2018年高中地理 1.1 地球的宇宙环境 演变着的宇宙文本素材 鲁教版必修1.docVIP

演化着的宇宙 宇宙有没有起源和终结，它是永恒的还是演化的，各种文明都有自己的解释。在中国有盘古开天地的传说，在西方有上帝创造宇宙的传说。在很长的一个历史时期中，“天不变，道亦不变”的宇宙观由于符合封建统治者的利益而得到广泛传播。17世纪以后，各门自然科学的飞速发展，不断冲击着这一僵化自然观的统治地位。直到20世纪，以众多观测事实为依据的科学的宇宙起源和演化理论才正式宣告诞生。 20世纪20年代以后，天文观测发现银河系以外的天体都在远离我们而去，这说明宇宙是膨胀的。美国天文学家哈勃总结后退的速度与距离的关系，距离越远后退的速度越快，这就是哈勃常数。据推测，宇宙在150亿—200亿年以前半径为零。这就是说宇宙由于某种原因，在150亿—200亿年前发生了一次大爆炸，开始形成。60年代发现的类星体，认为是宇宙早期天体，它们处于宇宙的边缘。它们的距离大约在150亿—200亿光年。 早在20世纪30年代初期，有人根据大爆炸理论计算出，大爆炸后最初几分钟，宇宙就像一颗氢弹爆炸时产生的火球，处处充满了温度高达1.0×109K的光辐射。随着宇宙的膨胀，辐射温度不断降低。作为这种过程的遗迹，当时宇宙中应存在温度约为5 K的背景黑体辐射（由于这种辐射的峰值波长在1 mm附近，处于微波波段，故又称为微波背景辐射）。60年代中期，美国贝尔电话实验室的彭齐亚斯和威尔逊，发现全天各方向都有相当于2.7 K的微波辐射。30年前是用宇宙半径为100亿光年计算的宇宙平均温度为5 K，若用150亿光年计算，与2.7 K更接近。这个结果有力地支持了宇宙大爆炸理论。 宇宙是否要永远地膨胀下去？有的科学家认为目前宇宙的平均密度还未达到宇宙的临界密度，宇宙可能要继续膨胀下去；有的科学家认为宇宙中有大量的隐物质，如看不见的暗星云和黑洞等，加上这些物质，宇宙的平均密度就要比临界密度大多了。宇宙迟早会收缩，这样的宇宙是一个脉动的宇宙，膨胀、收缩、再膨胀、再收缩，周而复始地继续下去。 二、天文学与人类 远古时代，游牧民族逐水草而迁徙需要辨别方向，农业民族按时令播种需要确定季节。在年复一年的长期实践中，他们逐渐发现了这些影响自己生活的大事与日月星辰等天文现象之间的密切关系。巴比伦的泥碑、埃及的金字塔、中国殷墟的甲骨文里，都留下了天文学诞生时期的丰富例证。在以后几千年的发展进程中，天文学对人类文明的进步一直作出巨大贡献。16世纪哥白尼的日心说使自然科学第一次从中世纪神学的桎梏下解放出来。17世纪伽利略、牛顿为研究太阳系天体运动规律而建立的经典力学体系，至今仍是现代工程学（包括宇航科学）的基础。20世纪30年代对太阳和恒星内部结构和能源的研究导致了热核聚变的概念，为人类利用核能提供了依据。特别是近半个世纪以来，人类探索宇宙的热情有力地推动了遥测遥控、空间技术、计算机等一系列高新技术的发展，并使之直接服务于全球通讯、资源调查、气象预报等国民经济部门，而这些技术在天文上的应用则使人们对宇宙的认识突飞猛进，第一次有可能用统一的原理来说明从基本粒子到化学元素、从星系到恒星、从太阳到地球、从原生物到人的长达上百亿年的演化史。 三、地球生命和地外文明 这个问题使许多人感兴趣，并引起了许多科学幻想的故事，然而在这个问题上至今还有许多谜。 地球上的生命之所以产生，是因为地球在太阳系中特殊的位置和太阳长时间稳定造成的，主要包括以下条件。 1.有必要的物质组成，即能合成有机物的碳、氢、氧、氮等元素。 2.生命需要适中的光和热。温度过高，碳原子的化学键被破坏；温度过低，又会使生命过程停顿。 3.有液态的水，这是生物体绝对不可缺少的组成部分。 4.有大气。大气有三个作用：一是大气通过紫外线照射和电火花合成有机物；二是保护生命安全不受陨石和宇宙射线损伤；三是保持地球表面的温度。 5.以上条件能够维持很长时间，使生命有一个产生、发展、进化的过程。 以上条件目前只有地球才能满足。 生命是宇宙物质最高级和最复杂的运动形式，是物质在一定条件下演化的产物。从这一点来看，生命在宇宙中具有普遍性。那么宇宙中哪些地方可能会有生命呢？宇宙中每天有许多恒星诞生。据推算，在目前已知的宇宙范围内，每年就有可能诞生30多万颗新的恒星。在这30多万颗恒星中，带有行星的恒星会有多少呢？一种看法认为，行星是由两颗恒星相碰，甩出来的物质经冷凝而成的。如果是这样，生命就不可能出现。因为恒星间距离遥远，彼此间碰撞的机会极少。另一种看法认为，太阳、行星、小行星和彗星都是同一块星云形成的。当这块星云冷凝时，极大部分物质聚集在中心形成太阳，剩下部分形成扁平的盘状体环绕着太阳。圆盘中的小颗粒彼此碰撞聚集在一起，形成了行星和卫星。如果是这样，银河系中除双星和聚星外，大约有1000亿颗恒星