高中地理选修宇宙的起源和演化.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,*,*,第二节 宇宙的起源和演化,困扰人们数百年：,宇宙起源和演化的问题？,宇宙在空间上究竟是有限还是无限？,1,第1页，共16页。,一、一些相关知识,1.,电磁波,静电场,电荷,变化电场,电量变化,临近区域,变化磁场,较远区域,新的变化电场,更,远,区,域,新的变化磁场,变化的电场和磁场交替产生，由近及远，以有限的速度，在空间的传播过程，称为电磁波。,2,第2页，共16页。,1929年哈勃总结出经验定律v=H0r,观测支持和宇宙的热演化,传播子光子 E=h 大或 小，E 越大,类地行星（Si、Fe）,这与 是接近的。,宇宙温度下降为109K。,从整体上看，我们的宇宙存在哪几个结构层次？,恒星 2000亿颗,总星系物质及运动分布，在统计上是均匀的，各向同性的,任何物体在任何温度下都发射电磁波，发射电磁波的过程称为辐射，辐射出的能量称为辐射能。,T10亿K 质子+中子,宇宙温度下降为1010K，宇宙中的中子占24%，质子占76%,恒星 2000亿颗,大爆炸之后约10-2秒,T10亿K 质子+中子,2.电磁波谱,波长：,（m）,频率：,（Hz）,=,电磁波,波长分布很广,长 几万米（无线电波）,微波,红外线,可见光,紫外线,X,射线,短,100亿K 质子、中子、电子、光子“宇宙汤”,1964年彭齐亚斯和威尔逊发现这种背景辐射。,T100万K 缓慢膨胀,1948年伽莫夫等人，结合当时核物理的知识，提出了宇宙大爆炸理论。,恒星 2000亿颗,运动 250千米/秒绕轴运动,二、目前所认识的宇宙,1.宇宙,星系,恒星,每个星系,几十亿几千亿颗,气体尘埃,尺度150亿光年，,年龄100150亿年,总星系物质及运动分布，在统计上是均匀的，各向同性的,宇宙中物质含量：,氢（H,2,）最多,氦（He）其次,其它 少量,目前发现的约10亿个,（几百亿个）,尺度几千几十万光年不等,（总星系）,5,第5页，共16页。,星系,漩涡星系,椭圆星系,不规则星系,2.银河系,尺度,组成,发光部分直径 7 万光年,最大厚度 1 万光年,恒星 2000亿颗,气体、尘埃团块,6,第6页，共16页。,3.太阳系,尺度,组成,直径240亿千米,尺度 半径70万千米,位置 银河系轴3/5处,运动 250千米/秒绕轴运动,温度,内部 15000000K,表面 6000K,行星,9个,类地行星,（Si、Fe）,卫星 34个,无卫星,有卫星,彗星 1600颗,流星,太阳 中心天体,水 金 地 火,木 土 天 海 冥,类木行星,（H,2、,N,2、,NH,3、,CH,4,）,离太阳120亿千米,7,第7页，共16页。,三、宇宙的起源和演化,宇宙开端150亿年前大爆炸,最重要证据：,星系光谱红移 星系彼此远离,宇宙在膨胀,极高密度状态,物质密度更高,奇点,大爆炸,8,第8页，共16页。,1922年弗里德曼和1927年勒梅特，得到了动态宇宙模型。,20世纪20年代，发现多数星系发出的光谱发生红移。这意味着多数星系在向我们远离的方向上退行。,1948年伽莫夫等人，结合当时核物理的知识，提出了宇宙大爆炸理论。认为今天看到的宇宙膨胀逆着时间追溯回去，则起始于一次猛烈的大爆炸。,1929年哈勃总结出经验定律v=H,0,r,V星系退行的速度,H,0,哈勃常数，观测值为150千米/秒 千万光年,r星体的距离,9,第9页，共16页。,观测支持和宇宙的热演化,大爆炸之后约10,-2,秒,大爆炸之后约1秒,大爆炸之后约10秒,宇宙温度约10,11,K，宇宙主要成分是电子、正电子、光子、中微子、反中微子等及少量核子。,宇宙温度下降为10,10,K，宇宙中的中子占24%，质子占76%,宇宙温度下降为3x10,9,K，宇宙中的中子、质子可形成,4,He。而较重的原子核仍没有形成的机会。,10,第10页，共16页。,到了3分钟，,宇宙温度下降为10,9,K。中子衰变为质子，剩下的中子都可直接组合到氦核中，因此造成氦核的丰度为26%，其余的质子则只能成为氢核了。这与 是接近的。,到了约10,12,秒,宇宙继续冷却和膨胀，温度降为4x 10,3,K。原子气体靠引力作用结团形成恒星和星系，而恒星和星系演化，其中的和聚变过程产生更重的原子核；脱离了热偶合的光子气体称为 ，温度下降到现在的2.7K。1964年彭齐亚斯和威尔逊发现这种背景辐射。,宇宙中氦和氢的丰度测量,这是宇宙大爆炸理论的一个重要的观测支持。,这是宇宙大爆炸理论的又一个重要的观测支持。,宇宙背景辐射,11,第11页，共16页。,大,爆,炸,1,秒,钟,前,3,分,钟,3,分,钟,70,万,年,几,十,亿,年,T100亿K 质子、中子、电子、光子“宇宙汤”,T10亿K 质子+中子,氘核、氦核,T100万K 缓慢膨胀,T3000K,原子核+电子,原子,光子不再被电子散射,宇宙开始透明,原子 引力凝聚,原始星云,12,第12页，共16页。,星系的形成,恒星的一生,（1）形成,（2）演化,13,第13页，共16页。,三种,质量,太阳,超新星爆发,黑洞,恒星,归宿,14,第14页，共16页。,太阳系形成、演化,地球形成、演化,15,第15页，共16页。,【复习思考题及习题】,1.现代宇宙学是如何定义宇宙概念的？,2.从整体上看，我们的宇宙存在哪几个结构层次？,3.简述宇宙的形成和演化过程。,4.简述太阳系的结构、形成和演化。,5.地球有那些圈层结构？它们是如何形成的？,16,第16页，共16页。,