探索宇宙的奥秘宇宙和天体_1课件

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1、探索宇宙的奥秘,物理学与电子工程学院,授课教师： 夏琦 电话：13012305715,课程简介, 本课程涵盖了宇宙起源、生命演化、地球结构、板快构造、地质作用、物质循环、自然资源、全球变化、环境灾害和可持续发展课题。 通过该课程的学习，可在专业的基础上增加一些宇宙空间和地理知识。了解地球与宇宙空间中的一些概念以及新的提法、观念和理论动向。了解地球上所产生的自然和人文的一些现象和规律。增加不同专业学生的知识面和研究能力，提高综合素质，达到培养跨世纪人才之目的。,授课方法, 音像视频资料, 讲授, 讲座,出勤 小论文 笔试 笔记,考核方法,第一章 宇宙和天体 第一节 宇宙,一、宇宙概念上下四方曰宇

2、 古往今来曰宙“宇”指无限空间,“宙”指无限时间。宇宙就是一切物质及其存在形式的总体。 宇宙的基本特点是：在空间尺度上无边无际，没有尽头；在时间尺度上，没有起始，没有终止 。,二、宇宙中主要天体天体.SWF,恒星、星云、行星、卫星、流星体和彗星。 （一）恒星 在晴朗的夜晚，我们所看到的满天星斗，除了因反射太阳光而显得明亮的个别行星外，都是恒星 。,天狼星,太阳紫外辐射图,（二）星云 宇宙中除恒星外，用天文望远镜可以看到云雾状的气体尘埃云，称为星云。,哈勃抓拍星云照片,爱斯基摩星云,马头星云,（三）行星 围绕恒星转动的主要天体称为行星 。,地 球,土 星,（四）卫星 围绕行星运转的天体，称为卫星

3、。,木卫1号,各种人造卫星,（五）流星 行星际空间分布着大量的小固体块，叫流星体。,狮子座流星雨照片,英仙座火流星图片,陨石,（六）彗星 具有云雾状外表，主要由冰物质和尘埃组成。,彗星2,彗星1,NASA 探测器 捕捉到 绚丽恒 星 -宇 宙玫瑰,玫瑰星云,玫 瑰 星 云,美国宇航局广域红外探 测器最近捕捉到绚丽的宇宙 深空美景，像绚丽花朵状的 宇宙尘埃中有大量新诞生的 恒星。,第二节 天体系统,一、地月系和太阳系 （一）地月系月球和地月系.wmv,（二）太阳系 从左到右分别是太阳、水星、金星、地 球、火星、木星、土星、天王星、海王星。,按大小比较,太阳系.swf 地球在太阳系中的位置和相关数

4、据.SWF 八大行星绕日公转的共同特点：,1、八大行星公转方向一致 同向性,2、几乎在同一平面，轨道倾角很小 共面性,3、公转轨道偏心率很小 近圆性,太阳 组成银河系的有大约两千亿颗恒星，而太阳只是其中中等大小的一颗。太阳已的年龄有五十亿岁。,二、银河系 在晴朗无云的夜晚， 人们可以观察到太 空有一条如云的光 带，称为银河。银河系.swf 银河系 视频.wmv,三、河外星系 银河系之外，还有许许多多形状不同的星系和各类星云等，统称为河外星系。,螺旋星系,黑眼星系,四、总星系天文学家通常把目前所能观测到的宇宙空间所包含星系的总体，称为总星系。,天体系统：宇宙中的各种天体之间相互吸引、相互绕转。,

5、第三节 地球在宇宙中的位置 一、地球在宇宙中的位置地球在宇宙中.wmv,有星光闪烁的恒星有明亮的行星有圆缺多变的月亮有轮廓模糊的星云有一闪即逝的流星有拖着长尾的彗星有星际物质气体和尘埃有形式各异、大小不一的人造天体,地球的宇宙环境,天体,宇宙间物质的存在形式,二、地球具有独特的优越条件首先，地球能够适量地、均匀地接受太阳辐射（在大气与水共同作用下），地表平均温度为15左右，非常适合生物生长，并可使地球上的水保持液态。 其次，地球质量适中，密度较高，表层还是坚硬的岩石外壳，可以储存液态水。此外，在地球引力作用下，气体、液体被紧紧地吸引在地球的周围。 第三，地球上大气以氮和氧为主，高层大气还有臭氧

6、层。这样，低层大气有利于生物生存发展，高层大气中的臭氧吸收了绝大部分太阳紫外辐射，使地球上的生物不致遭到伤害。,三、地球存在生命的原因 地球上出现生命的原因.SWF 1宇宙环境光照条件稳定运转轨道安全 2自身物质条件适宜的温度体积质量适中液态水适合生物呼吸的大气,为什么地球上会出现生物？,从太阳系诞生到地球上有原始的生命痕迹，经历了漫长的阶段。在这个阶段里，太阳没有明显的变化，地球所处的光照条件一直比较稳定，生命从低级向高级的演化没有中断。,2.地球处于一种比较安全的宇宙环境之中.,3.日地距离适中,地球表面气温适宜,有利于生命过程的发生和发展.,4.地球的体积和质量适中,有利于形成大气圈.经

7、过漫长的大气演化过程,逐渐形成了以氮和氧为主的适合生物呼吸的大气.,5.原始大洋的形成,单细胞生命的出现.,太空有没有生命？,第四节 太阳对地球的影响一、太阳概况（一）太阳的质量和大小：太阳半径约为70万公里，是地球半径的 倍，体积是地球的130万倍。太阳质量为 吨。太阳.mpeg（二）太阳的外部结构 太阳外部是稀薄的气体，称为太阳大气。按其物理性质上的差别可以分为光球、色球和日冕。日常人们所见的耀眼刺目的太阳表面，叫光球。光球之上的一层太阳大气，叫色球（层）。由于光球发出的强光影响，色球一般看不到，只有在日全食时，光球被月球遮蔽，这层气体才可观察到，它呈玫瑰色，故称色球。日冕是色球之上的非常

8、稀薄的太阳大气最外层。,太阳黑子,一些旋涡状的气流，像是一个浅盘，它的中间凹进去好几百千米。这些旋涡状气流很像大小不等的、形状很不规则的窟窿，很黑很黑，这就是天文学家所说的太阳黑子。太阳黑子.flv,太 阳 耀 斑,1859年9月，英国的天文学家用高倍望远镜观察太阳。他们在一大群形态复杂的黑子群附近，看到了一大片明亮的闪光发射出耀眼的光芒。这片光掠过黑子群，亮度缓慢减弱直至消失。这就是太阳上最为强烈的活动现象 。,耀斑,今年2月16日，美国航空航天局公布了太阳释放耀斑的图片。太阳在15日释放出4年来最强烈的耀斑，这有可能在地球大气层产生磁暴，对电力供应网和通讯系统产生影响。专家称，大耀斑会导致

9、地球日照面的短波信号衰减甚至中断，本次耀斑对我国南方地区的短波通信造成了一定影响。,紫外波段图像,日珥,在日全食时，太阳的周围镶着一个红色的环圈，上面跳动着鲜红的火舌，这种火舌状物体就叫做日珥，它像是太阳面的“耳环”一样。,太阳风,太阳风指的是从太阳大气最外层的日冕，向空间持续抛射出来的物质粒子流。,（三）太阳温度与光热来源 太阳几乎是整个太阳系天体光和热的唯一来源。太阳以电磁波的形式向四周放射光能巨流，称为太阳辐射。它每秒放出来的能量为 卡。太阳放射出来的能量的绝大部分射向宇宙空间，到达地球上的只占总量的1/22亿。太阳光热来源于太阳内部由氢原子核转变为氦原子核的热核反应，1克氢原子核转变成

10、氦原子核所释放的能量约等于燃烧15吨优质煤所释放的能量。,二、太阳对地球的影响,太阳给地球以光和热，持续不断地给地球传递能量，以维持地球上的生命活动。太阳活动，对地球产生重要影响。（一）太阳黑子与耀斑 使全球性天气与气候产生异常。（二）磁暴与极光现象 太阳活动强烈时，由太阳抛射出来的大量带电的细微物质，称为微粒辐射。当微粒流到达地球附近时，便以自己的磁场扰乱地球磁场，使指南针发生剧烈而持久的跳动，就是磁暴现象。大量微粒流还以极快的速度射向宇宙空间，进入地球附近高空时，便与地球高空稀薄大气发生猛烈冲击而发光，呈现五彩缤纷的景象，称为极光。,弓 形 北 极 光,（三）电离层骚扰 太阳活动强烈，太阳

11、紫外线、X射线等也增强，可以干扰地球大气上层的电离层，同时能够吸收地面发射的无线电短波，使地球上的无线电通讯受阻甚至中断，这现象称为电离层骚扰。宇宙十大奇妙现象.flv,（二）、圈层结构月球可以认为由月球岩石圈（01000公里）、软流圈（10001600公里）和月球核（16001738公里）组成。,三、月球,（一）、月球的基本参数： 平均半径: a = 1737400 米 平均自转周期: T = 27.32166 天 表面温度: t = -120 +150摄氏度 赤道重力加速度: g = 1.618 米每二次方秒 离地球平均距离: R = 384400 公里,（三）、月面特征月面上山岭起伏，峰

12、 峦密布，没有水，大气极其 稀薄，大气密度不到地球海 平面大气密度的一万亿分之 一。没有火山活动，也没有 生命，是一个平静的世界。 月球上的陨击坑通常又 称为环形山，它是月面上最 明显的特征。环形山，又称 为碗状凹坑结构。,（四）、月球运动地球与月球构成了一个天体系统，称为地月系。在地月系中，地球是中心天体，因此一般把地月系的运动描述为月球对于地球的绕转运动。宇宙间天体之间都存在相互间的作用，其中所谓“潮汐作用“是重要的作用形式之一。潮汐:因月球和太阳对地球各处引力不同所引起的水位、地壳、大气的周期性升降现象。海洋水面发生周期性的涨落现象称为海潮，地壳相应的现象称为陆潮（又称固体潮），在大气则

13、称为气潮。,潮汐对地球自转有一种制动作用，能使地球自转逐渐变慢。对古代日食记录的分析研究表明，地球的自转周期每个世纪变长12毫秒。 月球以它的同一半球对着地球，其他行星的几个卫星也有同样的情况。这可以解释为是由主星作用于伴星上的长期潮汐摩擦所造成的。,（五）、日食和月食,当月球运行到地球和太阳之间（朔），并且三个星球正好或接近排成一条直线，月球挡住了我们观察太阳的视线，就产生了日食现象。,当地球位于月球和太阳之间（望），并且三个星球正好或接近排成一条直线，地球的影子挡住了我们观察月亮的视线，就产生了月食现象。,月 食,日 食,月食、日食天象的原理,日食：先缺于右边,月食：先缺于左边,日全食 的

14、过程 1.初亏、 2.食既、 3.食甚、 4.生光、 5.复圆,2009年7月22日，我国出现了500年一遇的日食奇观。其日全食带覆盖了中国人口最稠密的地区之一长江流域，直接观看到日全食的人数可能创造历史之最，这场日全食也因此被人称为“长江大全食”。据中科院紫金山天文台预报，22日发生的这次日食，是从1814年2309年在中国境内全食持续时间最长的一次日全食，最长超过6分钟。,当月亮遮住 太阳最后一部分 时，透过月亮凹 处闪耀的光球呈 现出一种叫做“贝 利珠”的现象。,贝利珠,日全食时我们能看到哪些奇观,当最后一点光 球消失时，美丽的 内冕将在月亮周围 形成一道带有一颗 闪耀的白色宝石的 光环

15、。,钻石环,日全食时我们能看到哪些奇观,在钻石环消 失后，你只有两 秒钟的时间可以 观赏到深红色的 色球层，而后它 就会消失。,太阳色球层,日全食时我们能看到哪些奇观,一旦太阳被完全遮住，你可以看到日冕的整个光环，它的亮度和满月差不多。,日冕,日全食时我们能看到哪些奇观,在日全食期 间你可能会看到 的第二件惹人注 目的事就是太阳 边缘美丽的凸起 部分即“日珥”。,日珥,日全食时我们能看到哪些奇观,宇航员的生活 黑 洞,宇航员的生活,酒泉卫星发射基地,发射宇宙飞船,宇航员费俊龙,宇航员聂海胜,太空旅行的第一人： 尤里加加林,太空看地球,1.在太空中生存进食 100多种太空食品 非同一般的吃饭动作

16、,2.太空中睡眠与洗漱 睡眠：失重情况下，没有“上”“下”之分。由于太空中几乎没有引力，即使是硬邦邦的床感觉也很柔软。宇航员可以横着睡，也可以竖着睡，同样舒服。 洗漱：,美国宇航局指令“奋进”号航天飞机快速脱离国际空间站，直接按轨道向地球返航，赶在大西洋飓风“迪安”抵达美国本土前一天“回家”。女宇航员特蕾西-考德威尔高兴地在太空中梳理云鬓，将失重飘舞的长发美化一番。,太空洗澡,3.太空中运动 由于宇航员在太空中受不到平时情况下的阻力，他们的骨骼及肌肉尤其容易坏死。 宇航员必须参加精心安排的运动，以抵消失重环境对他们产生的影响。,4.太空中失重 飞船失重训练是在一种改装的喷气式飞机中进行的，它可以在进行的抛物线型飞行中制造最长达30秒的失重状态，在这段时间里，飞行员不仅可练习进食、饮水，也可使用各种太空装备设施。如果需要更长时间的失重训练，可在中性的浮力槽中进行，这被称为失重环境训练设备。,