一宇宙起源.ppt

*/42 宇宙的起源与演化 宇宙的起源与演化 1天文单位(AU)=1.5亿千米 1光年（ly）＝9.5万亿千米 一 宇宙认知史 1、古代的宇宙说 “宇”：天地四方（空间） “宙”：古往今来（时间） Cosmos university 盖天说：天圆如张盖,地方如棋局 浑天说：浑天如鸡子,天体如弹丸,地如鸡中黄 古印度：“海中乌龟驮着大象，大象背着大陆，周围环绕大蛇”的说法 。 古希腊以托勒密为代表的地心说。 2、地心说 最初由古希腊学者欧多克斯提出，经亚里斯多德完善，又为托勒密进一步发展成为一个盛行于古代欧洲1000多年的宇宙学说体系。 3、日心说 16世纪，哥白尼在1543年出版的《天体运行论》中，系统地提出了日心说。 日心说认为，太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动，地球不是宇宙的中心，而是一颗普通行星。 哥白尼的日心说体系的另一些内容是： (1)．水星、金星、火星、木星、土星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。 (2)．月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转。 (3)．地球每天自转一周，天穹实际上不转动，只是由于地球的自转才是我们看到了日月星辰每天东升西落的现象。 (4)．恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地间的距离要大得多。 4、开普勒三定律 开普勒（1571-1630年）德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。他将数学和天文观测结合起来，在天文学上做出了巨大贡献。开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫日心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的立法者”。 行星运动的开普勒三条定律： 1. 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上； 2. 行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。 3. 所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。 他于1629年出版的《稀 奇的1631年天象》中， 正确预言了1631年11月 7日的水星凌日和12月6日的金星凌日现象。 5、从太阳系到广阔的恒星世界 18、19世纪是太阳系天文学发展的鼎盛时期。 牛顿力学 望远镜 发现 天王星、大量的小行星、行星卫星等 海王星、冥王星 人类的视野也逐渐由太阳系扩展到更为广阔的恒星世界。 6、发现银河系 18世纪中期，瑞典人斯维登堡（1688～1772）、英国人赖特（1711～1786）推测由大量恒星组成的“银河”是一个相对完整的体系，而太阳系就位于这个形状像“磨盘”的银河平面内，提出了太阳系可能并不在银河系中央的看法。 著名的天文学家弗里德里希·威廉·赫歇尔（1738～1822）和约翰·赫歇尔（1792～1871）父子通过不懈的系统的观测，用大量事实有力地提出“银河是一个星系”的观点。第一次确定银河系的盘状旋臂结构。 1918年，沙普利在前人观测的基础上，分析了当时已知的100多个球状星团的距离及其视分布的资料，得出了“银河系是一个直径达10万光年的透镜形庞大天体系统”的正确结论。 球状星团 银河系 现代的观测证实，银河大约包含1000亿颗恒星，这些恒星聚集成铁饼形状，直径约为10万光年，中间厚度约1万光年，已经发现它有四条旋臂，目前太阳系就处在这铁饼中离中心近3万光年的地方。 7、认识宇宙深层 美国天文学家哈勃（1889～1953）1924年在威尔逊山天文台上用当时最大的2.5m的望远镜发现了仙女座大星云中的造父变星，并根据其周期﹣光度关系推算出仙女座星云远在离我们10万光年的银河系之外，它和银河系一样，也是由许多星聚集而成，叫做河外星系。 哈勃太空望远镜 仙女座大星云 科学家们根据观测得出，在我们的银河系之外已经发现了约100亿以上的星系，这些星系的形状有球形的、椭球形的、涡旋状的、也有不规则的。在宇宙的总体分布是各个方向均匀。但在小尺度看星系的分布又是不均匀的。 “宇宙的质量分布在大尺度上均匀”——“宇宙学原理”。 8、宇宙无限说引出的佯谬 (1)．光度佯谬 德国人奥伯斯（1758—1840）如果宇宙是无限的，天空的光度就应该是一个不变的常数，也就是说，白天、黑夜一样明亮。后人又称之为“奥伯斯佯谬”。 (2)．引力佯谬 德国人西利格尔（1849—1924）指出，如果宇宙是无限的，对于任何一个天体，在任何方向上都会受到无限大的引力，其总的效果将使每个天体直到宇宙中的一切，都将被撕得粉碎。 (3)．死寂佯谬 二 现代宇宙学 1、现代宇宙学的诞生 1917年，爱因斯坦把广义相对论用于宇宙学研究，得到 “有限无界的静态宇宙”模型。 “有限无界”：整个宇宙是一个弯曲的封闭体，它的体积有限而物质均匀分布； “静态”是指宇宙既不膨胀，又不收缩，