天文学基础知识
天文学基本知识

道生一,一生二, 二生三,三生万物 。道者,无也。 — 老子《道德经》
大爆炸理论
1、又称“大爆炸宇宙学” 2、创建:伽莫夫1946年创建
3、支持:爱德温·哈勃发现红移现象 阿尔诺·彭齐亚斯与罗伯特·威尔逊发现 宇宙微波背景辐射
烟火理论
大爆炸宇宙模型认为,宇宙起始于一个“奇 点”。在“奇点”里,温度和密度都高得无法 想象,这时物质所处的状态至今还无法描写. 这种状态可能极不稳定,最终,“奇点”发生爆 炸,这种爆炸是整体的,涉及宇宙的全部物质 及时间、空间。爆炸导致宇宙空间处处膨胀, 温度则相应下降,当温度降到一定程度时,逐 步形成超星系团、星系团、星系乃至恒星和行 星等。
赤道坐标系
• 天体的赤纬从天赤道起算
90
第一赤道坐标系(时角坐标系)
• 时角从子午圈起算,顺时针 0h ~24h
时角随观测地不同、时间不同而变化。
第二赤道坐标系(赤道坐标系)
• 赤经从春分点起算,逆时针 0h ~24h
赤经不随观测地及时间而变化
优越的赤道坐标系 英国著名学者李约瑟评价:
现代国际通用的是中国古代的赤道 坐标系,而不是希腊古代的黄道坐标系。
坐标值不随时间变化,也不受观测 点地理位置的影响,可唯一确定恒星 在天球上的位置。
问题: 在地球上某处观测天体 有没有永远不落的天体? 有没有永远不升起的天体?
在地球的北极:(北极星在头顶)
• 地平圈与天赤道平行 • 所有天体的周日平行圈
无限的宇宙没有黑夜!
Olbers
宇宙是有限的吗?
• 如果宇宙是有限的,那么宇宙的边界和中 心在何处?边界以外又是什么?
• 卢克莱修的“飞矛”:如果宇宙是有限的, 倘若一个人一直走到它的边上,猛掷一根 飞矛,那么试问:它将飞向何处?
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东方苍龙之象:角宿、亢宿、氐宿、房宿、心宿、尾宿、箕宿。
南方朱雀之象:井宿、鬼宿、柳宿、星宿、张宿、翼宿、轸宿。
西方白虎之象:奎宿、娄宿、胃宿、昴宿、毕宿、觜宿、参宿。
北方玄武之象:斗宿、牛宿、女宿、虚宿、危宿、室宿、壁宿。
中国古代天文仪器
• 天体测量仪器: 浑仪、简仪、仰仪、象限仪、地平经纬仪、赤道
– 其次是观天仪器的研制和管理。 – 三是修订历法,编算历书历谱并印制颁发。
主要成就
1. 赤道坐标系的使用
– 唯一性:坐标值不随时间、观测点位置变化。 – 古希腊使用黄道坐标系。
2. 太阳黑子和日食的记录
– 公元前140年就有对太阳黑子的观测记录,比欧洲早了近千 年。对太阳黑子出现的时间、大小和位置有详细描述。
• 古代中国:
– 每年开始耕种时,“大火”(心宿二)在傍晚出现于东方。 在三千年前设置了“火正”职位,专门观测“大火”来确定 季节与时令。
– 二千多年前,用土圭定出了冬至与夏至,且最早测出了一年 365.25天。春秋、秦汉时期,又定出了春分、秋分以及其他 二十个节气。
天文学及其发展史
天文学是一门具有悠久历史的古老学科,它的 发展基本上可以分为古代、近代和现代三大阶段。
• 《宋史·天文志》宋徽宗政和二年(公元1112 年)“四月 辛卯,日中有黑子,乍二乍三,如栗大。”
主要成就
3.彗星、流星和陨星 – 哈雷彗星的最早记载:前613年《春秋》,之 后多达31次。 – 战国时代已有彗星形态记载。 – 精彩的流星雨记载。
哈雷彗星
• 《春秋》:“鲁文公十四年秋七月,有星孛入于北斗。” • 《史记·六国表》载:“秦厉共公十年彗星见。” • 《汉书·五行志》汉成帝元延元年(公元前12年): “元
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天文学基础知识天文学是研究宇宙中天体、宇宙的起源、演化和性质的科学。
它包括天体物理学、宇宙学和天体测量学等分支。
本文将介绍一些天文学的基础知识,包括天体分类、星系和恒星的形成、宇宙的扩张等内容。
一、天体分类天体是宇宙中存在的各种物质,根据其性质和特征可分为恒星、行星、卫星和流星等。
恒星是宇宙中最基本的天体,它们以核聚变的方式产生能量,并通过发光和辐射能量来维持自身的稳定状态。
行星是绕太阳运行的天体,根据其距离太阳的远近,分为类地行星和巨大行星。
卫星则是绕着行星或恒星运行的天体,比如地球的月亮就是一个卫星。
流星是从太空中进入地球大气层并燃烧的小天体,也被称为陨石。
二、恒星的形成恒星的形成需要满足一定的条件,首先是有足够的物质和能量。
大多数恒星形成于分子云中,当分子云中的物质密度较高时,由于引力的作用,分子云会逐渐坍缩,形成一个致密的气体核。
随着坍缩的进行,气体核的温度和密度不断增加,最终达到足够高的水平,使得核心的温度足以引发核聚变反应,从而产生恒星光和热的主要能量。
三、星系的形成星系是宇宙中巨大的恒星聚集体,包含了数百亿颗甚至更多的恒星。
根据形状和结构的不同,星系可分为椭圆星系、螺旋星系和不规则星系等几种类型。
星系的形成与恒星的形成有着密切的联系,它们通常出现在星际物质较为密集的地方。
当分子云坍缩形成恒星时,附近的其他物质也会受到引力的影响,逐渐聚集在一起形成星系。
四、宇宙的扩张宇宙的扩张意味着整个宇宙空间在时间上的膨胀。
这一概念源于观测到的红移现象,即远离我们的星系中的光线呈现出红移的特征。
根据观测数据和理论模型,科学家发现宇宙早期经历了一次叫做“大爆炸”的事件,而接下来的演化过程中,宇宙不断膨胀扩大。
宇宙的扩张速度也受到暗物质和暗能量等未知物质的影响,这些未知物质构成了宇宙的大部分物质和能量,并推动着宇宙的持续扩张。
总结:天文学基础知识包括天体分类、恒星的形成、星系的形成和宇宙的扩张等内容。
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天文学基础知识简介:天文学是研究宇宙、星体、星系和宇宙现象的科学领域。
本文将介绍一些天文学的基础知识,包括天体的分类、太阳系的组成和星体运动的基本原理。
第一节:天体的分类天文学根据天体的性质和特征将其分类。
主要的天体包括星星、行星、卫星、恒星、星系和星云。
1. 星星星星是由氢气和其他元素通过核聚变反应产生能量的大型气体球体。
它们通过核反应产生的能量持续辐射和照亮宇宙。
2. 行星行星是围绕太阳或其他恒星运行的天体。
行星通常分为内行星(如地球、金星和火星)和外行星(如木星、土星和天王星)两类。
行星有自身的重力,并且能够固定轨道上运行。
3. 卫星卫星是围绕行星或其他天体运行的较小的天体。
例如,月球是围绕地球运行的卫星。
卫星有时也被称为“自然卫星”,以区分于人造卫星。
4. 恒星恒星是天空中明亮的点状物体,它们通过核聚变反应产生强烈的光和热。
恒星的大小和亮度不同,有些恒星比太阳还要大几百倍。
5. 星系星系是由恒星、气体、尘埃和其他物质组成的巨大结构。
银河系是我们所在的星系,它包含了数以千亿计的恒星。
6. 星云星云是由气体和尘埃组成的大型云状结构。
星云通常是恒星形成的地方。
有些星云非常庞大,可以观察到它们的光芒。
第二节:太阳系的组成太阳系是我们所在的星系,它由太阳、行星、卫星、小行星和彗星等天体组成。
1. 太阳太阳是太阳系的中心星体,它是一个巨大的恒星,占据太阳系中大部分的质量。
太阳通过核聚变反应产生能量,并向太阳系中的其他天体提供光和热。
2. 行星太阳系中有八个行星,按照距离太阳的远近可以分为内行星和外行星。
内行星是靠近太阳的行星,包括水金火球、金星、地球和火星。
外行星则包括木土天王冥。
3. 卫星太阳系中的行星都有自己的卫星。
例如,地球有一个卫星——月球。
卫星围绕行星运行,由于受到行星的引力影响,保持着稳定的轨道。
4. 小行星小行星是太阳系中未成为行星的天体。
它们主要分布在火星和木星之间,形成一个被称为小行星带的区域。
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紫金山天文台的古观象仪浑仪(左)和简仪(右),明代复制
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天文学的观测工具
光学望远镜
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哈勃太空望远镜
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射电望远镜
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空间探测器 Explorer 1-5 ,
1958:1-8
Pioneer 3 & 4 1958:12; 1959:3
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个人一小步,人类一大步
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1宇宙的概念
狭义(可观测宇宙) : 指一定时代观测所及的 最大天体系统,即天文 学中的“总星系”。 天文学所称的宇宙,是 广漠空间以及其中存在 的各种天体和各种形态 的物质的总称。
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universe和cosmos 前者强调的是物质现象的总和,后者强调的是整体 宇宙的结构或构造。 人类认识宇宙是一个无限深化的过程,在某一个具 体的时间断面上,人类只能认识到由有限对象组成 的具体的宇宙。 目前普遍认为:宇宙产生于大爆炸,宇宙是平坦的, 并在做加速膨胀。
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玫瑰星云和疏散星 团 NGC2244( 玫瑰星 云看起来像玫瑰花, 一百万年前疏散星 团 NGC2244 在 其 间 形成,并使星云明 亮可见)
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球状星团M3 (NGC5272,在猎犬座)
球状星团的成员星常 达几万甚至上千万颗, 形状比较规则, 分布比较均匀
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球状星团——杜鹃47, NGC104
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天文学的发展
第二次飞跃:哥白尼提出宇宙日心体系,形成太阳 系的概念。
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天文学的发展
第三次飞跃:万有引力定律和天体力学的建立。 第四次飞跃:认识到太阳系有其产生到衰亡的演化 史。(星云假说) 第五次飞跃:建立银河系和星系概念。 第六次飞跃:天体物理学兴起。 第七次飞跃:绝对时空观到相对论时空观的革命。
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星系旳哈勃分类
椭圆星系
外形呈正圆形或椭圆形, 中心亮,边沿渐暗。
旋涡星系
外形呈旋涡构造,有明显旳 关键,有几条旋臂。
不规则星系
外形没有明显旳关键和旋 臂,呈不规则旳形状。
椭圆星系
按星系椭圆旳扁 率从小到大分别 用E0-E7表达
M89E0室女座
M49E4室女座
NGC205E6仙女座
脉冲星和中子星
脉冲星
周期性发出强 烈旳脉冲辐射
中子星 由中子构成旳恒星
脉冲星实际上是具有强磁 场旳、迅速自转旳中子星。
恒星旳演化
恒星由星云(气体和尘埃)凝聚而来。
原恒星阶段
星云在引力作用下,不断收缩,逐渐 汇集成团,形成比较密集旳气体球。
主序星阶段
开始核反应,发射可见光。恒星旳特 点取决于恒星旳质量。
疏散星团 球状星团
北斗七星
金牛座中旳双星
(两星彼此相距45天文单位)
疏散星团
球状星团
•形态不规则
•包括几十至二、 三千颗恒星
•很轻易用望远 镜区别
•球形或扁球形
•包括1~1000万 颗恒星
•星团中央十分 巨密蟹集座疏散星团
武仙座球状星团,250 万金颗牛恒座星昴,星2.团5万光年
半人马座球状星团 人马座球状星团
太阳质量测定:
mV2/R = J = F=GMm/R2 M=RV2/G
重力加速度:
g=F/m=GM/R2
(二) 太阳旳热能、温度和热源 太阳热能
❖ 太阳常数:8.16J/(cm2·min); ❖ 平均距离,太阳直射,大气界外; ❖ 太阳辐射总量:3.826 ×1026J/s; ❖ 地球所得:1.74 ×1017J/s(占22亿分之一)。
天文学最基础的知识点总结

天文学最基础的知识点总结一、太阳系太阳系是我们所在的星系,由太阳和其周围的一系列天体组成,包括行星、卫星、小行星、流星、彗星等。
太阳系中最大的天体是太阳,太阳的质量占太阳系总质量的99.8%,它的引力影响着整个太阳系的运动,使得行星、卫星等天体都在太阳的引力作用下绕太阳运动。
太阳系中最为重要的行星有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
它们围绕着太阳运动,形成太阳系的八大行星。
此外,太阳系中还有许多卫星和小行星。
二、恒星恒星是宇宙中自发光的天体,是宇宙中最为常见的天体之一。
恒星主要由氢和氦组成,在核心处发生核聚变反应,产生强烈的核能。
恒星的形成通常起源于星云的坍缩,经过恒星的形成、演化过程,最终可能成为红巨星、超新星、黑洞等不同形态的天体。
在恒星的演化过程中,不同的恒星有不同的寿命和演化轨迹。
根据光谱特征和色温,恒星可分为不同的等级,包括主序星、巨星、超巨星等。
太阳就是一颗主序星,它的演化轨迹会影响地球和太阳系的命运。
三、星系星系是天体的集合,包括太阳系、银河系和其他星系。
银河系是地球所在的星系,我们看到的银河是银河系的一部分。
银河系是一个巨大的螺旋状星系,包含着数以千亿计的恒星和行星。
除了螺旋星系,宇宙中还有椭圆星系、不规则星系等多种形态的星系。
此外,还存在星系团、星系群等更大的天体集合。
四、宇宙宇宙是包含一切天体和空间的整体,是包括我们所在宇宙空间在内的一切物质和能量组成的总体。
宇宙有着起源于大爆炸的宇宙演化史,自大爆炸以来,宇宙不断地膨胀和演化,形成了我们所看到的宇宙景象。
宇宙中的主要成分包括普通物质、暗物质、暗能量等。
暗物质是一种不发光的物质,它占据着宇宙中大部分的质量,但我们无法直接观测到它。
暗物质的存在对宇宙的结构和演化有着重要的影响,但其性质仍然是一个科学难题。
暗能量则是一种导致宇宙加速膨胀的能量,也是宇宙学研究的一个重要课题。
以上是天文学的一些基础知识点的概述,天文学是一门古老且富有挑战性的学科,随着科学技术的发展,我们对宇宙的认识也在不断地深化和扩展。
天文学基础知识

天文学基础知识天文学是研究宇宙中天体的形成、演化和相互作用的科学。
它涵盖了广泛的领域,包括星系、恒星、行星、星际介质以及宇宙的起源和演化等。
在本文中,我们将介绍天文学的基础知识,帮助读者了解宇宙的奥秘。
一、宇宙的起源和演化宇宙的起源和演化是天文学研究的基本问题之一。
根据大爆炸理论,宇宙起源于138亿年前的一次巨大爆炸,初始物质和能量在此后的演化过程中逐渐形成了星系、恒星和行星等天体。
宇宙的膨胀速度在过去的几十年里被广泛研究,科学家发现宇宙正在以加速度膨胀,这也被称为暗能量的存在。
二、恒星和行星系统恒星是宇宙中最常见的天体之一。
它们由巨大的氢气云塌缩而成,核心温度达到一定程度时,恒星开始核聚变反应,释放出巨大的能量,并通过辐射照亮周围的空间。
我们的太阳就是一个典型的恒星。
行星是围绕恒星运行的天体,如地球就是太阳系中的一颗行星。
行星分为内行星和外行星两类。
内行星主要由岩石和金属构成,表面较为坚硬。
外行星由气体和冰构成,体积较大,没有固体表面。
三、星系和宇宙结构星系是由大量恒星、星际介质和暗物质组成的天体系统。
根据形状和结构的不同,星系可以分为椭圆形星系、螺旋形星系和不规则星系等。
最著名的星系是我们所处的银河系,它是一个巨大的螺旋形星系。
宇宙的结构以星系群、星系团和超星系团为单位。
星系群是由多个星系组成的较小结构,而星系团是由多个星系群相互吸引形成的更大结构。
超星系团是宇宙中最大的结构,包含了数千个星系团。
四、天文观测和仪器天文观测是研究宇宙的基础,科学家通过观测和记录天体的相关数据,推测宇宙中的规律。
天文学家使用各种观测仪器,如望远镜、射电望远镜和空间探测器等,来观测和分析宇宙中的天体。
望远镜是天文学家的重要工具,它可以放大远处天体的图像。
望远镜可以分为地面望远镜和空间望远镜两类。
射电望远镜则是用于观测射电波段的天体。
空间探测器可以在地球轨道上或离开地球进入宇宙深处进行观测。
五、天文学的应用天文学的研究不仅仅是为了满足人类对宇宙的好奇心,还有许多实际的应用。
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天文学基础知识1.什么是宇宙?宇宙是天地万物,是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。
辨证唯物主义哲学认为,世界的本质是物质的,物质可以转换不同的存在形式,但在本质上是永久存在,永久不灭的。
宇宙是普遍永恒的物质世界,在空间和时间上都是无限的。
从空间看宇宙是无边无际,它没有边界,没有形状,也没有中心,如果承认宇宙以外还有什么东西,就否认了世界的物质本性;从时间看宇宙无始无终,它没有起源,没有年龄,也不会终结,如果承认宇宙有起源,就会导致创世说,实际上也否认了世界的物质本性。
但具体事物的有限性也不能否认。
宇宙的无限与具体事物的有限并不矛盾,因为只有无数具体的有限才能构成全部的无限。
人类观察到的宇宙是动态的,随着科学技术的进步,人类所知的宇宙在不断扩大。
18世纪以前人类认识宇宙的范围只限于太阳系,随后认识到太阳系以外还有千亿个恒星,它们组成了银河系。
19世纪人类又发现了河外星系,发现银河系在宇宙大家庭中只不过是相当渺小的一员。
20世纪50年代的光学望远镜、60年代的射电天文望远镜把人类对宇宙的探测距离猛增,人类可以永远扩大自己对物质世界的观察视野,不会停留于某一固定的边界上,这有力证明宇宙是无限的。
天文学上通常将天文观测所及的整个时空范围称为“可观测宇宙”,有时又叫“我们的宇宙”,或简称“宇宙”。
现代科学的基本观念之一,就是可观测宇宙也像其他事物一样,有它诞生发展的历史。
据现代宇宙学说估算,宇宙年龄是极其漫长的,约为150亿岁;可观测的全部宇宙空间是极为庞大的,已观测到的最远的星系距离我们大约150亿光年。
宇宙既有统一性又有多样性。
宇宙的统一性在于它的物质性,宇宙的多样性在于物质的表现形式千差万别,组成宇宙的物质在存在状态、质量和性质上有着极大的差异。
宇宙是由各类天体和弥漫物质组成的。
宇宙中有形形色色的天体,恒星、星云、行星、卫星、彗星、流星等天体都是宇宙物质的存在形式。
2.什么是恒星和星云?宇宙中最主要的天体是恒星和星云,因为它们拥有巨大的质量。
恒星是由炽热气态物质组成,能自行发热发光的球形或接近球形的天体。
恒星是像太阳一样本身能发光的星球,晴夜用肉眼看到的许多闪闪发光的星星中,绝大多数是恒星。
星云是由极其稀薄的气体和尘埃组成的,形状很不规则,似云雾状的天体。
3.什么是星系?由无数恒星和星际物质构成的巨大集合体称为星系。
它们的尺度可以从几千到几十万光年。
星系或称恒星系,是宇宙系统中的重要一环。
星系数量众多。
到目前为止,人们已在宇宙中观测到了约1000亿个星系。
地球就处在由1000多亿颗恒星以及银河星云组成银河系中。
有的星系离银河系较近,可以清楚地观测到它们的结构。
离银河系最近的星系——大麦哲伦星云和小麦哲伦星云,距离为十几万光年。
有的非常遥远,目前所知最远的星系离我们有近150亿光年。
人们把目前所认识到的宇宙部分,包括已观测到的所有星系,称为总星系。
4.人类宇宙观的演变过程。
人类早期对宇宙的认识十分幼稚,世界上的各文明古国都有关于天地起源和结构的种种传说,充满着想象。
古代关于宇宙的构造和本原也有过许多学说,最主要是亚里士多德——托勒密的地心说,认为地球是宇宙的中心,这一学说占统治地位的时间长达1400年之久。
近代人类对宇宙认识的转变始于16世纪,哥白尼倡导了日心说,他在《天体运行论》一书中提出“太阳是宇宙的中心”。
发明了天文望远镜,他的观察和发现支持了日心说。
到17世纪,牛顿开辟了以力学方法研究宇宙学的途径,建立了经典宇宙学。
20世纪爱因斯坦创立了广义相对论,提出了“有限、无边、静态”的相对论宇宙模型。
20世纪以来,天文观测的尺度大大扩展,达到上百亿年和上百亿光年的时空区域,宇宙膨胀的动态宇宙演化观念进入了人类的意识。
20年代,首先由前苏联物理学家和数学家弗里德曼提出了均匀各向同性膨胀的动态宇宙模型。
特别是哈勃,发现了红移定律后,到40年代形成了伽莫夫的宇宙大爆炸理论,促成了现代宇宙学的诞生。
20世纪70年代,霍金进一步用广义相对论推演宇宙演变,提出了宇宙起源和终结的论断,已经被科学界广泛接受。
5.什么是现代宇宙学?现代宇宙学所研究的就是现今直接或间接观测所及的整个天区的大尺度时空的性质、物质运动的形态和规律。
6.关于大爆炸理论“宇宙大爆炸理论” 是现代宇宙学中最著名、也是影响最大的一种学说,它是到目前为止关于宇宙起源最科学的一种解释。
大爆炸理论的主要观点是认为整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中,然后突然发生大爆炸,使物质密度和整体温度发生极大的变化,宇宙从密到稀、从热到冷、不断膨胀,形成了我们的宇宙。
最初那次无与伦比的爆发就被称为大爆炸,这一关于宇宙起源的理论则被称为宇宙大爆炸理论。
宇宙大爆炸的设想最早由比利时天文学家勒梅特在1932年提出的。
到20世纪40年代,美籍俄国天体物理学家伽莫夫提出了热大爆炸宇宙学模型,并计算出爆炸之初的温度、温度下降的快慢等,论述了演化过程。
大爆炸理论在诞生之初由于缺少证据并不使人信服,但到20世纪60年代以后,越来越多的证据表明大爆炸模型在科学上有强大的说服力,特别是英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金对于宇宙起源后最初的宇宙演化图景作了清晰的阐释。
7.宇宙的演化过程分为哪几个阶段?根据大爆炸宇宙学模型的观点,宇宙150亿年的演化过程分为三个阶段。
大爆炸的整个过程大致是这样的:大约150亿年前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大。
突然,这个体积无限小的点在四大皆空的“无”中爆炸了,时空从这一刻开始,物质和能量也由此产生,这就是宇宙创生的大爆炸。
人们将大爆炸的瞬间定作宇宙年龄“零”时。
第一个阶段是宇宙的极早期。
宇宙处在这个阶段的时间特别短,短到以秒来计,称为“太初第一秒”。
刚刚诞生的宇宙是极其炽热、致密的,随着宇宙迅速膨胀,温度急速下降。
宇宙年龄为百分之一秒时,温度降到1000亿摄氏度;宇宙年龄为1秒时,温度继续下降,但仍高达100亿摄氏度以上,宇宙处于一种极高温、高密的状态,当时除氢核——质子外,没有任何别的化学元素,只有由质子、中子、电子、光子等基本粒子混合而成,成为热平衡状态下的“宇宙汤”。
第二个阶段是化学元素形成阶段,大约经历了数千年。
在“宇宙汤”中,原先只有中子和质子等基本粒子,在3分钟时中子和质子之比为1:6。
随着整个宇宙体系不断膨胀,温度很快下降。
当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,化学元素从这一时期开始形成。
中子和质子开始核聚变过程,所有的中子迅速合成到由两个质子和两个中子构成的氦核中,余下的质子就成了氢原子核。
这一时期还合成了其它轻元素,如氘、氚、锂、铍、硼等,数量较少。
各种轻元素的丰度——即与氢的比例在宇宙各处都是一定的。
当温度进一步下降到100万摄氏度时,早期形成化学元素的过程就结束了。
此时宇宙间的物质主要是这些比较轻的原子核和质子、电子、光子等,光辐射很强,但是没有星体存在。
第三个阶段是宇宙形成的主体阶段。
这个阶段的时间最长,至今我们仍生活在这一阶段中。
这一阶段起始于温度降到几千摄氏度时,此时上述各种原子核开始与电子结合为中性原子,这一过程称为复合。
由于温度的降低,辐射也逐步减弱,宇宙间主要是气态物质,这些物质的微粒相互吸引、融合,形成越来越大的团块。
又过了几十亿年,中性原子在引力作用下逐渐聚集,先后形成了各级天体。
气体逐渐凝聚成星云,并逐渐演化成星系、恒星和行星,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天所看到的五彩缤纷的星空世界。
在个别天体上还出现了生命现象,人类也终于在地球上诞生了。
8.支持大爆炸理论的依据有哪些?宇宙大爆炸理论之所以能从刚提出的时候不受关注,到后来的异军突起,是因为大爆炸理论有实际依据,在它诞生前后不断得到了大量天文观测事实的支持。
观测宇宙学已经发现,在目前观测所及的范围内存在着许多重要的系统性特征,例如:星系红移、微波背景辐射、宇宙元素的丰度、宇宙的年龄等,这些观测事实都可以用大爆炸模型来论证:1〕星系红移天文学家观测到河外天体有系统性的谱线红移,用多普勒效应解释,红移就是宇宙膨胀的反映,这完全符合大爆炸理论。
1929年,哈勃发现不同距离的星系发出的光,颜色上稍稍有些差别。
远星系的光要比近星系红一些,即波长要长一些,它说明各星系正以很高的速度彼此飞离。
这一现象可以用火车远离我们行驶时汽笛的声调(即频率)所发生的变化来比拟:当一列火车快速驶远时,它的汽笛声听来会沉闷很多,因为声波相对于我们的频率变低、波长变长了,这就是多普勒效应。
把声波换成光产生的效果就是红移,它被解释为是由星系系统地向远离我们的方向运动时的多普勒效应产主的,可见星系都在做远离我们的运动。
哈勃总结出谱线红移的规律是:越远的星系它的光谱线红移量就越大,因而远离我们而去的速度就越大,也就是说,对遥远星系,红移量与星系离我们的距离成正比,这红移叫宇宙学红移,或称为“哈勃红移”,这就是著名的哈勃定律。
此后,在红外及整个电磁波波段都观测到了这个规律。
哈勃对众多星系的光谱进行研究后确认红移是一种普遍现象,这表明宇宙正在膨胀。
这一发现奠定了现代宇宙学的基础。
河外星系普遍远离我们而去,是因为宇宙正处在宏伟的整体膨胀之中。
把宇宙中的星系想象成面包中的葡萄干,有助于理解它们随宇宙膨胀而彼此远离的图景:当一只嵌有许多葡萄干的巨大的面包膨胀时,其中的葡萄干就会随之彼此远离,其中每一颗葡萄干都会发现其它所有的葡萄干都在离开自己。
相距越远的葡萄干彼此分离的相对速度也越大。
在任何一个星系上,都会看到同样的情景。
此外由于万有引力的作用,宇宙膨胀的速度会随时间发生变化。
万有引力作用于宇宙中一切物质与能量之间,起到刹车的作用,阻止星系往外跑,从而使膨胀速度越来越慢。
在诞生初期,宇宙从高密度状态迅速膨胀,随着时间的推移,体积越来越大,膨胀速度则越来越小。
将这个过程向回追溯到宇宙创生的那一刻,可以发现当时宇宙体积为零,而膨胀速度为无限大。
这就是大爆炸。
宇宙整体膨胀的发现,乃是20世纪最大的科学成就之一。
如今人们不断探测到更多更远的星系,但哈勃定律对它们依然成立。
这个模型就叫做宇宙膨胀模型或大爆炸模型。
2〕微波背景辐射微波背景辐射是150亿年前发生的大爆炸在今天的宇宙结构上留下的印迹。
根据大爆炸理论,通过宇宙膨胀速度等可以具体计算宇宙每一历史时期的温度,伽莫夫等人在1948年就断言,我们的宇宙从最初的高温状态膨胀到现在已经很冷了,目前宇宙中应到处存在着一定温度的背景辐射,相应的温度大约是5K。
由于它的辐射峰值在微波波段,故称为宇宙微波背景辐射。
1964年,原初宇宙这一最重要的遗迹被发现了。
美国贝尔电话公司工程师彭齐亚斯和威尔逊在调试巨大的喇叭形天线时,出乎意料地收到一种无线电干扰噪声,这种噪声在天空中的任何方向上都能接收到,各个方向上信号的强度都一样,而且历时数月而无变化。