自然发展史第3章.ppt

第三章 天体的来龙去脉 什么是“天体”? 简言之，“日月星辰的总称”（《辞海（缩印本）》），或“宇宙间各种星体的通称”. 除了星体等密集状的天体外,宇宙中还存在着松散状和连续状的天体形态。 在所有的自然天体中，最普遍且最重要的天体形态即为恒星。 第一节 恒星的起源和演化 1、概说 （1）定义――“由炽热气体组成的，能自己发光的球状或类球状天体” 。换言之，恒星的本质特征即为“气体、球形、炽热、发光”四大特征。 （2）一般特点——①体积大；②质量大；③数量多；④距离远； ⑤“恒”定不动 （3）光谱型 根据哈佛分类系统，共把恒星光谱分为七种类型：O→蓝色；B→蓝白色；A→白色；F→黄白色；G→黄色；K→橙色；M→红色 . （4）亮度和光度 亮度即天体的明亮程度；光度则是处于同一距离上的天体的亮度。 2、恒星起源和演化的物质来源和动力来源 （1）物质来源――弥漫星云 星云是由气体（99%）和尘埃（1%）物质组成的云雾状天体，其基本特点是：①体积巨大（直径几十～几百光年），广袤稀薄而无定形；②质量巨大（几十～1万个太阳质量）；③温度极低（一般都﹤100K，有的中性氢云可达到10 K左右，即摄氏－263；④密度极小（平均10～100个氢原子/立方厘米）。 （2）动力来源——恒星内部物质之间吸引与排斥的矛盾运动 在恒星的一生中，其引力方面自始至终都表现为恒星内部各质点之间在万有引力作用下的“自吸引”；而斥力方面则有三种主要表现形式：①由气体分子热运动所造成的“气体压力” ；②由自转引起的“惯性离心力” ；③恒星自内向外不断发射光子而产生的“辐射压力” 。 （3）产能机制――热核反应产生的巨大核能 3、研究恒星起源和演化的主要方法和手段 （1）研究方法――历史比较法，类似于生物学的研究方法。 例：古希腊神话中的“司芬克斯之迷” （2）研究手段：赫茨普龙—罗素图，简称为“赫罗图”。即“光谱—光度图” 4、恒星起源和演化的主要阶段 （1）快引力收缩阶段——即从弥漫星云演化为原恒星的阶段，引力 斥力，是恒星的“胚胎期” （2）慢引力收缩阶段——即从原恒星演化为主序星的阶段，引力 斥力，是恒星的“少年期” 当原恒星中心温度达到700万度时，由四个氢原子核聚变为一个氦核的热核反应开始点火，（氢氦聚变，又称为氢燃烧） 一个氢核质量为1.00782原子单位；4H=4.0313原子单位；而一个氦核为4.0015原子质量的单位。4H→1He将出现0.098原子单位的质量亏损，根据E=MC2公式，将释放巨大的能量。 （3）主序星阶段——引力～斥力，成年期 （4）红巨星阶段——先引力 斥力，后引力 斥力，更年期（衰亡期） 氦核→（1亿度）碳核→（3亿度）氧核 →（10亿度）氖核 →（30亿度）硅核→…………铁族元素 →快速坍缩 →大爆炸 （5）致密星阶段――衰亡期 根据残核的质量大小，致密星可以分为三种类型： 当残核质量 1.2太阳质量，为白矮星 当 1.2太阳质量≥残核质量≤ 3.0太阳质量，为中子星 当残核质量 3.0太阳质量，为黑洞 第二节、星系的起源和演化 1、定义 星系——宇宙中最普遍的天体系统。 2、分类与特征 椭圆星系E ——大都是巨星系 漩涡星系S 棒旋星系SB 不规则星系Ir ——大都是矮星系 3、星系的起源 有两种关于星系起源的假说：弥漫说和超密说。 4、星系的演化 主要有三种观点，尚无定论： （1）星系的演化序列从Ir → SB和S→ E （2）星系的演化序列从E→S和SB→Ir 可以根据漩涡星系旋臂的展开与闭合的趋势，来判断星系演化的序列（展开趋势即：从E→Ir，闭合趋势即：Ir→E） （3）星系分类序列不是演化序列。 第三节 宇宙的结构和演化 1、宇宙的定义 《墨经.经上》：“宇，弥异所也,”“久（宙），弥异时也。”举例为“东西、南北、高下；古今、旦暮。” 战国时期的尸佼：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”。 现代宇宙概念：“广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称”（《中国大百科全书（天文学）》；或：“天地万物的总称”（《辞海（缩印本）》） 2、宇宙概念的动态发展 （1）古代中国——即“天地”概念：盖天说（天圆地方，天上地下，同等大小）→浑天说（天圆地圆，天外地内，天大地小）→宣夜说（天地无限）； （2）古希腊罗马——托勒密地心说：地月系概念的确立。 （3）近代初期——哥白尼日心说：太阳系概念的确立。 （4）近代中期——威廉.赫歇尔根据自制的天文望远镜对星空计数的结果,画出了第一张银河系结构图。（5）