第1节 我们的宇宙

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1-1,、我们的宇宙,第一章、宇宙的起源与演化,我们的宇宙,自古以来，人们一直对宇宙怀有难以割舍的好奇。,你对宇宙有哪些疑问？,宇宙有多大？,宇宙的年龄？,宇宙有怎样的结构？,宇宙有没有发生着变化？如何变化？,温故知新,1,光年,=,1,、,1,天文单位,=,2,、地球的平均半径是 ；,赤道的周长是 ；,地球的表面积是 ,2,；,地球太阳的平均距离：。,1.496,10,8,9.46 10,12,6371,40000,5.110,8,1.496 10,8,3,、月球的半径为 ；,月球地球的平均距离：；,月球绕地球公转与月球自转的周期,都是 日（因此，我们在地球上只,能看到月球的一个面）。,温故知新,1738,384400,27.3,4,、太阳的半径是 ；,约,是 分之一光年,；太阳表面的温度约为 。,温故知新,710,5,6000,1.3510,7,2.6,万,5,、银河系的直径是 光年；,约是太阳直径的 倍。,太阳位,于相距银河系中心 光年的地方；,银河系外有很多星系，称为 星系，,最远的离我们超过 光年。,8万,5.4 10,11,河外,100,亿,一、宇宙中的天体系统,1,、宇宙中的天体从小到大有：,行星、,土星,金星,一、宇宙中的天体系统,1,、宇宙中的天体从小到大有：,行星、,恒星、,恒星,在地球上遥望夜,空，宇宙是恒星的,世界。恒星在宇宙中的,分布是不均匀的。,从诞生的那天起，,它们就聚集成群，,交 映成辉，组成双,星、星团、星系,恒星是在熊熊燃烧着的星球。一般来说，,恒星的体积和质量都比较大。只是由于距离地,球太遥远的缘故，星光才显得那么的微弱。,正在变化的恒星,金牛座中的双星（,TRM1A,和,TRM1B,）,一、宇宙中的天体系统,1,、宇宙中的天体从小到大有：,行星、,恒星、,星团、,疏散星团,球状星团,一、宇宙中的天体系统,1,、宇宙中的天体从小到大有：,行星、,恒星、,星团、,星系等,当遥望星空时，横贯天际、蔚为壮观的银河总能,让人们欣然神往，思绪万千。仔细观察的话，我们也,能看出银河实际上是由许许多多颗星星所组成的。在,天文学中，我们把这种由千百亿颗,恒星,以及分布在它,们之间的星际气体、宇宙尘埃等物质构成的，占据了,成千上万亿光年空间距离的天体系统叫做“星系”。我,们的太阳就是银河系中普通的一颗恒星。,星系,银河并不是宇宙中唯一的星系：通过各种,方法，人们已经观察到的星系已经有好几万个,了！不过，由于距离太遥远，它们看起来远不,如银河那么壮丽。借助望远镜，它们看起来还,只像朦胧的云雾。离咱们银河系最近的星系,大麦哲伦星云和小麦哲伦星云，距离我们,银河系也有十几万光年。一般地，我们把除银,河以外的星系，统称为“,河外星系,”。,大,麦哲伦星系（,16,万光年）,仙女座星系,2,百万光年,仙女座河外星系：,观察到的最远的星系,-,一百多亿光年,3,、离地球最近的是大麦哲伦星系,（,16,万光年），目前能观察到的星系有,100,多亿光年。,4,、天体的分布非常松散，,星系间的,距离是大小的几十到几百倍。,2,、星系是宇宙的基本组成部分，,宇宙中约有,1000,亿个星系，银河系只是,其中的一员。,二、宇宙的大尺度分布,当我们想知道宇宙在大尺度上的分布,情况时,我们应该去观测,星系,还是,恒星,?,应该通过观测,星系,去了解宇宙在,大尺度,上的物质分布,因为宇宙在大尺度上的物质分布指的就是星系的分布,.,思考与讨论:,1,、宇宙在大尺度上物质的分布是均匀的。,1,、宇宙在大尺度上物质的分布是均匀的。,2,、宇宙在大尺度上还是各向同性的,3,、宇宙是无边的,站在铁道旁,当一列火车向我们开来时,听到的汽笛声会越来越高,;,火车远去时,汽笛声又逐渐低下去。声音虽有高低,但汽笛声的频率没有变。这种现象是由奥地利科学家多普勒在,1842,年首先发现的,物理学上叫多普勒效应。,多普勒效应,:,电磁波谱：,宇宙射线,射线,紫外线,可见光,红外线,无线电波,（,频率从高到低,）,X,射线,关于哈勃的发现：,1929,年哈勃在研究星系光谱时发现了一个奇特的现象：,几乎所有光谱的线族都向光谱的红端移动了相同多的量,。,(,光谱向蓝端移动,表明我们接收到的恒星的光波频率变高,意味着恒星在向我们而来,;,如果光谱红移,则说明恒星离我们远去。,),由此哈勃得出了星系视向速度与距离之间大致的线性正比关系：著名的哈勃定律,=H,0,d,其中,为退行速度,d,为星系距离,H,0,为哈勃常数。,当年哈勃定出的,H,0,为,500,千米,/,秒,.,百万秒差距，最近给出的值约为,50-80,千米,/,秒,.,百万秒差距。,所有星系都在远离我们而去，难道我们处在宇宙中心吗？,物质的密度与距离的尺度无关，天体在大尺度上的分布非常均匀。,在宇宙的任何一点都会看到，其他的星体在远离该点。没有任何一点可以看作是膨胀的中心，事实上膨胀是非常均匀的。,因此我们得出宇宙中没有特殊的位置。每一个观测者看到的现象都是一样的。这被称作“哥白尼原理”。,星系运动模型：,宇宙是在不断膨胀的。,这为大爆炸宇宙论提供了最有力的证据。,讨论：,你能想象宇宙中星系在怎样运动吗？,古代观察天空的工具是,眼睛,，现在的科,学家呢？,哈勃太空望远镜在离地球表面,580,千米,高空的轨道上运行，重达,1.1,万千克，镜面,直径达,240,厘米。,哈勃（,Edwin Powell Hubble,),美国天文学家,1923,至,1924,年在威尔逊天文台时，,哈勃发现仙女座大星云的,12,颗造父变星，,根据周光关系，推算出它们位于银河系以外，是与银河系一样的恒星系统，这一发现,使,哈勃成为星系天文学的奠基人。,1929,年，在斯赖佛发现谱线红移现象的基础上，哈勃结合自己的观测资料，提出星系距离越远，红移越大，就是说，,所有的星系都在离我们而去，星系离我们越远，运动的速度越快，星系间的距离在不断地扩大,。,这被称为“哈勃,定,律”,。,天文望远镜和射电望远镜,发现,1,、所有的星系都在,远离,我们而去。,哈勃,太空望远镜,还看到了什么？,发现,2,、星系离我们越远，运动的速度越,快,；,发现,3,、星系间的距离在不断地,扩大,难道地球是宇宙的中心？,探究实验,如果某个点上有一只无知的细菌，看到所有的点离他而去，能说明它处在中心位置吗？,如果你是某个点上的聪明的细菌，当看到所有的点和你的距离变大时，你能得出什么结论？,讨论：哈勃的发现能让我们得出怎样的结论？,如果宇宙在膨胀，,星系,就好比在气球表面上的,紅色标记。,当,气球膨胀时，两个星系远离,对方的,速度与,它们之间的,距离成正比。,发现,1,、所有的星系都在,远离,我们而去。,发现,2,、星系离我们越远，运动的速度越,快,；,发现,3,、星系间的距离在不断地,扩大,三、膨胀的宇宙,1,、河外星系的,谱线红移,，利用,多,普勒效应,，可推断星系间正在相互退,行远离。,2,、宇宙的膨胀是没有中心的膨胀。,