自然科学概要（第二版）：现代天文学PPT教学课件.pptx

1;10.1课程标准;

第一节宇宙大爆炸理论

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一、基本观点

;二、大爆炸的依据;科学家发现了三种类型的光谱。

连续谱：在高压下的炽热固体、液体、或者气体发出连续光谱；

发射线：在低压下的炽热气体，产生分立的亮线组成的光谱。气体不同，产生的亮线也不一样；

吸收线：通过低压的气体来观察一个发出连续光源时，可以看到连续光谱上迭加了几条暗线，暗线的位置恰好是低压的炽热气体发出亮线的位置。;1858年德国物理学家基尔霍夫发现产生这三种光谱的原因，于次年提出了两条定律：

（1）每一种元素都有自己的光谱；

（2）每一种元素都能吸收它能够发射的谱线。

将所拍的恒星线光谱和已知元素谱线波长表相对照，便可确认天体的化学成分。

同时，还可根据光谱线的强度确定各元素的含量。

;2.星系光谱的红移;大多数恒星的光谱里，在紫外光部分都有两条暗线，这是被钙气吸收所致。

令人诧异的是，遥远星系光谱里的这两条暗线同实验室的比较，却不是处在它们应处的位置上，而是稍稍移向低频端(即红端)。这种现象称为“红移”。

星系距离愈远，谱线“红移”愈显著，甚至使这两条应处于紫外光部分的暗线，移到了红光一端。

这种某频率谱线的位移现象，说明该天体远离观察者而去。

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3、宇宙背景辐射

;4.宇宙的年龄;三、大爆炸标准模型;（1）大爆炸后10-44s，温度为1032K，发生超统一相变。引力相互作用首先分化出来，但弱、电磁、强三种相互作用仍不可分。此时最基本的粒子产生。

（2）10-36s，温度为1028K，大统一相变发生。强相互作用与弱、电磁相互作用分离。此时有强子生成。

（3）10-10s，温度为1015K，弱电相变发生。弱相互作用与电磁相互作用分离。

此后，物质与反物质间的不对称（即质子、电子等物质多于反质子、正电子等反物质）的现象开始出现。;（4）1s，温度降至1010K，中子进入冻结阶段。冻结的中子有两种途径，一部分与质子结合，成氦核；另一部分自由衰变成质???。

中子→质子+电子+反电子中微子。

（5）3min，温度为109K，为原子核合成阶段。中子：质子=1：7。首先形成氘核，然后再形成氦核。氦和氢核的质量比是1：3。

（6）1h后，反应结束，形成了75%的氢和25%的氦。

;思考与练习;1;10.2课程标准;

第二节恒星的起源和演化

;1.恒星的亮度与视星等;3.天文学的距离;4.恒星的颜色;二、恒星的演化;原恒星在不断收缩过程中，当引力能转化的热能使中心温度达到107K时，就足以触发恒星中心氢聚变为氦的热核反应，从而放出巨大的核能，此时恒星不断向外辐射出大量能量，我们说一颗恒星诞生了。

按爱因斯坦质能关系，一定质量m联系的能量E是质量乘以光速的平方mc2。与亏损质量相联系的能量也这样计算。每四个氢聚变成一个氦（4H1→He4）放出247MeV的能量。核燃烧使恒星内部物质产生向外的辐射压力，当辐射压力与引力达到平衡时，恒星的体积和温度就不再明显变化，进入一个相对稳定的演化阶段，称为主星序阶段。

恒星在主星序阶段停留的时间最长，包括太阳在内的迄今发现的恒星90%处在这一阶段。

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（三）红巨星阶段

;当氦燃烧完毕后，恒星核心又会类似的进行新一轮核反应。这样的过程一直会进行到合成铁时为止。

即：当温度大于一亿度时，3He4→C12；C12+He4→O16+He4→Ne20+He4→Mg24

当温度大于几十亿度时，Mg24+He4→Si28+He4→S32+He4→Cl36+He4→Ca40---Fe56.

这一阶段恒星核心经历几个不同的核聚变反应，恒星也经历多次收缩、膨胀，其光度也发生周期性的变化。此阶段可称为恒星的“更年期”。

红巨星、红超巨星就是这一阶段后期的产物。

;（四）恒星的结局;

2.中子星

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3.黑洞

;“类星体”距离我们非常遥远，能被观察就说明它产生的能量非常惊人，现有的理论都不能很好地解释其产生能量的机制，天文学家想到，这也