魯科版 選修34 相對(duì)論與天體物理 探索宇宙 課件 （共58張）.ppt

第4節(jié)探索宇宙 前言 千百年來 人類一直在探索宇宙的秘密 太陽的光和熱與晝夜交替 月亮的柔和與相位變化 滿天星斗的旋轉(zhuǎn)循回 寒暑變換的周而復(fù)始 流星的出沒 日月食的奇跡 彗星的來臨 天有無邊際 天是什么時(shí)候 如何形成的 今天 人類已親自登臨月球 神秘宇宙的面紗已徐徐掀開 浩淼太空和生命的孕育 還有更多更多的秘密等著我們?nèi)ヌ綄?一 宇宙的起源 在很久很久以前 沒有天 沒有地 到處是混沌的一片 簡直就像是一個(gè)渾圓的雞蛋 這個(gè)渾圓的東西也有一個(gè)中心 這個(gè)中心就是人類的始祖 他的名字叫做盤古氏 盤古氏在這個(gè)渾圓的東西中間孕育了1萬8千年 終于有一天 他破殼而出 拿著自己制造的巨斧劈開了這個(gè)混沌的圓東西 輕的上升為天 重的下降為地 盤古死后 他的左眼 變成了光輝奪目的太陽 右眼 變成了一輪美麗的月亮 頭發(fā)和胡須 變成了天空密密麻麻的星辰 身體則化為江河山脈 花草樹木 你們還知道哪些有關(guān)宇宙起源的神話傳說 說一說 ngc7742星云 哈勃眼中的宇宙 發(fā)現(xiàn)1 所有的星系都在遠(yuǎn)離我們而去 哈勃的驚人發(fā)現(xiàn) 發(fā)現(xiàn)2 星系離我們?cè)竭h(yuǎn) 運(yùn)動(dòng)的速度越快 發(fā)現(xiàn)3 星系間的距離在不斷地?cái)U(kuò)大 按照哈勃的說法 所有的星系都在離我們而去 那是否說明地球就是整個(gè)宇宙的中心呢 你同意這樣的說法嗎 如果不 那么你是怎樣理解哈勃定律中關(guān)于星系運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 活動(dòng) 1 準(zhǔn)備一只氣球 在其表面畫上一些小圓點(diǎn) 2 用嘴持續(xù)地向氣球充氣 使氣球不斷地脹大 3 觀察氣球在脹大過程中各個(gè)小圓點(diǎn)間距離的變化 4 如果將這些小圓點(diǎn)代表星系 那么 這些原先靠得很近的星系之間的距離增大了嗎 建立星系運(yùn)動(dòng)模型 我們的宇宙處在不斷的膨脹當(dāng)中 如果時(shí)光倒流 最初的宇宙是怎么樣的呢 現(xiàn)在的宇宙又是怎樣產(chǎn)生的呢 未來宇宙的命運(yùn)又將如何 根據(jù)剛才我們建立的星系運(yùn)動(dòng)模型 你能想象出宇宙中的星系在怎樣運(yùn)動(dòng)嗎 如果我們把氣球比作宇宙的話 那么你能想象現(xiàn)在的宇宙處在怎樣的狀態(tài)之中 宇宙形成的理論之一 大爆炸宇宙論 最初的宇宙沒有空間和時(shí)間 溫度極高 在100億度以上 物質(zhì)密度也相當(dāng)大 宇宙間只有中子 質(zhì)子 電子 光子和中微子等一些基本粒子形態(tài)的物質(zhì) 全部的物質(zhì)和能量集中在一點(diǎn) 奇點(diǎn) 現(xiàn)在觀測(cè)到的宇宙開始于150億年一次大爆炸 大爆炸使物質(zhì)四散飛出 整個(gè)體系在不斷膨脹 溫度很快下降 當(dāng)溫度降到10億度左右時(shí) 化學(xué)元素開始形成 當(dāng)溫度進(jìn)一步下降到100萬度后 早期形成化學(xué)元素的過程結(jié)束 當(dāng)溫度降到幾千度時(shí) 輻射減退 宇宙間主要是氣態(tài)物質(zhì) 氣體逐漸凝聚成氣云 再進(jìn)一步形成各種各樣的恒星體系 成為我們今天看到的宇宙 大爆炸宇宙產(chǎn)生示意圖 1 星星出現(xiàn) 10億年 2 我們銀河誕生 50億年 3 恒星 銀河并演化成我們今日所知的宇宙 4 現(xiàn)在宇宙持續(xù)膨脹中 150億年 大約150億年前 我們所處的宇宙全部以粒子的形式 極高的溫度 極大的密度 被擠壓在一個(gè) 原始火球 中 2 大爆炸理論主要觀點(diǎn) 大爆炸使物質(zhì)四散出擊 宇宙空間不斷膨脹 溫度也相應(yīng)下降 后來相繼出現(xiàn)在宇宙中的所有星系 恒星 行星乃至生命 大膽猜測(cè) 宇宙的將來 或者會(huì)塌縮而在大擠壓處終結(jié) 永遠(yuǎn)膨脹下去 不斷地?cái)U(kuò)大 我們將看到所有星系的星球老化 死亡 剩下我們孤零零的 在一片黑暗當(dāng)中 史蒂芬 霍金 史蒂芬 霍金 廣泛尊崇為繼愛因斯坦之后最杰出的科學(xué)家 黑洞理論和 大爆炸 理論的創(chuàng)立人 著名的 時(shí)間簡史 的作者 17歲的霍金患病后只能永遠(yuǎn)坐在輪椅上并且失去了語言能力 這位全身只有三個(gè)手指能動(dòng)的殘疾人 卻依靠驚人的毅力完成了一系列驚人的關(guān)于大爆炸和黑洞的理論 霍金預(yù)言宇宙的兩種結(jié)局 1 會(huì)永遠(yuǎn)的膨脹下去 2 或者會(huì)塌縮而在大擠壓處終結(jié) 總結(jié) 1 星系運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 所有的星系都在離我們而去 星系離我們?cè)竭h(yuǎn) 運(yùn)動(dòng)的速度越快 星系間的距離在不斷地?cái)U(kuò)大 2 現(xiàn)在的宇宙處于 不斷的膨脹之中 3 目前被人們廣為接受的一種宇宙起源學(xué)說是 大爆炸宇宙論 一 赫利奧玻利斯的創(chuàng)世說據(jù)說 宇宙間始而一片幽暗 沒有任何生氣 大地是無邊無際的瀛水 即 努恩 水中出現(xiàn)了一個(gè)丘阜 于是有了陸地 一朵荷花赫然而現(xiàn) 綻開的花中出現(xiàn)一個(gè)嬰兒 這便是太陽 拉 初升的太陽驅(qū)散黑暗 照亮寰宇 世間逐漸有了生命 另有一說 據(jù) 死者之書 所述 太陽神拉是生于一巨卵 此卵為巨鳥 大戈戈通 生于混沌中隆起的丘阜上 拉神出生后 沒有天 沒有地 沒有動(dòng)物 只有水淵 努恩 幽暗籠罩于其上 拉神以水淵之土造天和地 天和地空空蕩蕩 沒有眾人 也沒有群神 拉神便按照自己的模樣思于心 于是 諸神相繼出世 拉神首先從口中吐出兩神 即空氣 舒和水氣 泰芙努特 空氣和水氣結(jié)合 生了天 努特和地 蓋布 接著 拉神的眼淚落在地上 人遂生于其淚水 二 孟斐斯的創(chuàng)世說卜塔是孟斐斯的工匠之神 也是世界的創(chuàng)造之神 他是先天地之生而生 在世界還沒有發(fā)生之前就已經(jīng)存在了 卜塔通過 心 和 言 獲得力量 他以 心中思之 口中道出 的方法生出創(chuàng)世八神 然后與這八位神祇創(chuàng)造視力 聽力 呼吸 以使心有所知 而舌頭 它重覆心所構(gòu)思的事 于是卜塔宣讀所有東西的名字 地和天 人 動(dòng)物 植物相繼誕生 緊接著 卜塔再以言創(chuàng)造 卡 靈魂 善者給以生 罪者給以死 任何勞作 任何技藝 手之動(dòng)作 腳之行走 一切器官的運(yùn)作 無不據(jù)心之所思和言之所述而產(chǎn)生 卜塔創(chuàng)造一切事物和一切神之后 心滿意足 于是 他又造城鎮(zhèn) 創(chuàng)立 諾姆 古埃及的行政單位 相當(dāng)于州 為了讓人類確立對(duì)神的崇拜 他創(chuàng)造了人的知能 命人類祭祀 建立神廟 從此 諸神及 卡 均聚集在他的周圍 二 宇宙里有什么 2 包括 1 概念 宇宙中有上千億的星系 平均每個(gè)星系又有上千億的恒星和各類天體 宇宙是由許多類似于銀河系一樣的河外星系組成 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 九大行星及衛(wèi)星 矮行星 流星 彗星 小行星 太陽 太陽系 光年是長度的單位 算一算 1光年等于多少米 1光年 9460800000000000米 94608億千米 銀河系的直徑約為10萬光年 側(cè)視 俯視 1 上面兩幅圖中 銀河系各呈什么形狀 討論 2 圖中紅點(diǎn)是什么 3 太陽系是銀河系的中心嗎 太陽系 銀河系的概況 構(gòu)成 銀河系是由眾多恒星及星際物質(zhì)組成的一個(gè)龐大的天體系統(tǒng) 像太陽這樣的恒星有1000億 2000億顆 形狀 側(cè)視圖中的銀河系像個(gè)中間厚 四周薄的鐵餅 俯視圖中的銀河系又像一個(gè)大旋渦 有四條螺旋狀旋臂從中心伸出 大小 銀河系的直徑約10萬光年 太陽與銀河系的中心相距約為3萬光年 旋渦星系 橢圓星系 不規(guī)則星系 充滿活力的宇宙 目前 人們觀測(cè)到的類似于銀河系的天體系統(tǒng) 就有10億個(gè)左右 這些天體系統(tǒng)被稱為星系 所有的星系構(gòu)成了廣闊無垠的宇宙 地月系 太陽系 銀河系 宇宙 太陽系 其它七大行星和矮行星 小天體等 地球 其它眾多的恒星系 銀河系 河外星系 仙女座星系 獵犬座星系 宇宙 星云的氣體和塵埃緊縮 紅外星主序星 紅巨星超巨星 燃料消耗殆盡 膨脹 爆炸 超新星 黑洞 中子星 縮小 白矮星 黑矮星 黑洞是一種非常神秘的天體 它的體積很小 但密度卻大得驚人 每立方厘米就有幾百億噸甚至更高 由于它的密度大 所以引力也特別強(qiáng)大 不管什么東西 只要被它吸進(jìn)去 就別想 爬 出來 連跑得最快的光也逃脫不掉黑洞的巨大引力 由于黑洞本身不發(fā)光 所以用任何強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡都看不見黑洞 盡管如此 大多數(shù)科學(xué)家仍相信 宇宙中有著許許多多黑洞 當(dāng)大質(zhì)量的恒星演化到晚年 經(jīng)過超新星爆發(fā) 就有可能坍縮成黑洞 在宇宙早期 也會(huì)形成一些小黑洞 小黑洞的體積只有原子核那么大 質(zhì)量和一座山差不多 達(dá)到上億噸 里面蘊(yùn)藏的能量相當(dāng)于10個(gè)大型的發(fā)電站 三 永不停息的探索 伽利略在演示如何用望遠(yuǎn)鏡觀察天空 用肉眼觀察 在地球上 用望遠(yuǎn)鏡觀察 在地球上 用火箭運(yùn)載 在地球上 用航天器觀察 在太空中 航天人觀察 在太空中 射電望遠(yuǎn)鏡 運(yùn)載火箭 月球勘探者 人造地球衛(wèi)星 我國航天事業(yè)的發(fā)展 神州一號(hào) 神州七號(hào) 中國航天的發(fā)展 讓我們感受中國航天人的執(zhí)著和趕超世界強(qiáng)國的能力 短短幾年 中國航天技術(shù)發(fā)展迅速 中國探月計(jì)劃 的實(shí)施 都讓世界對(duì)中國刮目相看 至今有六位宇航員登錄太空 宇航員拍攝宇宙圖片 太空中看到的月亮更加明亮 楊利偉攝 冰花一樣的云層 楊利偉攝 他說這是他看到的地球最美的畫面 這張展現(xiàn)完整地球的照片是 阿波羅 17號(hào)宇航員于1972年拍攝的 一直以來 人們便將它譽(yù)為美國在太空探索過程中拍攝的最具影響力的照片 我國與發(fā)達(dá)國家的差距 美國人1969年就能登上月球 而我們還需要20年的時(shí)間 美國的探測(cè)器已經(jīng)在火星上了 我們的探測(cè)器還到不了月球 我們的航天技術(shù)與世界強(qiáng)國的距離還是很遠(yuǎn)的 需要我們一代又一代人的努力 人類探索宇宙付出代價(jià) 由于載人航天工程的復(fù)雜性 決定這必然是一項(xiàng)充滿著風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)的事業(yè) 從邦達(dá)連科算起 至今已經(jīng)有22名航天員獻(xiàn)出了寶貴的生命 然而 人類在探索太空的征程中決不會(huì)停下前進(jìn)的腳步 迎接探索者的必將是光輝的未來 渾天儀 伽利略望遠(yuǎn)鏡 牛頓的反射望遠(yuǎn)鏡 射電望遠(yuǎn)鏡 1990年世界上第一臺(tái)空間天文望遠(yuǎn)鏡問世 這就是著名的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡 哈勃 望遠(yuǎn)鏡是有史以來最大 最精確的天文望遠(yuǎn)鏡 它上面的廣角行星照相機(jī)可拍攝上百個(gè)恒星的照片 其清晰度是地面天文望遠(yuǎn)鏡的 倍以上 萬公里以外的一只螢火蟲都難逃它的 法眼 它創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)太空觀測(cè)奇跡 包括發(fā)現(xiàn)黑洞存在的證據(jù) 探測(cè)到恒星和星系的早期形成過程 觀測(cè)到迄今為止人類已發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn) 距離地球 億光年的古老星系 長征 3號(hào)丙型運(yùn)載火箭 中國航天3c 7