,“阿波罗登月”是骗局吗？,“SMART-1”号也会为预备未来的国际月球探索之旅搜集资料,福英格指出“阿波罗”号的着陆点，两人太空船的引擎气流会扰乱该处地形，因此如果真的登月的话必定会留下痕迹，这是“SMART-1”号值得拍摄的目标。,1.奇特的太空之旅,34/45,第2章宇观世界,我国嫦娥工程,“嫦娥工程”是我国自己月球探测计划的代号。该计划分为“绕、落、回”三个阶段。3月25日，总投资为14亿元人民币的“嫦娥工程”一期绕月工程（即“绕”）露面，该工程计划在2007年以前发射“

13、嫦娥一号”卫星，围绕月球飞行；“落”就是发射月球软着陆器，试验月球软着陆器，试验月球软着陆和月球车巡视勘察，就地对月球进行探测，并开展月球天文观测等；“回“就是不仅向月球发射软着落器，而且发射小型采样返回舱，采集关键性月球样品返回地球。这些工程实施后，中国人“嫦娥奔月”的梦想将现为切实。,1.奇特的太空之旅,35/45,国防科工委主任张云川近日在接受记者采访时透露：嫦娥一号探月卫星将于今年下半年发射。,36/45,第2章宇观世界,我国“嫦娥工程”探月计划，对人类的长远发展和世界和平意义重大。欧阳院士指出，首先，解决地球日趋紧张的能源问题，是探月计划的一项重要目的。月球是解决地球能源危机的理想之

14、地，“氦3”是一种目前已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。根据科学统计表明，10吨氦3就能满足我国全国一年所有的能源需求，100吨氦3便能提供全世界使用一年的能源总量。但氦3在地球上的蕴藏量很少，目前人类已知的容易取用的氦3全球仅有500千克左右。而根据人类已得出的初步探测结果表明，月球地壳的浅层内竟含有上百万吨氦3。如此丰富的核燃料，足够地球人使用上万年。我国探月工程的一项重要计划，就是对月球氦3含量和分布进行一次由空间到实地的详细勘察，为人类未来利用月球核能奠定坚实的基础。,嫦娥工程,1.奇特的太空之旅,37/45,第2章宇观世界,51013Km,第五站,5光年,太阳系就

15、变成一个小点了，大小只有大头针头那么大。,太阳系最近的恒星是比邻星，距地球的距离是4.24光年。,X-Ray Portrait of Proxima Centauri,1.奇特的太空之旅,38/45,第2章宇观世界,第六站,5000光年,恒星世界,太阳、半人马座的星，猎户座的星，天鹰座的星、天琴座的星、天狼星,众多的恒星有一个共同的特点，那就是：它们的化学组成大同小异。,只要我们能确定星体的起始质量和化学组成，就可以推断出这颗恒星从诞生到死亡的每一个阶段的物理特性。这种恒星演化理论的建立，是现代物理学理论运用到天文学上的一项重大成就。,1.奇特的太空之旅,39/45,世界上最浩瀚的是海洋 比海

16、洋还浩瀚的是星空,世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，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。仅仅是抬头看看那深蓝色镶满宝石的穹庐，已足能让我们的心灵深感震撼，并让我们开始对人生进行思考。 _康德,40/45,小品:福尔摩斯与华生,野餐,醉,半夜“福”先醒,推醒“华”问:,“你看到了什么?” “啊!满天的星斗,真美”,“那你推断出什么?”,“宇宙的博大,上帝的万能,我们的渺小,阿门!”,“还有?!”,“从星斗位置看,现在约三点多.”,“还有?!”,“明天好天气.”,“还有?!”,“你真够笨的,我们的帐篷被偷了!”,“-”,41/45,第2章宇观世界,第七站,5106光年,银河系,“天河夜转漂回星，银浦流云学水声”,1.奇特的太空之旅,42/45,第2章宇观世界,河外星系,1.奇特的太空之旅,第七站,5106光年,43/45,第2章宇观世界,第八站,5109光年,我们的宇宙,150亿光年，是人们想象中的天穹