天文学导论_宇宙概观
宇宙概观知识点总结大全
宇宙概观知识点总结大全一、宇宙的起源与发展1. 大爆炸理论大爆炸理论被广泛接受为宇宙起源的最主流理论。
该理论认为，宇宙曾经处于一个高度热密度、高度能量的状态，然后在一次大规模的爆炸中迅速膨胀并冷却，形成了我们所知的宇宙。
2. 宇宙演化在大爆炸后，宇宙经历了漫长的演化历程。
从最初的高能量高温状态到今天的不断膨胀的宇宙，形成了各种星系、恒星、行星等天体。
3. 宇宙膨胀宇宙的膨胀是目前被广泛接受的宇宙演化模型。
根据观测数据和理论模型，宇宙的膨胀是一种不断加速的现象，这一发现被认为是宇宙学中的一大突破。
4. 星系的形成与演化星系是宇宙中的重要组成部分，其形成与演化是宇宙学研究的重要课题。
星系的形成多与宇宙初期的结构形成和引力作用有关，而星系的演化主要受到恒星生成、超新星爆发等因素的影响。
二、宇宙结构与成分1. 宇宙中的星系星系是由恒星、行星、星际物质等组成的天体系统。
在宇宙尺度上，星系以各种形式存在，包括螺旋星系、椭圆星系、不规则星系等。
2. 星际物质星际物质是指填充在星系之间的物质，包括气体、尘埃、暗物质等。
星际物质对星系的形成和演化具有重要影响，同时也是宇宙中的重要物质来源。
3. 恒星恒星是宇宙中的光源，其形成与演化是天文学研究的重要内容。
不同类型的恒星对宇宙结构和化学元素的形成都有重要影响。
4. 行星与卫星行星和卫星是围绕恒星或其他天体运转的天体，它们的形成与演化也是宇宙学中的重要课题。
地球、木星、土星等行星及其卫星都是我们熟悉的星体。
5. 黑洞黑洞是宇宙中一种极端的天体，其引力极大，甚至连光都无法逃离其范围。
黑洞是宇宙中许多重要现象的产生地，如宇宙射线、喷流等。
6. 宇宙中的暗物质和暗能量暗物质和暗能量是宇宙学中的两大谜团。
暗物质是宇宙中的一种未知物质，其存在可以解释一些天体运动的规律性。
暗能量则是一种未知力量，其作用被认为是导致宇宙加速膨胀的原因。
三、宇宙中的物理现象与事件1. 宇宙射线宇宙射线是宇宙中产生的高能粒子，其来源可能包括超新星爆发、活动星系核、黑洞等。
天文学导论(上册)PPT模板
第五章行星和卫星 的运动
§5.7活力公式和宇宙速度 §5.8摄动问题 §5.9卫星的轨道运动、潮汐和引 力范围
08 第六章行星和卫星的性质
第六章行星 和卫星的性
质
0 1
§6.1行星的一 般性质
0 4
§6.4火星及其 卫星
0 2
§6.2水星
0 5
§6.5木星及其 卫星
202X 天文学导论（上册）
演讲人 2 0 2 X - 11 - 11
01 目录
目录
02 绪论
绪论
§0.1天文学的研究对象和意义 §0.2宇宙概观 §0.3天文学的分支 §0.4天文学简史
03
第一章地球的运动和天球坐 标系
动第 和一 天章 球地 坐球 标的 系运
01
§1.1天球
0 3
§6.3金星
0 6
§6.6土星及其 卫星和环系
第六章行 星和卫星 的性质
§6.7天王星及其卫星和环带 §6.8海王星及其卫星 §6.9冥王星及其卫星
09 第七章太阳系的小天体
第七章太阳 系的小天体
0 1
§7.1小行星
0 2
§7.2彗星
0 4
§7.4几颗著名
的彗星
0 5
§7.5流星
0 3
§7.3彗星的结 构和性质
第四章地球和月球
§4.7月球的大小、质量和距离 §4.8月球的运动 §4.9月球表面 §4.10月球的物理状况 §4.11日食和月食
07 第五章行星和卫星的运动
第章行星和卫星的运动
§5.1太阳系
§5.3行星的视运动及其 解释
§5.5万有引力定律
清华大学天文学导论-11宇宙学
~105 galaxies
宇宙大尺度上的均匀性
约100万个星系在约30度天空范围内和约20亿 光年距离以内的分布 在这个尺度上，每个方向的星系计数大致相同
宇宙小尺度上的非均匀性
距离最近（约5亿光年距离以内）的15,000个 星系的全天图。在这个尺度上，宇宙中星系 的分布根本不均匀而是趋于成团的
• 物理规律的普适性
宇宙学原理的两个推论：
• 宇宙中的物质分布是均匀的（空间尺度足够大） • 宇宙是各向同性的
宇宙学原理表明宇宙既要均匀又要各向同性 数十年的观测证明宇宙学原理是经得起检验的
1.1 宇宙中物质是均匀分布的(Homogeneity) 宇宙在大尺度上（大于几亿光年的超团尺度） 均匀 迄今没有发现尺度超过 ~6亿光年的结构 （→ 宇宙是无边界的）
天文学导论
第11讲 宇宙学
A man said to the universe: “Sir, I exist!” “However,” replied the universe, “The fact has not created in me A sense of obligation.”
Stephen Crane (1871—1900)
宇宙的临界密度 critical mass density
一个天体表面的逃逸速度由其质量和半径（即 平均密度）决定 宇宙的膨胀速度同样由其质量和大小即平均密 度ρ决定 宇宙密度存在一个临界值 ρc ≈ 8×10-30 gcm-3 • ρ > ρc ，引力大得将停止并反演宇宙膨胀 • ρ = ρc ，引力太弱，宇宙将永远膨胀下去 • ρ < ρc ，宇宙也将永远膨胀下去
John C. Mather 1/2 of the prize NASA Goddard Space Flight Center Greenbelt, MD, USA b. 1946 George F. Smoot 1/2 of the prize University of California Berkeley, CA, USA b. 1945
第2章 宇宙概观
3宇宙概观宇宙有多大？宇宙年龄有多长？宇宙中有什么？人类如何认识宇宙？5天体空间尺度比较示意图7地球主要地理参数半径：≈6300公里形状：赤道略凸，两极略扁的椭球体地球质量： 5.9×1024kg(接近摩尔常量)平均密度5.515 gm/cm^3平均日距149,600,000 km自转周期0.99727 天公转周期365.256 天平均轨道速度29.79 km/sec赤道地表重力9.78 m/sec^2赤道逃逸速度11.18 km/sec平均地表温度15°C 大气压1.013 bars 大气组成氮77%氧21% 其它2%1，板块构造假说，地壳由几大板块构成，这些板块漂浮在炽热的地幔上缓慢移动。
地壳板块的运动方式基本有两种：扩张和缩小。
伴随着海啸，地震，火山喷发等剧烈地表现象。
2，地磁场的形成：地球快速的自转与富含镍铁熔岩的地核共同形成了地球的磁力线圈。
是一个偶极磁场！南北极不完全与地极重合，强度为１/２高斯左右,北磁极正在逐渐西移。
它与大气一同担当了阻止来自太阳和其它天体有害射线的任务。
太阳风对地磁场起主要的影响作用。
3，范.艾伦辐射带：人类的第一颗人造地球卫星发现地球周围有一个强烈的辐射区，这个辐射带是宇宙中高速运动的带电粒子在赤道上空被地球的磁场俘获而形成的一个环状区域。
4，温室效应：地球初步形成时，大气中存在有大量的二氧化碳，温室效应使地球年平均气温从早期的-21℃提高到了宜人的14℃，但是到今天，它们几乎都被结合成了碳酸盐岩石，地壳板块构造运动与生物活动共同维持着二氧化碳的循环。
大气中存在少量的二氧化碳对维持地表气温极其重要。
但随着社会的发展，人类将大量的二氧化碳被排放到了大气中：过多的二氧化碳会使温室效应变得越来越严重。
炙热的金星就是温室效应危害的典型例子。
1，地球的大气还使我们免受流星雨的袭击，大多的陨石在它们到达地面前便已烧毁了。
2，地球的外壳受到外力（水和大气）和内力（地震和火山）的作用，不断风化、侵蚀和瓦解，并在地质运动中不断地重建。
005、宇宙概观02
M110
银河系
大麦
小麦
M31 M32
M33
第四个宇宙层次—— 本星系群
直径约400万光年，约40多个星系。
M65
NGC3628
M66
狮子座星系群，距离我们3500万光年，以M66为中心散 布在7度左右的范围内，又称M66星系群。
长蛇座的一个密集星系群
• 距离约3亿光年距。这5个成员 非常接近，几乎要碰在一起。
后发星系团很规则，呈球对称形状，可能有1万多个星系，距离3.7 亿光年。
第五个宇宙层次：超星系团
• 由若干个星系团组成的更高一级天体结构 层次，称为超星系团。一般超星系团含有 2-3个星系团，具有扁长的外形，长径范围 2-3亿光年。 • 本星系群、室女星系团以及约50个较小的 星系群构成了本超星系团，中心在室女座 星系团附近，本星系群绕本超星系团中心 运动的周期是1000亿年。
宇宙结构的层次
• • • • • • 地月系 太阳系 银河系 光年） ——（10万光年） ——（400万光年） ——（1亿光年） ——（150亿光年）
飞马座的一个星系群
• 其中明显可见两个 星系正在碰撞。
英仙座星系团
距离我们约2.5亿光年，每一个模糊的斑点 都是一个星系，共有约1000多个星系。
星系集团：星系群、星系团
星系与星系在引力作用下环绕成 团，形成星系团。如果团中星系 数量不超过100个，则称为星系 群。
武仙座星系团
后发座星系团
宇宙概观知识点总结归纳
宇宙概观知识点总结归纳宇宙是人类永恒的追问，也是人类了解的最后的未知。
它包含了无数星球、行星、卫星、恒星、星系和宇宙射线等无数天体，构成了这个广袤无垠的宇宙空间。
宇宙的奥秘吸引着人们的好奇心，也激发了科学家们的探索欲望。
在长期的观测和研究中，我们逐渐认识到了宇宙的构成和演化规律，积累了许多前沿知识。
下面，我们将对宇宙的概况、起源、结构、演化等方面进行总结和归纳。
一、宇宙概况1.宇宙的定义宇宙是指包含了时间、空间和一切物及能量的无限广漠的空间。
它是我们所知晓的所有物质、能量以及物质与能量的演化过程的总和。
2.宇宙的起源宇宙的起源是一个重大的科学问题。
在宇宙大爆炸理论的支持下，人们认为，宇宙大约在138亿年前的一个极短的时间内，从一个微小、高度密集、高度热的状态中，经历了一个膨胀的过程，从而膨胀成为一个无限广漠的空间。
3.宇宙的构成宇宙由无限广漠的空间、孕育着无数恒星、行星、星系和星云的宇宙空间构成。
此外，还有一些我们所不知道的暗物质和暗能量。
暗物质和暗能量的性质与作用是当前宇宙学领域的一大难题，也是未来研究的重点之一。
4.宇宙的演化宇宙的演化是一个复杂的过程。
它包括了宇宙膨胀、星系的形成与演化、恒星的形成与演化、以及最终的宇宙膨胀愈发加速的演化趋势等。
这些过程涉及了宇宙学、天体物理学、高能物理学、粒子物理学、等多个学科，对宇宙演化规律的研究对于了解宇宙的本质和起源具有重要意义。
二、宇宙的起源1.宇宙大爆炸理论宇宙大爆炸理论是目前最被广泛接受的一种关于宇宙起源的理论。
它认为，大约在138亿年前，宇宙是一个极度炽热、极度密集的状态，然后经历了一个膨胀的过程，形成了我们今天所看到的宇宙。
这一理论得到了大量观测事实的支持，也已成为宇宙学的基本理论之一。
2.宇宙微波背景辐射宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸之后产生的一种辐射。
这种辐射被认为是宇宙大爆炸的直接证据，并且由于经历了宇宙膨胀，已经变成了微波波段的辐射，成为了我们观测宇宙起源的关键证据。
宇宙概观知识点归纳总结
宇宙概观知识点归纳总结一、宇宙的起源和演化1. 大爆炸理论：宇宙在约138亿年前由一个非常高密度、高温的点爆炸而形成，至今不断膨胀扩散。
2. 宇宙的膨胀：宇宙的膨胀是指宇宙中所有物质不断远离彼此，宇宙空间的膨胀导致宇宙中的星系不断远离，形成了“宇宙膨胀论”。
3. 宇宙的演化：宇宙起源于大爆炸，经历了宇宙暴涨、宇宙热时期、宇宙冷却等阶段，最终演化成今天的宇宙。
二、宇宙的结构和组成1. 星系：宇宙中的星系是由星球、恒星、行星、行星卫星、星云等天体组成的庞大系统。
其中银河系是地球所在的星系，包含了数百亿颗星星。
2. 星云：星云是宇宙中由气体和尘埃组成的大片区域，包括行星状星云、发射星云和反射星云等。
3. 恒星：恒星是宇宙中由氢气和氦气等星际物质形成的球状天体，包括红巨星、白矮星、中子星、黑洞等不同类型的恒星。
4. 星际物质：宇宙中的星际物质包括氢气、氦气、重元素、尘埃等，这些物质构成了宇宙中的星系、恒星和行星等天体。
三、宇宙中的物理现象和现象1. 引力：宇宙中的引力是万有引力定律所描述的，体现了物质之间的相互吸引力，是宇宙中星系和恒星形成、运动的重要因素。
2. 光速：光速是宇宙中所有物体运动的极限速度，是宇宙物理学中一个重要的常数。
3. 熵增原理：宇宙中的熵增原理是指宇宙中的熵（混乱度）不断增加，宇宙的熵趋于最大，这是宇宙演化中的重要物理现象。
4. 宇宙微波背景辐射：宇宙微波背景辐射是宇宙起源于大爆炸后形成的宇宙射线，是宇宙学中的一个重要证据。
四、宇宙的未来命运1. 大冲击：宇宙的未来可能会发生大冲击，宇宙中的星系和恒星不断远离，最终导致宇宙的热寂状态。
2. 天体碰撞：宇宙中的天体碰撞可能会导致宇宙中的行星、恒星、星系等天体发生碰撞，这是宇宙演化中的一种可能情景。
3. 黑洞蒸发：宇宙中的黑洞可能会在极长时间内蒸发殆尽，这是宇宙中可能发生的一种情景。
4. 太阳系命运：太阳系中的行星包括地球等行星的未来可能会受到太阳的变化和宇宙中的其他天体的影响，这是宇宙中一个重要的未来命运。
天文 宇宙知识点总结归纳
天文宇宙知识点总结归纳一、宇宙的起源宇宙的起源是天文学研究中最为重要的话题之一。
根据大爆炸理论，宇宙是在约137.8亿年前由一个极高温、密度无限大的奇点经历了一次爆炸而形成的。
在大爆炸之后，宇宙开始不断膨胀，物质不断冷却凝聚，星系、恒星和行星逐渐形成。
这一理论得到了大量的观测数据和实验结果的支持，被广泛认可为宇宙起源的最合理解释。
二、宇宙中的天体在宇宙中，有各种各样的天体，包括星系、恒星、行星、卫星、彗星、陨石等。
其中，星系是宇宙中的基本组成单位，它由恒星、星云、星团等构成。
我们所处的银河系是一个典型的螺旋星系，它包含了数百亿颗恒星，是我们了解宇宙的重要研究对象。
恒星是星系中的主要光源，它由气体和等离子体组成，通过核聚变反应产生能量。
根据恒星的光谱特征和光度等级，可以将恒星分为不同类型，例如超巨星、巨星、白矮星等。
恒星的演化过程对于理解宇宙的演化和宇宙中的化学元素产生具有重要意义。
行星是围绕恒星运转的天体，它们的大小和组成成分各不相同。
目前已经探测到的行星数量已经超过了几千颗，其中一部分可能具备类地行星的条件，可能存在生命的可能性。
卫星是围绕行星运转的天体，它们对于行星的轨道和自转速度都有一定的影响。
例如，月球是地球的卫星，它对地球的潮汐和自转速度都有显著的影响。
彗星是宇宙中的小天体，它们通常由冰和岩石组成，在接近恒星时会产生亮丽的尾巴。
研究彗星可以帮助我们了解太阳系早期的形成和演化过程。
陨石是太阳系中的岩石天体，通过对陨石的分析可以了解太阳系中的化学元素组成和地球形成的历史。
同时，陨石也对了解太阳系外的其他星系中的行星形成过程有重要意义。
三、宇宙中的现象在宇宙中，存在着各种各样奇妙的现象，包括黑洞、星云、脉冲星、宇宙射线等等。
黑洞是宇宙中一种极为奇特的天体，它的引力非常强大，连光线都不能逃脱。
黑洞的形成通常是由于大质量恒星的内部核聚变反应结束后引起的，它们具有非常奇特的物理特性，对于了解宇宙的引力物理有重要意义。
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• (μ ) micro = 0.00 000 1 = 10-6
中国特有的词冠
• 万 = 104 = 10 K (thousands) • 亿 = 108 = 100 Millions • “Billion = 109 = Giga = 10 亿” • Trillion = 1012 = Tera = 10,000 亿
长度单位Length Units :光年 light year
• 恒星和星系之间的距离是非常遥远的，所 以使用天文单位有的时候也不是很方便。 • c=300,000 km/s = 3 x105 km (in vacuum) • 测出光通过某段距离的时间，也就知道了 这个距离。
Examples: 月亮Moon: 光秒
几个概念
• Light year (ly 光年) – 光在一年里走过的距 离 (about 10 trillion (10 万亿) km) • Star 恒星–由炽热气体组成的、能自己发光 的球状或类球状天体。离地球最近的恒星 是太阳。其次是半人马座比邻星，它发出 的光到达地球需要4.22年。 • Planet 行星 – 在椭圆轨道上环绕太阳运行 的、近似球形的天体。行星本身一般不发 射可见光，而以表面反射太阳光而发亮。
光分Light minute
• A Light Year (ly) is the distance light travels in a year 1 ly = 9.4604x1015 metres (63,000 AU)
科学表示法 Scientific Notation
• 当我们在处理天文学数据的时候，如果按平时的 习惯来书写，我们会感到很tiresome ，因为有 Too many zeros… • 所以我们采用科学表示法，指数给出了零的个数。
– – – – – – – – 100 = 1 101 = 10 102 = 100 103 = 1,000 104 = 10,000 105 = 100,000 1010 = 10,000,000,000 Etc …
单位 Units (metric system)
• 长度（Length）: 米meter (m), 千米 kilometer (km) • 质量（Mass）: 克gram (g); 千克 kilogram (kg) • 时间（Time）: 秒 seconds (s) • 温度（Temperature）:开尔文 kelvin (k) • Other units across the course …
长度单位Length Units : 天文单 位 AU
• 地球与太阳之间的距离大约是 150 million km, 如果是用科学表示法： 1.5 x1011 m or 1.5 x108 km, a very large number • 天文单位Astronomical Unit (AU) = 地球 与太阳之间的距离 • 1 AU = 1.4960x1011 metres
• • • •
10-1 = 0.1 10-3 = 0.00 1 10-6 = 0.00 000 1 etc …
Common Prefixes来自词冠• (k) kilo = 1,000 = 103 • (M) Mega（百万） = 1,000,000 = 106 • (G) Giga（十亿） = 1,000,000,000 = 109 • (T) Tera（万亿） = 1,000,000,000,000 = 1012
Astronomy.
Great Example
月球上的宇 航员和地球 上的人交谈 时间要延迟 1.3 秒!
• 光从太阳传播到地球所用的时间一般我们用光 分来衡量 • 太阳距离我们的比月亮远390倍 t(Sun) = 390 t(Moon) = 500s = 8.3 min • 太阳离我们有8.3光分远. • 我们看到的太阳是8.3光分前的太阳.
• Solar system 太阳系 planetary system 行星 系 – 由一颗恒星、很多行星及其卫星、小行星、 慧星、流星体和行星际物质构成的天体系统。 • Galaxy 星系 – 由几十亿至几千亿颗恒星以及星际 气体和尘埃物质等构成,占据几千光年至几十万光 年的空间的天体系统. 银河系是一个典型的星系. • Quasars 类星体，Active Galactic Neulei (AGN) 活动星系核– 二十世纪六十年代发现的一种新型 的天体，它在照相底片上具有类似恒星的像，它 的光谱有巨大的红移。 • Universe 宇宙 – 广漠空间和其中存在的各科天体 以及弥漫物质的总称。
• 光从月亮到地球所用的时间(384,000 km) 是 T=d/v=d/c=384,000km / c =1.3 s! • 月亮离我们大约1.3 “light seconds光秒” 远， 即光从月亮传播到地球要用 1.3 seconds We are looking back in time! a fundamental concept in • 我们看到现在的月亮是 1.3 秒前的样子 !
质量单位 Mass Units
• 在天文学中，我们测量一个天体的质量， 通常都把这个天体的质量和太阳的质量做 比较。 • 太阳质量单位 （Mo）:
– 一个太阳质量（One solar mass）= 1.989x1030 kilograms
• 如果是一些小的天体，我们就用地球质量 或者是木星质量
– One Earth mass = 5.974x1024 kilograms – One Jupiter mass = 1.90x1027 kilograms
天文学导论
宇宙概观
本讲内容
• 宇宙的尺度：天体的层次
• 宇宙的时标：重要的事件
宇宙的尺度
• 学习天文学的最大困难也许是如何使自己 适应巨大的宇宙尺度 • 在开始现代天文学之前，首先了解不同天 体的相对大小和距离、我们的相对远近以 及用来量度它们的单位是很有益处的 • 宇宙中不同物体的相对尺寸和距离 • 为了更好的理解宇宙的尺度,我们从一系列 的图片入手,每一次我们都放大100倍