1.1我们的宇宙（课件 53PPT）

我们的宇宙
我们的宇宙
东汉著作<<淮南子注>>中对宇宙给出了“四方上下曰宇,古往今来曰宙,以喻天地”的注释,即把宇宙解释为空间和时间,是天地万物的总称.
在英文中,宇宙的含义是无所不包.
那么,在你心目总的宇宙是什么样子的呢?
半径为6371千米
地球(行星)
我们的地球
直径为1.4×106千米
我们知道自己的左临右舍吗？我们了解我们众多的兄弟姐妹吗？
太阳(恒星)
日地之间距离为:1.496×108千米
我们的太阳
八大行星
海王星
天王星
土星
木星
火星
地球
水星
金星
太阳
太阳系:包括太阳,八大行星以及太阳系小天体(小行星,彗星和流星)
太阳系
流星
彗
星
1光年 = ㎞
1、 1天文单位 = ㎞
2、地球的平均半径是 ㎞ ；
赤道的周长是 ㎞；
地球的表面积是 ㎞2；
地球太阳的平均距离： ㎞。
1.496 ×108
9.46 ×1012
6371
40000
5.1×108
1.496 ×108
3、月球的半径为 ㎞ ；
月球地球的平均距离： ㎞；
月球绕地球公转与月球自转的周期
都是 日（因此，我们在地球上只
能看到月球的一个面）。
1738
384400
27.3
4、太阳的半径是 ㎞；约
是 分之一光年；太阳表面的温度约为 ℃。
7×105
6000
1.35×107
5、银河系的直径是 光年；
约是太阳直径的 倍。太阳位
于相距银河系中心 光年的地方；
银河系外有很多星系，称为 星系，
最远的离我们超过 光年。
8万
5.4 ×1011
河外
100亿
2.6万
按天体的体积和质量、运动规律上的相似性和差异性，天体可分为如下结构层次： 。
天体的层次结构：
行星、恒星、星团、星系等
恒星
如地球、木星等。
行星依附于恒星，在一定的轨道上围绕着恒星运动；
行星：
在地球上遥望夜空 ，宇宙是恒星的世界。如：太阳。
　　恒星是在熊熊燃烧着的星球。一般来说，恒星的体积和质量都比较大。只是由于距离地球太遥远的缘故，星光才显得那么的微弱。
恒星在宇宙中的分布是不均匀的。 从诞生的那天起，它们就聚集成群，交 映成辉，组成双星、星团、星系…
正在变化的恒星
金牛座中的双星（TRM1A和TRM1B）
恒星往往成群分布。一般地，我们把恒星数在十个以上而且在物理性质上相互联系的星群，在引力作用下形成 “星团”。比如金牛座中的“昴星团”、“毕星团”，巨蟹座的蜂巢星团等。 　　根据星团包含的恒星数、星团的形状和在银河系中位置分布的不同，星团又分为疏散星团和球状星团。疏散星团一般由十几到几千颗恒星组成，结构松散、形状也不规则。它们一般分布在银道面附近，所以也被称作“银河星团”。在银河系内发现的疏散星团目前有一千多个，其中包括刚提到的金牛座昴星团、毕星团。 　　球状星团则由成千上万、多至几十万的恒星组成。它们聚集成球形，越往中心越密集。球状星团大多都分布在银河系中心方向。一个球状星团内的恒星差不多都是在同一时期形成的，它们的演化过程也大致相同。比较著名的如武仙座的球状星团，它由大约二百五十万颗恒星组成，离我们大约2.5万光年。
星团:
疏散星团
球状星团

当遥望星空时，横贯天际、蔚为壮观的银河总能
让人们欣然神往，思绪万千。仔细观察的话，我们也
能看出银河实际上是由许许多多颗星星所组成的。在
天文学中，我们把这种由几亿甚至上万亿颗恒星以及分布在它们之间的星际气体、宇宙尘埃等物质构成的，占据了更大空间的天体系统叫做“星系”。
我们的太阳就是银河系中普通的一颗恒星。 　　
星系
直径为8万光年,约是太阳直径的5300多亿倍
太阳系
银河系由大量恒星,气体及尘埃物质组成
银河系结构图
银河并不是宇宙中唯一的星系：通过各种
方法，人们已经观察到的星系已经有好几万个
了！不过，由于距离太遥远，它们看起来远不
如银河那么壮丽。借助望远镜，它们看起来还
只像朦胧的云雾。离咱们银河系最近的星系
——大麦哲伦星云和小麦哲伦星云，距离我们
银河系也有十几万光年。一般地，我们把除银
河以外的星系，统称为“河外星系”。
大麦哲伦星系（16万光年）
仙女座星系—2百万光年
观察到的最远的星系
--一百多亿光年
2、离地球最近的是 星系（16万光年），目前能观察到最远的的星系有 光年。
3、天体的分布非常松散，星系间的距离是 大小的几十到几百倍。
1、 是宇宙的基本组成部分，宇宙中约有1000亿个星系，银河系只是其中的一员。
星系
大麦哲伦
100多亿
星系
归纳：
4、宇宙中存在着各种各样的天体,按照它们的体积大小和质量大小,可以排列为 等不同的层次。
行星、恒星、星团、星系
二、宇宙的大尺度分布
当我们想知道宇宙在大尺度上的分布情况时,我们应该去观测星系还是恒星?
应该通过观测星系去了解宇宙在大尺度上的物质分布,因为宇宙在大尺度上的物质分布指的就是星系的分布.
宇宙大尺度结构结构图
109光年（即10亿光年）为单位
1、宇宙在大尺度上物质的分布是均匀的。
1、宇宙在大尺度上物质的分布是均匀的。
2、宇宙在大尺度上还是各向同性的
3、宇宙是无边的
宇宙学原理:
科学家把在大尺度上均匀各向同性
称为宇宙学原理.
火车靠近时候,鸣笛声变得尖细,而远离我们时候,鸣笛声变得低沉. ------------------多普勒效应现象
火车靠近时候,鸣笛声变得尖细还是低沉,远离的时候呢?
三、膨胀的宇宙
1. 鸣笛声变得尖细和低沉是什么决定的?
答:声音的尖细和低沉说明音调的高和低.

2.火车靠近时,鸣笛声变得尖细说明了什么?
火车远离时,鸣笛声变得低沉说明了什么?
答:火车靠近时,接收到的声波频率变高了(波长变短了);
火车远离时,接收到的声波频率变低了(波长变长了).
3.音调的高和低由什么决定的呢?
答:音调由频率决定的,频率越高音调越高;频率越低,音调越低.
　　站在铁道旁,当一列火车向我们开来时,听到的汽笛声会越来越高; 火车远去时,汽笛声又逐渐低下去。声音虽有高低,但汽笛声的频率没有变。这种现象是由奥地利科学家多普勒在1842年首先发现的, 物理学上叫多普勒效应。 　　
多普勒效应 :
阅读P5 小资料 多普勒效应
宇宙射线→
γ 射线→
紫外线→
可见光→
红外线→
无线电波
（频率从高到低）
X 射线→
红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫
太阳光谱
波长变长,频率变低
红外线
紫外线
-----------谱线红移
物体靠近时,接收到的波的频率变高,波长变短;
物体远离时,接收到的波的频率变低,波长变长.
--------------------------多普勒效应
观测到恒星的光波波长变长,频率变低.
结合谱线红移和多普勒效应,你得出了怎样的结论呢?
多普勒效应解释
河外星系的谱线红移,可以推断星系之间正在互相远离.
星系之间的相互
远离表明,随着时间的推移,星系与星系之间的距离会越来越大.

所以,我们可以推
断出宇宙正在------
活动：P6 体验没有中心的膨胀
如果某个点上有一只无知的细菌，看到所有的点离他而去，能说明它处在中心位置吗？
如果你是某个点上的聪明的细菌，当看到所有的点和你的距离变大时，你能得出什么结论？
那么根据你所学习到的新知识,能否判断出宇宙的中心在哪里呢?为什么?
宇宙是在不停的膨胀的.宇宙膨胀时，任何两个天体之间的距离加大，但是没有一个天体可认为是膨胀的中心。也就是说宇宙没有中心！
阅读：P7 美国天文学家－－哈勃（Edwin Powell Hubble)
讨论：哈勃的发现能让我们得出怎样的结论？
如果宇宙在膨胀，星系就好比在气球表面上的紅色标记。当气球膨胀时，两个星系远离对方的速度与它们之间的距离成正比。
发现1、所有的星系都在远离 我们而去。
发现2、星系离我们越远，运动的速度越快；
发现3、星系间的距离在不断地扩大
结论：膨胀的宇宙
1、河外星系的谱线红移，利用多
普勒效应，可推断星系间正在相互退
行远离。
2、宇宙的膨胀是没有中心的膨胀。
多普勒生于1803年，是萨而茨堡一名石匠的儿子。父母本来期望他子承父业，可是他自小体弱多病，无法当一名石匠。他们接受了一位数学教授的意见，让多普勒到维也纳理工学院学习数学。多普勒毕业后又回到萨而茨堡修读哲学课，然后再到维也纳大学学习高级数学、天文学和力学。
毕业后，多普勒留在维也纳大学当了四年教授助理，又当过工厂的会计员，然后到了布拉格一所技术中学任教，同时任布拉格理工学院的兼任讲师。繁重的教务和沉重的压力使多普勒的健康每況愈下，但他的科学成就使他闻名于世。1850年，他获得委任为维也纳大学物理学院的第一任院长，可是
他在三年后便辞世，年仅四十九岁。

欧洲天文学家小组借助于架设在智利的红外线天文望远镜观察到被宇宙尘埃层遮蔽的一个天体——Westerlund 1星团，其质量超过太阳10万倍，其延伸长度约为6光年 .
“斯皮策”太空望远镜利用红外线波段拍摄到正活跃形成着的新星，这些新星被称作圣诞树星团。
　　圣诞树星团位于离开地球约3000光年的麒麟星座，利用业余望远镜即可看到它。该星团之所以叫做圣诞树星团，是因为天文爱好者利用小型望远镜观看时它看上去像一个倒掛的圣诞树，树上装饰有各种颜色的节日小灯。
借助于“斯皮策”太空望远镜观察圣诞树星团证实，在发光尘埃团中确实正在开始形成几十颗新星，而在最近200万～300万年间那里已形成几百颗新星和行星系。
当我们提到宇宙空间时，我们往往会想到那里是一无所有的、黑暗寂静的真空。其实，这不完全对。恒星之间广阔无垠的空间也许是寂静的，但远不是真正的“真空”，而是存在着各种各样的物质。这些物质包括星际气体、尘埃和粒子流等，人们把它们叫做“星际物质”。 　　星际物质与天体的演化有着密切的联系。观测证实，星际气体主要由氢和氦两种元素构成，这跟恒星的成分是一样的。人们甚至猜想，恒星是由星际气体“凝结”而成的。星际尘埃是一些很小的固态物质，成分包括碳合物、氧化物等。 　　星际物质在宇宙空间的分布并不均匀。在引力作用下，某些地方的气体和尘埃可能相互吸引而密集起来，形成云雾状。人们形象地把它们叫做“星云”。按照形态，银河系中的星云可以分为弥漫星云、行星状星云等几种。
星云：
星
云
金牛座蟹状星云
巨蛇座位鹰嘴状星云
猎户座位马头星云
仙女座河外星系：
　星系的形状是多种多样的。我们可以粗略地划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系等五种来。
大麦哲伦星系(16万光年,最近)
仙女系星座(200万光年)
目前为止观测到的星系最远的
离地球有100多亿光年.
数十个星系组成的星系集团----------------星系群
几百个星系到几千个星系组成的星系集团-----星系团
大量星系团组成的星系集团------------------超星系团
太阳

八大行星

小行星

彗星

流星
太阳系
银河系
河外星系
宇宙
八大行星——水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星
哈雷彗星——绕日公转周期是76年。