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苏科版八年级下 第七章
第四节 宇宙探秘
星际穿越
宇宙是指人类目前探测范围所及的时间和空间的总称
宇宙有多大?
宇宙有限还是无限?
宇宙有没有中心?
我们生活的地球在宇宙中占有什么地位?
宇宙是怎么形成的?
宇宙如何变化?
宇宙的未来会是什么样子?
我们如何探索宇宙的奥秘?
宇宙到底有多大?人们能不能飞出地球去?
宇宙自古以来就是人类关注、困惑、探索的焦点。
1.古人富有想象的宇宙图景
(1)中国古代的 “盖天说”、“浑天说”
浑天如鸡子,天体圆如弹丸,地如鸡子中黄,孤居于内……
(2)古埃及的宇宙观
星星像是悬挂的油灯
(3)古印度的宇宙观
蛇上的花点就是天上的星星
2.从“地心说”到“日心说”
(1)托勒玫的“地心说”
地球位于宇宙中心,太阳和行星绕着地球在不同的球面上运动。
能解释日食、月食等许多天文现象,并且符合当时人们普遍认同的地球不动的观念,因此很容易被人们接受。
后来又被当时的教会所利用,成为禁锢人们思想的枷锁,一直流行了一千多年,严重地阻碍了科学前进的脚步。
“地心说”的宇宙图像
(2)哥白尼的“日心说”
太阳是宇宙的中心,地球和其他行星都绕着太阳旋转,月球是地球的一颗卫星,它绕着地球旋转。
哥白尼的“日心说”比托勒玫的模型简洁、和谐,能较好地解释当时的许多天文现象,根据哥白尼的学说,算出了各颗行星到太阳的距离,首次推算了宇宙大小的尺度。
伽利略发明了望远镜,通过观测支持了哥白尼的“日心说”。在思想上,“日心说”挣脱了当时教会的束缚,使自然科学的研究从欧洲中世纪的神学桎梏下解脱出来,从而使人类迎来了科学的春天。但哥白尼本人却终身受到教会的迫害。
哥白尼的“日心说”对各天体的位置作了安排,但没有告诉我们地球及其他行星为什么绕太阳旋转。
1687年,英国物理学家牛顿发现了万有引力,任何两个物体间都存在相互吸引的力,太阳就是靠巨大的引力,使各行星绕着它旋转。同年,牛顿发表了《自然哲学的数学原理》一书,为探索宇宙奠定了坚实的理论基础。
3.走进空间时代
1.太阳系:
地球是太阳系中的一员,
地球与太阳之间的距离是:1.5×108km;
太阳系的“八大行星”是:
水星、金星、地球 、火星、木星、
土星、天王星、海王星。
由“八大行星”、66颗卫星、2000多颗有正式命名或编号的小行星,以及数量可观的彗星以及其他星际物质,构成了太阳系。
二、浩瀚的宇宙
行星 行星直径
(相对地球) 距离太阳
(相对地球) 公转周期
(相对地球)
水 星 0.38 0.39 0.24
金 星 0.95 0.72 0.62
地 球 1 1 1
火 星 0.53 1.52 1.88
木 星 11.2 5.20 11.9
土 星 9.5 9.54 29.4
天王星 4.0 19.2 83.8
海王星 3.9 30.1 163.7
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
八大行星
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银河系
2.银河系:
银河系由数千亿颗恒星和大量星团、星云和星际气体和尘埃形成的巨大星系。
银河系的范围大约是:1.0×105l.y.(光年),
相当于9.46×1017km。
1l.y.(光年)=光速×1年=3×105km/s×365×24×3600s=9.46×1012km
太阳每隔2.3亿年绕银河系中心转一圈。
太阳系只是银河系中普通的一员。
比邻星
仙女座河外星系
比邻星:离太阳最近的恒星
与地球之间的距离40万亿km,出发以光速大约需要4.2年才能到达地球。
仙女座河外星系:离银河系最近的星系
从仙女座发出的光需要约250万年才能到达地球。
流星现象:太阳系中的一些固体小块闯入地球大气层时, 与大气层摩擦燃烧发光而划亮夜空的现象。
课外小知识
3.宇宙到底有多大?
宇宙是一个有层次的天体结构系统
总星系
银河系
河外星系
数千亿颗恒星系
太 阳 系
其他行星系统
地月系(卫星)
天体系统的层次
最高
最低
星云等
地球在太阳系的位置对地球上生命的存在有很大的影响,你觉得地球上什么条件适宜生命的存在呢?
1. 适宜的太阳光照和温度范围的原因:日地距离适中、地球的自转周期不长;
2. 恰到好处的大气厚度和大气成分:地球的体积和质量适中,能够吸引和保存大气;
3. 液态水:日地距离适中导致的地球温度范围适中,温度范围使得地球上的水呈液态。
随堂训练
宇宙中的天体
恒星
行星
卫星
星云
流星
彗星
黑洞
星际物质
人造天体
天体:宇宙间物质存在的形态.
三.宇宙起源
宇宙从何而来?
科学家猜想:
宇宙起源于130多亿年前的
一次大爆炸。
宇宙起源于一个“原始火球”,
……原始火球发生爆炸,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,温度降低,降到一定程度时,逐步形成超星系团,星系团乃至恒星和行星等。
宇宙大爆炸模型
科学研究表明:星系在远离我们。
星系相互远离,宇宙仍在膨胀
俄国著名的火箭先驱者齐奥尔科夫斯基曾经说过:“地球是人类的摇篮,但是你不能永远待在摇篮里。”
科学的发展,必将使人们实现星际航行,到其他天体上创建新的家园。也许,若干年后,我们会在宇宙深处,找到高等生命——人类的新朋友。
四、幻想与追求——探索宇宙
探索宇宙
肉眼
光学望远镜
射电望远镜
哈勃空间望远镜
500米口径球面射电望远镜(Five hundred meters Aperture Spherical Radio Telescope,简称FAST),已于2016年建成
中国天眼
1957-10-4 前苏联发射了第一颗人造地球卫星——“斯普特尼克一号”
1969-7-20 美国成功发射了“阿波罗”11号飞船,首次登月成功
NeilArmstrong
BuzzAldrin
MichaelCollins
1981-4 前苏联发射了多个空间站
国际空间站(International Space Station, ISS)(美国/ESA/日本/俄罗斯/加拿大,2000年-至今)
和平号空间站(Mir)(前苏联/俄罗斯,1986年-2000年)
天宫一号(Tiangong 1)(中国,2011年-2018年)
天宫二号(Tiangong 2)(中国,2016年-2019年)
空间探测器
1962年发射水手2号
1975年发射了2个海盗号火星探测器
1989旅行者2号飞抵海王星
1989年发射麦哲伦金星探测器
1992年“火星观察者号”
2001年 “奥德赛”火星探测器
2011年 “好奇号”火星探测器
2012年8月中旬, “旅行者1号”离开太阳系进入星际空间,35年共飞行178亿公里
运载火箭
到 20世纪80年代,苏联、美国、法国、日本、中国、英国、印度和欧洲空间局已研制成功20多种大、中、小运载能力的火箭。最小的仅重10.2吨,只能将1.48公斤重的人造卫星送入近地轨道;最大的重2900多吨,能将120多吨重的载荷送入近地轨道。
主要的运载火箭有“大力神”号运载火箭、“德尔塔”号运载火箭、“土星”号运载火箭、“东方”号运载火箭、“宇宙”号运载火箭、“阿里安”号运载火箭、 N号运载火箭、“长征”号运载火箭等。
由我国独立研制的“长征”系列运载火箭已形成4个系列17个型号的群体,是中国航天的主力运载工具。
航天飞机
截至到2020年1月15日,长征系列运载火箭已进行了325次发射,发射成功率达96%。
中国自1956年开始展开现代火箭的研制工作。1970年4月24日“长征一号”运载火箭诞生,首次发射“东方红一号”卫星成功。
中国现役火箭中,长征三号乙运载火箭地球同步转移轨道的运载能力达5.5吨,在研的长征五号运载火箭地球同步轨道运载能力约14吨、近地轨道运载能力约25吨,完全具备无人深空探测能力。
中国空间技术发展
1970-4-24 我国成功发射第一
颗人造地球卫星“东方红一号”
1975-11-26 发射“返回型遥感
卫星1号”成功,三天后回收成功
1981-9-20 我国成功实现“一
箭多星”的发射
1984-4-8 发射地球同步通信卫星成功
1992年,我国载人飞船正式列入国家计划进行研制,这项工程后来被定名为神舟号飞船载人航天工程。
2003年10月15日,我国成功发射第一艘载人飞船神舟五号,将航天员杨利伟送入太空。这次的成功发射标志着中国成为继前苏联(现由俄罗斯承继)和美国之后,第三个有能力独自将人送上太空的国家。
2011年9月29日中国第一个目标飞行器“天宫一号”发射成功。它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段。
“神舟”号飞船载人航天工程
神舟飞船是中国自行研制,具有完全自主知识产权,达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船。
1999年11月20日
中国第一艘无人试验飞船“神舟”
一号飞船在酒泉起飞。
2001-2002“神舟”二-四号无人飞船。
2003年10月15日“神舟”五号杨利伟。
2005年10月12日神舟六号费俊龙、聂海胜
2008年9月25日神舟七号翟志刚、刘伯明、景海鹏
2011年11月1日神舟八号
2012年6月16日神州九号景海鹏、刘旺、刘洋
2013年6月11日神舟十号聂海胜、张晓光、王亚平
2016年10月17日神舟十一号景海鹏、陈东(两天后19日与天宫二号交会对接)
空间站
天宫一号 2011年9月29日成功发射“天宫一号”空间实验室,重点突破空间交会对接技术。天宫一号由实验舱、资源舱构成,重8.5吨,使用寿命2年。天宫一号发射后两年内,中国将相继发射神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船,与天宫一号完成空间交会对接。
天宫二号 天宫二号主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。打造中国第一个真正意义上的空间实验室,发射时释放伴飞小卫星。未来货运飞船与“天宫二号”对接。
2016年中国发射"天宫二号"空间实验室,并发射“神舟十一号”载人飞船和"天舟一号"货运飞船,与"天宫二号"交会对接。
我国“嫦娥”探月工程
2004年启动月球探测工程
2007年10月 嫦娥一号
2012年12月 嫦娥二号
2013年12月2日嫦娥三号(搭载玉兔号月球车)
2018年12月8日嫦娥四号,着陆月球背面,载玉兔二号
2020年,计划发射嫦娥五号,并采样返回
未来5到10年,实现载人登月
中国深空探测
2011年,火星探测器“萤火一号”搭乘俄罗斯运载火箭升空,但未能按计划实现变轨
2012年,“嫦娥二号”在距地球700公里成功飞越“图塔蒂斯”小行星
2020年探测器抵达火星
2030年前后深空探测器可探测木星等火星以外的行星
2050年前后,载人飞行器从月球基地飞向更远的行星,具备载人登火星能力,深空探测器飞出太阳系
课堂练习
1.下列说法中正确的是( )
A.宇宙是个有层次的天体结构系统,地球是宇宙的中心
B.在天文学中,常用“光年”作为长度单位
C.太阳系是宇宙的中心,地球是太阳系中的一颗行星
D.宇宙的大小是一定的,随着科技的进步,人类终将到达宇宙的边缘
B
2.宇宙是由大量不同层次的星系构成的。请将太阳系、地月系、宇宙、银河系按从小到大的顺序排列?
3.宇宙大爆炸理论认为,宇宙起始于一个“原始火球”,原始火球发生了一次___________,导致宇宙空间处处膨胀,温度则_______(上升/下降/不变),到一定程度时,逐步形成了超星系团、星系团、星系乃至_______和行星等.
4.银河系中有众多像太阳这样的恒星.除太阳以外,距地球最近的恒星是半人马座的比邻星,它与地球的距离大约是4×1013 km.试计算比邻星距地球为_______l.y.
课堂练习
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