地球科学概论第二章

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1、第一节  混沌初开--宇宙始于大爆炸？   “混沌初开，乾坤始奠。轻清者上浮为天，重浊者下凝为地”。                                                                 －中国古代的贤哲   作为自然科学研究的具体对象，宇宙是一个有限的客观存在。这样一个宇宙，应该有它的开端。宇宙是怎样开端的呢？   20世纪初，天文学家斯里弗尔（V.M.Slipher,1875-1969)   在观测银河系外的仙女座大星云时，取得15个星系的光谱资料，经过研究，

2、发现其中13个正在以每秒数十万米的高速退行，即离开我们愈来愈远。   1929年，哈勃(E.P.Hubble,1889-1953)   根据观测到的河外星系正在退行的资料，提出：一个星系退行的速度和它与我们(地球)的距离成正比，即离得愈远退行愈快。这个发现告诉我们，我们周围的星系正在四散离开，也可以说我们已知的宇宙正在膨胀。   爱因斯坦(AlbertEinstien,1879-1955)在1916年提出的广义相对论   ·演绎出宇宙在膨胀的理论。   ·哈勃的发现被认为是对这些理论的验证。以后的天文观测

3、继续有新的发现，证明宇宙在膨胀，曾测到有的河外星系之间，正以每小时2,500,000km的速度在拉开距离。   比利时天文学家勒梅特(G.E.Lematre,1894-1966)1927年就提出：   ·宇宙为什么会膨胀呢？   ·膨胀的宇宙会不会是爆炸的产物呢？   《BIGBANG》－大爆炸   ·宇宙的全部物质，当初都集中在一个“原始原子”(或称宇宙蛋)里，异常紧密   ·温度约1032°K，绝对温度1亿亿亿亿度   ·显然这只能维持极其暂短的平衡，一旦平衡破坏，就发生大爆炸，原始原子迅速膨胀，逐渐

4、扩展成为我们的宇宙现在认识：   ·大爆炸后1秒钟，温度降到1010°K，粒子间的强相互作用、弱相互作用、电磁力和引力开始分开。   ·在高温下处于基本粒子状态的物质，随着温度的降低，聚合成各类原子约在大爆炸后50-100万年   ·首先由电子和质子合成氢原子   ·接着是氦原子也大量生成了   ·随后其他所有元素的原子从轻到重依次聚合而成爆炸后100万年到20亿年   ·逐步形成各类天体星系   ·恒星起源与演化   ·恒星最初有弥漫稀薄的气体和尘埃（星云）经过凝聚、加热过程而形成。四个阶段：   ·1

5、、幼年期—原恒星（Protostar)   ·2、青壮年期—主星序（mainsequencestar)   ·3、晚年期—红巨星／超巨星   ·4、衰亡星—致密星（白矮星／中子星／黑洞）                                                                                   点击播放视频►赫（茨普龙）、罗（素）图和主星序　点击播放视频►　巨蛇座鹰状星云（M16)恒星在这里诞生麒麟座玫瑰星云（约50万岁的“婴儿”恒星）超新星遗迹（大

6、麦哲伦星云中的1987A超星型）天琴座环状星云（中心为白矮星）艾萨克·牛顿(1642-1727)　区尔伯特·爱因斯坦(1879-1955)　埃德温·哈勃(1889-1953)　乔治·盖莫(1904-1968)怎麽能证明150亿年前发生过这样的大爆炸呢？   ·爆炸形成的宇宙一直在降温，恒星是在降到40000K以下时才开始形成   ·现在测得最老的星系的年龄都只有100多亿年，符合这个理论的推断。   ·特别是盖莫夫(G.Gamow，1904-1968)预言：在大爆炸的特殊宇宙背景下产生出来的微波辐射，至今

7、还存在于宇宙空间中，其温度应已降低到只有绝对温度几度。彭兹亚斯(A.A.Penzias,1933-)和威尔逊(R.W.Wilson,1936-)发现：   ·1964年，威尔逊山上一台高灵敏度的射电天文望远镜，在各个方向都测得一种3K的微波背景辐射。大爆炸理论得到了有力的支持。   ·为此他们得到了1978年的诺贝尔物理学奖金。其它证据：   ·现在测得的不同天体上氦的丰度，即它在天体中的含量，一般都达到30%左右，仅仅太阳上那种氢合成氦的作用，是不能造出这么多氦的，而大爆炸能做到   ·因爆炸而使星系间

8、的距离拉开，更已是熟知的事实   ·天文观测中已多次记录到超新星爆炸   ·另外新近得到的两个黑洞撞击爆炸的信息，都可以作为佐证。　Top    第二节  太阳系的起源大爆炸发生约100亿年之后太阳系出现　.哲学家康德(ImmanuelKant,1724-1804)－星云说   ·在献给普鲁士国王的《自然通史和天体理论》中假定：最初“整个宇宙的物质都处于分散的状态，并由此造成一种完全的混沌”，“构成我们太阳系的星球的物质，在太