一宇宙起源ppt课件.ppt

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; 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。 ;3、日心说;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;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。;5、从太阳系到广阔的恒星世界 ;6、发现银河系 ;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。;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;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。;8、宇宙无限说引出的佯谬 ;二 现代宇宙学 ;2、爱因斯坦的宇宙常数 ;3、多普勒效应、红移和紫移 ;4、哈勃定律及宇宙的年龄 ;只要知道了H 值和星体的红移量，就能方便地算出任何天体、星系到我们的距离。因此，“红移速度”就成为我们的测距依据。如果我们知道了宇宙的尺度，再假设我们的宇宙在膨胀，且宇宙边缘处远离我们的速度极限是光速c，那么我们就能容易地算出，式中的常数H的倒数就是宇宙的年龄，即 ;三 大爆炸学说 ;膨胀怎么可能没有中心呢？;手榴弹爆炸后，从爆炸开始经过一段时间，速度为v的碎片与离开爆炸中心的距离成正比为 r = vt v = r/t;注意，宇宙膨胀是自身的膨胀，不能想象成一个什么实体在一个更大的“空间”内膨胀。在时间和空间上，宇宙是无“外”的。;2、宇宙大爆炸的描述 ;大统一时代──时间10-35秒，温度降到1028K，宇宙发生了一次暴涨，其直径在10-32秒的时间内增大了1050倍。暴涨引起了数目惊人的粒子的产生，这时虽然引力已从统一的力分离出来，但由于能量过高，强力、弱力和电磁力都还未分开，产生的粒子也没有区分。;轻子时代──时间10-2秒，温度为1012K； 这期间，强作用、弱作用和电磁作用逐渐区分开。宇宙中出现了各种粒子，包括现今各种高能加速器中产生的那些粒子。由于温度很高（1010K以上），各个粒子的生存时间都是极短的，它们通过相互碰撞而相互转化，原子这时还不可能形成。 辐射时代──时间1~10秒，温度降至约1010—5?109K，质子和反质子、电子和正电子相遇时湮灭，从而产生了大量的光子、中微子以及反中微子，基本粒子开始结合成原子核，能量以光子辐射的形式出现。;氦形成时代──时间3分钟，温度降至约109K，直径膨胀到约1光年大小，有近三成物质合成为氦，核反应消失；半小时后，有质量的粒子数和光子数的比约达到了10-9，辐射密度仍然大于物质密度。;进入物质时代──时间1000—2000年，温度降至约105K，物质密度开始大于辐射密度。由于宇宙的膨胀，光子到达任何一点（例如一个刚刚形成的原子）时都将因退行引起的多普勒效应而使其波长增大而能量减小，由于退行速度随宇宙的膨胀而逐渐增大，这些光子的波长也就不断增大而能量不断减小。;物质从背景辐射中透明出来──时间105年，温度降至约5000K，物质温度开始低于辐射温度，最重和最轻的基本粒子数的比值保持恒定。大约经过一百万年，由爆炸初期产生的光子的能量就降到了不足以击碎原子甚至激发原子的程度，宇宙这时就进入了光子和原子相互分离的退耦时代，即宇宙变成了透明的，温度大约降为3000K。从这时开始，原子开始形成，但也只能产生较轻的元素。至于较重的元素，那是在星系、恒星形成后，在恒星内部形成的，恒星形成后，各恒星内部产生了各自不同的温度。超过铁的更重元素则是在超新星爆发或星系的碰撞、爆发中形成的。;星系形成──时间1