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大学物理 同学们好！ 第三节 宇宙 一、几个概念 1.宇宙——时间和空间联合构成的统一整体 目标：了解宇观层次的物质结构 了解宇宙的起源 近代物理观点：物质和它的运动 是统一的客观实在（空间广延、时间广延） 既不可能有脱离物质的运动，也不可能有脱离运动的物质。而时间和空间也只能凭借物质及其运动的存在才能体现。 观测宇宙——人们用肉眼或仪器观测到的整个宇宙空间及其各类天体的总称。（哈勃半径：150亿光年） 宇宙 —— 哲学意义上的概念 观测宇宙 —— 天文学研究的对象 2.天体——宇宙间一切物质集团的总称 天空中的浮云、大气，山川、河流——气象现象 人造卫星，宇宙火箭等——人造天体 3.光年——光传播一年所经过的距离 1光年=1013km（3?108 ?365 ?24 ?3600） 光1秒钟可以绕地球运行7圈，光从太阳传到地球只需要约8min。 意义：? 表征天体间的空间距离 ? 表征携带信息的时间历史 哈勃半径150亿光年——从空间上得到了150 亿光年尺度的横断面，时间上追溯到了150亿年前宇宙的历史。 二、宇宙的一般图景 1. 天体的层次 人类对宇宙的认识由近到远，由现在到过去逐渐展开 星球 “富”星系团 河外星系 太阳系 恒星系 (银河系) 星球：有自身内部结构和特性，包括恒星、行星、卫 星、彗星、流星等。 行星：绕恒星运动的近似球形天体，本身不发光。 地球：本星系群 —— 银河系 —— 太阳系—— 一颗行星 各种天体的层次 天体层次 行星 恒星 星际云 星团 星系 宇宙 (地球) (太阳) (平均) (球状) 半径/pc 10-10 10-8 10 10 104 1010 平均距离/pc 10-5 1 10 103 106 ? 质量/M日 10-6 1 103 106 1011 1021 平均密度 5.515 1 10-23 10-21 10-23 10-30 /(g/cm3) 中心温度/K 104 107 102 ? ? ? pc为秒差距 1pc = 3.261633光年=3.085678?1016 m (1) 太阳系 —— 以太阳为中心，以及由它的引力支 配而绕它运动的天体所构成的系统。 含有九大行星， 3000多个小行星， 66 个天然卫星， 为数众多的彗星、 流星、星际物质、 人造天体。 九星连珠：由于各行星绕太阳运动的轨道大小、速度各不相同，它们很难聚集在以太阳为中心的扇形区域内。这是1982年出现的九星连珠现象 太阳: 银河系中一颗普通恒星 直径约1.5?10-7光年，表面温度6000K,中心温度1.5?107K, 质量相当于33.3万个地球。 地球: 一颗大行星, 年龄约40 ~ 50 亿年 人类起源： ~100万年 中华文明史： 5000年以上 地球的内部结构 半径：平均6370km 外衣：地壳（平均厚度33km） 中间层：地幔(平均厚度2800多km) 核心：地核（内核、外核） 月球: 围绕地球运行的惟一颗卫星 彗星: 围绕太阳运行或行经太阳附近的云雾状 天体，由慧核、慧发、慧尾组成。 陨石: 流星体进入地球的大气 层中一般都能完全燃烧 气化，只有较大的流星 体燃烧不完，可以陨落 到地面上而被称为陨星。 90%为硅酸盐矿物的石 陨星称为陨石。 吉林1号陨石是目前世界上最大的陨石，重1770kg。于1976年3月8日陨落在吉林省内。 (2) 银河系 扁平铁饼状结构，直径达10万光年 3000亿个恒星 + 星团 + 星云 太阳距银河系中心约3.3万光年 2. 宇宙学原理 几条先验原则 —— 对称性思想的体现