地概第2章【荐】.pdf

第二章 行星地球简史 一、混沌初开 -宇宙始于大爆炸？ 一、 二、太阳系的起源 三、地球的诞生 四、现代环境的逐渐形成 五、如何知道地球的过去 六、同位素年龄测定 一、混沌初开 一、 -宇宙始于大爆炸？ 作为自然科学研究的具体 对象，宇宙是一个有限的客观 存在。这样一个宇宙，应该有 它的开端。 宇宙是怎样开端的呢？ 宇宙是怎样开端的呢？ 20世纪初，天文学家斯里弗尔 （V.M. Slipher, 1875-1969) 在观测银河系外的仙女座大星 云时，取得15个星系的光谱资 料，经过研究，发现其中13个 正在以每秒数十万米的高速退 行，即离开我们愈来愈远。 1929年，哈勃 (E.P. Hubble,1889-1953) 根据观测到的河外星系正在退行的资料，提出： 一个星系退行的速度和它与我们(地 球)的距离成正比，即离得愈远退行愈 快。 这个发现告诉我们，我们周围的星系正在四散离开 ，也可以说我们已知的宇宙正在膨胀。 比利时天文学家勒梅特 (G.E.Lematre,1894-1966) 1927年就提出： 宇宙为什么会膨胀呢？ 膨胀的宇宙会不会是爆炸 的产物呢？ 《BIG BANG》－大爆炸 宇宙的全部物质，当初都集中在一 个“原始原子” (或称宇宙蛋)里，异 常紧密 32 温度约10 K，绝对温度1亿亿亿亿度 显然这只能维持极其暂短的平衡， 一旦平衡破坏，就发生大爆炸，原 始原子迅速膨胀，逐渐扩展成为我 们的宇宙 现在认识： 10 大爆炸后1秒钟，温度降到10 K ，粒子间的强相互作用、弱相互 作用、电磁力和引力开始分开。 在高温下处于基本粒子状态的 物质，随着温度的降低，聚合成 各类原子 约在大爆炸后50 - 100万年 首先由电子和质子合成氢原 子 接着是氦原子也大量生成了 随后其他所有元素的原子从 轻到重依次聚合而成 爆炸后100万年到20亿年 逐步形成各类天体星 系 怎麽能证明150亿年前发生过这 样的大爆炸呢？ 爆炸形成的宇宙一直在降温，恒星是在降到 40000°K以下时才开始形成 现在测得最老的星系的年龄都只有100多亿年 ，符合这个理论的推断。 特别是盖莫夫(G.Gamow，1904-1968)预言： 在大爆炸的特殊宇宙背景下产生出来的微波 辐射，至今还存在于宇宙空间中，其温度应 已降低到只有绝对温度几度。 彭兹亚斯(A.A.Penzias,1933- )和威尔逊(R.W.Wilson,1936- )发现： 1964年，威尔逊山上一台高灵敏度 的射电天文望远镜，在各个方向都 测得一种3°K的微波背景辐射。大 爆炸理论得到了有力的支持。 为此他们得到了1978年的诺贝尔物 理学奖金。 其它证据： 现在测得的不同天体上氦的丰度，即它 在天体中的含量，一般都达到30%左右， 仅仅太阳上那种氢合成氦的作用，是不 能造出这么多氦的，而大爆炸能做到 因爆炸而使星系间的距离拉开，更已是 熟知的事实 天文观测中已多次记录到超新星爆炸 另外新近得到的两个黑洞撞击爆炸的信 息，都可以作为佐证。 恒星的演化 恒星起源与演化 恒星最初有弥漫稀薄的气体和尘埃（星 恒星最初有弥漫稀薄的气体和尘埃（星 云）经过凝聚、加热过程而形成。 云）经过凝聚、加热过程而形成。 四个阶段： 四个阶段： 1、幼年期—原恒星（Protostar) 1、幼年期—原恒星（Protostar) 2、青壮年期—主星序（main sequence 2、青壮年期—主星序（main sequence star) star) 3、晚年期—红巨星／超巨星 3、晚