20世纪天体物理学成就 PPT课件
合集下载
天体物理学
• 天体物理学从研究方法来说，可分为实测天体物 理学和理论天体物理学。 • 前者研究天体物理学 中基本观测技术、 各种仪器 设备的原理和结构，以及观测资料的分析处理， 从而为理论研究提供资Байду номын сангаас或者检验理论模型。光 学天文学是实测天体物理学的重要组成部分。 • 后者则是对观测资料进行理论分析，建立理论模 型，以解释各种天象。同时，还可预言尚未观测 到的天体和天象。
• ④恒星天文学。 研究银河系内的恒星、星 团、星云、星际物质等的空间分布和运动 特性，从而深入探讨银河系的结构和本质。 •
• •
⑤星系天文学，又称河外天文学。 研究星系（包括银河系）、星系团、 星系际空间等的形态、结构、运动、组成、 物理性质等。
• ⑥宇宙学。 • 从整体的角度来研究宇宙的结构和演 化。包括侧重于发现宇宙大尺度观测特征 的观测宇宙学和侧重于研究宇宙的运动学 和动力学以及建立宇宙模型的理论宇宙学
• •
③恒星物理学。 研究各种恒星的性质、结构、物理状 况、化学组成、起源和演化等。银河系的 恒星有一、 二千亿颗，其物理状况千差万 别。有些恒星上具有非常特殊的条件，如 超高温、超高压、超高密、超强磁场等等， 这些条件地球上并不具备。利用恒星上的 特殊物理条件探索物理规律是恒星物理学 的重要任务。
天体物理学按照研究对象，可分为：
• • ①太阳物理学。 研究太阳表面的各种现象、太阳内部 结构、能量来源、化学组成等。太阳同地 球有着密切的关系。研究太阳对地球的影 响也是太阳物理学的一个重要方面。
•
• ②太阳系物理学。 • 研究太阳系内除太阳以外的各种天体， 如行星、卫星、小行星、流星、陨星、彗 星。行星际物质等的性质、结构、化学组 成等。
• 。 • ⑦天体演化学。 • 研究天体的起源和演化。对太阳系的起源和演化的研究起步最早。 虽然已取得许多重要成果，但还没有一个学说被认为是完善的而被普 遍接受。恒星的样品丰富多彩，对恒星的起源和演化的研究取得了重 大进展，恒星演化理论已被普遍接受。对星系的起源和演化的研究还 处于摸索阶段。 • • 天体物理学的各分支学科是互相关联、互相交叉的。随着新技术、新 方法、新理论的出现和应用，天体物理学中涌现了一些新的分支学科， 如射电天文学、红外天文学、紫外天文学、X射线天文学等。天体物 理学同其他学科也是互相交叉、互相渗透的。近年来，也出现了一些 交叉性的学科，如天体化学、天体生物学等
• ④恒星天文学。 研究银河系内的恒星、星 团、星云、星际物质等的空间分布和运动 特性，从而深入探讨银河系的结构和本质。 •
• •
⑤星系天文学，又称河外天文学。 研究星系（包括银河系）、星系团、 星系际空间等的形态、结构、运动、组成、 物理性质等。
• ⑥宇宙学。 • 从整体的角度来研究宇宙的结构和演 化。包括侧重于发现宇宙大尺度观测特征 的观测宇宙学和侧重于研究宇宙的运动学 和动力学以及建立宇宙模型的理论宇宙学
• •
③恒星物理学。 研究各种恒星的性质、结构、物理状 况、化学组成、起源和演化等。银河系的 恒星有一、 二千亿颗，其物理状况千差万 别。有些恒星上具有非常特殊的条件，如 超高温、超高压、超高密、超强磁场等等， 这些条件地球上并不具备。利用恒星上的 特殊物理条件探索物理规律是恒星物理学 的重要任务。
天体物理学按照研究对象，可分为：
• • ①太阳物理学。 研究太阳表面的各种现象、太阳内部 结构、能量来源、化学组成等。太阳同地 球有着密切的关系。研究太阳对地球的影 响也是太阳物理学的一个重要方面。
•
• ②太阳系物理学。 • 研究太阳系内除太阳以外的各种天体， 如行星、卫星、小行星、流星、陨星、彗 星。行星际物质等的性质、结构、化学组 成等。
• 。 • ⑦天体演化学。 • 研究天体的起源和演化。对太阳系的起源和演化的研究起步最早。 虽然已取得许多重要成果，但还没有一个学说被认为是完善的而被普 遍接受。恒星的样品丰富多彩，对恒星的起源和演化的研究取得了重 大进展，恒星演化理论已被普遍接受。对星系的起源和演化的研究还 处于摸索阶段。 • • 天体物理学的各分支学科是互相关联、互相交叉的。随着新技术、新 方法、新理论的出现和应用，天体物理学中涌现了一些新的分支学科， 如射电天文学、红外天文学、紫外天文学、X射线天文学等。天体物 理学同其他学科也是互相交叉、互相渗透的。近年来，也出现了一些 交叉性的学科，如天体化学、天体生物学等
新教科版高中物理必修二：3.1天体运动 (共28张PPT)
§3.1 天体运动
18世纪，天文学家对太阳系的研究中，发现许多行星的运动有一些共同的特 点,你能通过图知道有哪些共同特点吗？
太阳
一、探究古代人们对天体运动的认识
请同学们阅读课本前两段内容，回答下列问题
• • • • • • •
1、“地心说”的基本观点是什么？ 2、“日心说”的基本观点是什么？ 3、“日心说”和“地心说”哪个更正确呢？ 试举例说明。 4、“日心说”的观点是否绝对正确？ 5、哪种观点统治时间长，为什么？ 6、哪位科学家否定了古人的观点，发现并 总结了什么定律 下一页
• 在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨 道处理，则开普勒定律描述为：
1.所有的行星围绕太 阳运动的轨道都是椭 圆，太阳处在所有椭 圆的一个焦点上
1.行星绕太阳运动的 轨道十分接近圆，太 阳处在圆心
• 在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨 道处理，则开普勒定律描述为： 2. 对于每一个行星而 言，太阳和行星的联 线在相等的时间内扫 过相等的面积 2.对于某一行星来说， 它绕太阳做圆周运动 的角速度（或线速度） 不变，即行星做匀速 圆周运动
若是匀速圆 周运动„„
开普勒（德国）
↓ ↓
否定19 种假设
第 谷（丹麦）
四年多的刻苦计算 → 8分的误差 ← 二十年的精心观测
↓
↓
行星轨道为椭圆
开普勒行星运动定律
开普勒
开轨 普道 勒定 律 第 一 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是 定 椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上 律
数学补充：什么是椭圆？
二、探究开普勒行星运动定律的建立
请同学们阅读课本内容，回答下列问题
• 1、古人认为天体做什么运动？ • 2、开普勒的导师是谁，他做了哪些工作， • 他认为天体做什么样的运动？ • 3、开普勒开始认为天体做何运动？最后研 • 究的结论是什么？
18世纪，天文学家对太阳系的研究中，发现许多行星的运动有一些共同的特 点,你能通过图知道有哪些共同特点吗？
太阳
一、探究古代人们对天体运动的认识
请同学们阅读课本前两段内容，回答下列问题
• • • • • • •
1、“地心说”的基本观点是什么？ 2、“日心说”的基本观点是什么？ 3、“日心说”和“地心说”哪个更正确呢？ 试举例说明。 4、“日心说”的观点是否绝对正确？ 5、哪种观点统治时间长，为什么？ 6、哪位科学家否定了古人的观点，发现并 总结了什么定律 下一页
• 在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨 道处理，则开普勒定律描述为：
1.所有的行星围绕太 阳运动的轨道都是椭 圆，太阳处在所有椭 圆的一个焦点上
1.行星绕太阳运动的 轨道十分接近圆，太 阳处在圆心
• 在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨 道处理，则开普勒定律描述为： 2. 对于每一个行星而 言，太阳和行星的联 线在相等的时间内扫 过相等的面积 2.对于某一行星来说， 它绕太阳做圆周运动 的角速度（或线速度） 不变，即行星做匀速 圆周运动
若是匀速圆 周运动„„
开普勒（德国）
↓ ↓
否定19 种假设
第 谷（丹麦）
四年多的刻苦计算 → 8分的误差 ← 二十年的精心观测
↓
↓
行星轨道为椭圆
开普勒行星运动定律
开普勒
开轨 普道 勒定 律 第 一 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是 定 椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上 律
数学补充：什么是椭圆？
二、探究开普勒行星运动定律的建立
请同学们阅读课本内容，回答下列问题
• 1、古人认为天体做什么运动？ • 2、开普勒的导师是谁，他做了哪些工作， • 他认为天体做什么样的运动？ • 3、开普勒开始认为天体做何运动？最后研 • 究的结论是什么？
粒子物理基础 ppt课件
PPT课件
10
世界由什么组成？如何组成？最后答案
We have answered the questions, "What is the world made of?" and
"What holds it together?“
The world is made of 6 quarks and 6 leptons. Everything we see is a conglomeration of quarks and leptons. There are four fundamental forces and there are force carrier particles associated with each force
Electromagnetic
45
相互作用的统一理论
PPT课件
46
什么是对称性
经过某种变换之后，物理规律保持不变，这就是 物理规律的对称性。
如果一个操作使系统从一个状态变到另一个与之 等价的状态，或者说，状态在此操作下不变，我 们就说这系统对这个操作是对称的，而这个操作 叫作这系统的一个对称操作.
二十世纪的主要成就
➢ 相对论与时空观念 狭义相对论,高速运动粒子 广义相对论,引力理论，宇宙学
➢ 量子力学 波粒二象性,微观粒子
➢ 量子场论 描述物理世界的基本语言
➢ 标准模型 物质的基本组成和基本相互作用
PPT课件
40
基本相互作用
➢引力相互作用 ➢电磁相互作用 ➢强相互作用
强大的核力维持原子核的稳定性 ➢弱相互作用
• 诗曰：君不见黄河之水天上来， 奔流到海不复回？
君不见高堂明镜悲白发， 朝如青丝暮成雪？
科学的忠仆、真理的良知——天体物理学家钱德拉塞卡的故事
在全体院务委员面前， 在全体院务委员面前，钱德拉宣誓忠于三一 学院，无论他处于什么样的境况，都忠于推 学院，无论他处于什么样的境况， 动知识进步的事业。 动知识进步的事业。
作为三一学院的研究员， 作为三一学院的研究员，钱德拉继续着自己 来英国的航行中所做出的的奇异发现。 来英国的航行中所做出的的奇异发现。 他相信自己做出了一项有关恒星演化重要的 发现，为此他投入了大量的时间和精力， 发现，为此他投入了大量的时间和精力， 作了大量厄长的数值分析与计算。 作了大量厄长的数值分析与计算。
科学的忠仆 真理的良知
1930年，在一艘从印度开往英国的轮船上 1930年 一位20岁的印度青年，一会儿冥思苦想、 20岁的印度青年 ，一位20岁的印度青年，一会儿冥思苦想、 一会儿埋头计算，他就是钱德拉塞卡 钱德拉塞卡。 一会儿埋头计算，他就是钱德拉塞卡。 钱德拉塞卡准备前 往英国剑桥三一学 院攻读博士学位， 院攻读博士学位， 而他正在轮船上思 索和计算的就是后 索和计算的就是后 来几乎影响了他一 生的伟大发现。 生的伟大发现。
钱德拉塞卡
钱德拉塞卡，即科学界众人所知的“ 钱德拉塞卡，即科学界众人所知的“钱德 1910年10月19日出生在印度的一个 拉”，于1910年10月19日出生在印度的一个 婆罗门家族。 婆罗门家族。
“钱德拉” 钱德拉” 是朋友和同 事对他的称 呼，梵语有 月亮” “月亮”和 照耀” “照耀”的 意思。 意思。
黑洞作为当今天文学界的 黑洞作为当今天文学界的 一个被讨论得最为热烈的热 门话题， 门话题，它的存在已被无数 的观测、实验所证实。 的观测、实验所证实。 然而， 然而，最初预言到它的存 在，我们仍要追溯到钱德拉 20世纪30年代的卓越工作 世纪30年代的卓越工作。 在20世纪30年代的卓越工作。
空间物理学PPT课件
空间物理学在地球科学领域的应用
电离层与气候变化
研究电离层对太阳辐射的吸收和散射作用，以及电离层变 化对气候的影响，有助于深入了解地球气候系统的复杂性 和变化规律。
磁层物理
研究地球磁层的形成、结构和演化，揭示磁层与太阳风、 电离层和热层的相互作用机制，为地球环境和空间天气预 报提供科学依据。
空间环境监测
太阳风与地球磁场相互作用的观测与分析
磁暴
太阳风中的能量突然爆发，导致地球磁场剧烈扰 动，产生地磁暴。
极光
太阳风中的带电粒子与地球磁场相互作用，在极 地的高空激发出绚丽多彩的极光。
卫星观测
通过卫星轨道观测太阳风与地球磁场相互作用的 物理过程，获取相关数据。
太阳风与地球磁场相互作用的理论模型与模拟研究
恒星与星系的演化
恒星
恒星是由气体和尘埃在引力的作用下聚集而成的天体，通过 核聚变反应产生能量和光，是宇宙中最重要的天体之一。
星系
星系是由众多恒星、行星、星云、星际物质等组成的庞大系 统，其形成和演化受宇宙大尺度结构和引力的影响。
宇宙射线与宇宙背景辐射
宇宙射线
宇宙射线是指来自宇宙空间的高能粒 子流，包括质子、电子、原子核等， 对地球环境和生物圈产生影响。
空间探测
空间物理学为航天探测提供了理 论基础，通过研究地球磁场、太 阳辐射压和其他空间物理现象， 为航天器的轨道设计、导航和通
信提供了重要支持。
卫星气象学
利用卫星观测地球大气、电离层 和磁层的物理特性，研究天气和 气候变化，为气象预报和气候变
化研究提供数据支持。
空间安全
空间物理学在空间碎片监测、空 间天气预警和太阳风与地球磁场 相互作用等方面发挥着重要作用， 为保障航天安全提供了科学依据。
科学技术概论课件5.1天文学的诞生与发展
德国天文学家、数学家贝塞尔 （ F.W.Bessel, 1784-1846 ） 。 1810 年 起任哥尼斯堡天文台台长兼哥尼斯堡大 学教授。当选为法兰西科学院院士、英 国皇家学会会员。编制包含75000颗星 的基本星表，后经阿格兰德 （ F.W.A.Argelander ， 1799-1875 ） 扩 充为《波恩巡天星表》。首先测定天鹅 座61号星距离，视差为0”.31。研究成 果还有贝塞尔函数。著有《天文学基 础》。
第五章 天地演化
5.1 宇宙
5.1.1 天文学的诞生与发展
导言
天文学因与人类的基本社会生活密切相关而受到 一切原始民族的重视，而成为自然科学中最古老的学 科之一。它是研究天体系统运动、结构和演化规律的 科学。在长达几千年的历史发展过程中，天文学先后 发展形成天体测量学、天体力学、天体物理学三大分 支学科。20世纪以来，随着科学技术的发展，又诞生 了射电天文学、空间天文学和宇宙学。
系统论述了他的日心地动说。
1543年《论天球的旋转》出版 时，哥白尼已神志不清，不久便与 世长辞。
哥白尼日心体系
布鲁诺为捍卫真理英勇献身
布鲁诺批判宗教哲学，热情宣 传和支持日心说。布鲁诺的唯物主 义宇宙观，引起了宗教界的极端仇 视。
1592 年 ， 在 威 尼 斯 遭 到 逮 捕 ， 被罗马宗教裁判所审判并遭监禁。 在遭受酷刑和监禁的8年中，他没有 屈服。1600年2月17日布鲁诺因坚持 真理被烧死在罗马的鲜花广场。
近代天文学的成就(1)
英国天文学家威廉·赫歇尔发现天王星
1781年3月13日，威廉·赫歇耳(中)与妹妹卡落琳·赫歇耳用自 制的反射式望远镜发现了天王星
科技史概论
近代天文学的成就(2)
威廉·赫歇耳与妹妹卡落琳·赫歇耳用自制的反射 式望远镜发现了一颗新星——天王星。
天体物理ppt课件
档消耗一个共享文档下载特权。
年VIP
月VIP
连续包月VIP
享受100次共享文档下载特权，一次 发放，全年内有效
赠每的送次VI的发P类共放型的享决特文定权档。有下效载期特为权1自个V月IP，生发效放起数每量月由发您放购一买次，赠 V不 我I送 清 的P生每 零 设效月 。 置起1自 随5每动 时次月续 取共发费 消享放， 。文一前档次往下，我载持的特续账权有号，效-自
• 天体物理学是应用物理学的技术、方法和 理论，研究天体的形态、结构、化学组成、 物理状态和演化规律的天文学分支学科， 属于边缘学科之一。
天体
宇宙的基本特性 • 物质性：天体——多样性 • 运动性：天体系统——层次性
什么是天体？ • 天体指宇宙中所有的物质。
天体的类型
• 自然天体：恒星、行星、卫星、星云、流 星、彗星、星际物质（气体和尘埃）；
大爆炸说
• 伽莫夫认为，宇宙最初是一 个温度极高、密度极大的由 最基本粒子组成的“原始火 球”。根据现代物理学，这 个火球必定迅速膨胀，它的 演化过程好像一次巨大的爆 发。由于迅速膨胀，宇宙密 度和温度不断降低，在这个 过程中形成了一些化学元素 （原子核），然后形成由原 子、分子构成的气体物质. 气体物质又逐渐凝聚起星云， 最后从星云中逐渐产生各种 天体，成为现在的宇宙。
宇宙到底有多大？
• 天上的星星确实最多，比地球上的人口多得多。但不是 最暗、最小的。
• 数不清的星星，是与太阳一样能发光的恒星，许多比太 阳大得多、亮得多。月亮是地球的一颗卫星，是最小的。
• 地球与水、金、火、木、土、天王、海王、（冥王）等 行星和一些小行星及彗星围绕太阳运行。
• 除水星、金星外，其他行星都有卫星，有的多达几十颗。 • 这些行星、卫星、小行星和彗星与太阳一起构成太阳系。 • 太阳系中的所有天体都跟随太阳围绕银河中心运行。
向命运挑战-PPT课件
史蒂芬·霍金
霍金是英国人，世界著名的天体物理 学家。当代重要的广义相对论和宇宙论 家，20世纪享有国际盛誉的伟人之一。 他写的科学著作《时间简史——从大爆 炸到黑洞》风行世界，发行量达1000万 册。他被选为皇家学会会员，成为只有 像牛顿这样的大科学家才能跻身的卢卡 逊数学讲座的教授。
自学指导：
17岁时，他考取了著名的牛津大学，21岁时， 却患上了萎缩性的脊髓侧索硬化症。医生说他至 多只能活两年半。就像正要开放的花朵遭到严霜 的打击，霍金的人生面临着严重的挑战。如果他 在命运面前软弱一下，对自己说：“算了，反正 一共只有两年半了”，就有可能痛苦的生活，平 庸地消失。但是，霍金心里想，反正就是一死， 命运的能耐再大，最坏也不过如此。他对命运说： “随你的便吧。”他对自己说：“时间只有两年 半，不算多，要努力做些有意义的事，让生命留 下一点辉煌。”
六岁时，充满爱心的苏利文 老师来到她的世界，从此改 变了海伦凯勒的生命，海伦。 凯勒学习运用手语与人沟通， 帮助她开启了走向世界的心 灵窗口。
吴运铎——中国的保尔·柯察金， 是一位曾影响了共和国几代人 成长的时代英雄。吴运铎是我 新四军兵工厂的厂长。在抗日 战争年代，吴运铎以常人难以 想像的毅力，在身体三次负伤， 左眼被炸瞎，左腿被炸断的情 况下，为前线生产出大批武器 弹药
17岁时，他考取了著名的牛津大学，21岁 时，却患上了萎缩性的脊髓侧索硬化症。医生说 他至多只能活两年半。就像正要开放的花朵遭到 严霜的打击，霍金的人生面临着严重的挑战。如 果他在命运面前软弱一下，对自己说：“算了， 反正一共只有两年半了”，就可能痛苦的生 活，平庸地消失。
疾病不断地向他进攻。他的 病情 渐渐加重，肌肉一天天地萎缩下去。 走路越来越不稳，连站也变得困难起 来。
霍金是英国人，世界著名的天体物理 学家。当代重要的广义相对论和宇宙论 家，20世纪享有国际盛誉的伟人之一。 他写的科学著作《时间简史——从大爆 炸到黑洞》风行世界，发行量达1000万 册。他被选为皇家学会会员，成为只有 像牛顿这样的大科学家才能跻身的卢卡 逊数学讲座的教授。
自学指导：
17岁时，他考取了著名的牛津大学，21岁时， 却患上了萎缩性的脊髓侧索硬化症。医生说他至 多只能活两年半。就像正要开放的花朵遭到严霜 的打击，霍金的人生面临着严重的挑战。如果他 在命运面前软弱一下，对自己说：“算了，反正 一共只有两年半了”，就有可能痛苦的生活，平 庸地消失。但是，霍金心里想，反正就是一死， 命运的能耐再大，最坏也不过如此。他对命运说： “随你的便吧。”他对自己说：“时间只有两年 半，不算多，要努力做些有意义的事，让生命留 下一点辉煌。”
六岁时，充满爱心的苏利文 老师来到她的世界，从此改 变了海伦凯勒的生命，海伦。 凯勒学习运用手语与人沟通， 帮助她开启了走向世界的心 灵窗口。
吴运铎——中国的保尔·柯察金， 是一位曾影响了共和国几代人 成长的时代英雄。吴运铎是我 新四军兵工厂的厂长。在抗日 战争年代，吴运铎以常人难以 想像的毅力，在身体三次负伤， 左眼被炸瞎，左腿被炸断的情 况下，为前线生产出大批武器 弹药
17岁时，他考取了著名的牛津大学，21岁 时，却患上了萎缩性的脊髓侧索硬化症。医生说 他至多只能活两年半。就像正要开放的花朵遭到 严霜的打击，霍金的人生面临着严重的挑战。如 果他在命运面前软弱一下，对自己说：“算了， 反正一共只有两年半了”，就可能痛苦的生 活，平庸地消失。
疾病不断地向他进攻。他的 病情 渐渐加重，肌肉一天天地萎缩下去。 走路越来越不稳，连站也变得困难起 来。