西南交通大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 物质世界的结构层次 第三节 宇宙

大学物理 第三节宇宙 目标:了解宇观层次的物质结构 了解宇宙的起源 、几个概念 1.宇宙—时间和空间联合 构成的统一整体 近代物理观点:物质和它的运动 是统一的客观实在(空间广延、时间广延) 既不可能有脱离物质的运动,也不可能有脱离运动的物质。 而时间和空间也只能凭借物质及其运动的存在才能体现。 观测宇宙—人们用肉眼或仪器观测到的整个宇宙空间 及其各类天体的总称。(哈勃半径:150亿光年) 第2页共29页

大学物理 第2页 共29页 第三节 宇宙 一、几个概念 1.宇宙——时间和空间联合 构成的统一整体 目标：了解宇观层次的物质结构 了解宇宙的起源 近代物理观点：物质和它的运动 是统一的客观实在（空间广延、时间广延） 既不可能有脱离物质的运动，也不可能有脱离运动的物质。 而时间和空间也只能凭借物质及其运动的存在才能体现。 观测宇宙——人们用肉眼或仪器观测到的整个宇宙空间 及其各类天体的总称。（哈勃半径：150亿光年）

大学物理 宇宙—哲学意义上的概念 观测宇宙—天文学研究的对象 2天体宇宙间一切物质集团的总称 天空中的浮云、大气,山川、河流—气象现象 人造卫星,宇宙火箭等—人造天体 3光年光传播一年所经过的距离 1光年=1013km(3×108×365×24×3600 光1秒钟可以绕地球运行7圈,光从太阳传到地球只需 要约8min。 意义:>表征天体间的空间距离 表征携带信息的时间历史 哈勃半径150亿光年从空间上得到了150亿光年尺 度的横断面,时间上追溯到了150亿年前宇宙的历史。 第3页共29页

大学物理 第3页 共29页 宇宙 —— 哲学意义上的概念 观测宇宙 —— 天文学研究的对象 2.天体——宇宙间一切物质集团的总称 天空中的浮云、大气，山川、河流——气象现象 人造卫星，宇宙火箭等——人造天体 3.光年——光传播一年所经过的距离 1光年=1013km（3108 365 24 3600） 光1秒钟可以绕地球运行7圈，光从太阳传到地球只需 要约8min。 意义：➢ 表征天体间的空间距离 ➢ 表征携带信息的时间历史 哈勃半径150亿光年——从空间上得到了150 亿光年尺 度的横断面，时间上追溯到了150亿年前宇宙的历史

大学物理 二、宇宙的一般图景 天体的层次 人类对宇宙的认识由近到远,由现在到过去逐渐展开 星球 太阳系 恒星系 (银河系) 富”星系团 河外星系 星球:有自身内部结构和特性,包括恒星、行星、卫 星、彗星、流星等。 行星:绕恒星运动的近似球形天体,本身不发光。 地球:本星系群—银河系—太阳系—一颗行星 第4页共29页

大学物理 第4页 共29页 二、宇宙的一般图景 1. 天体的层次 人类对宇宙的认识由近到远，由现在到过去逐渐展开 星球 “富”星系团 河外星系 太阳系 恒星系 (银河系) 星球：有自身内部结构和特性，包括恒星、行星、卫 星、彗星、流星等。 行星：绕恒星运动的近似球形天体，本身不发光。 地球：本星系群 —— 银河系 —— 太阳系—— 一颗行星

大学物理 各种天体的层次 天体层次行星恒星星际云星团星系宇宙 (地球)(太阳)(平均)(球状) 半径/pc10-10108101010410 平均距离/pc1051=10103106 质量M日101 103 1056101l102l 平均密度5515 1023102l10231030 /(g/cm3) 中心温度/K104107102- pc为秒差距1pc=3261633年=3085678×1016m 第5页共29页

大学物理 第5页 共29页 各种天体的层次 天体层次 行星 恒星 星际云 星团 星系 宇宙 (地球) (太阳) (平均) (球状) 半径/pc 10-10 10-8 10 10 104 1010 平均距离/pc 10-5 1 10 103 106 ⎯ 质量/M日 10-6 1 103 106 1011 1021 平均密度 5.515 1 10-23 10-21 10-23 10-30 /(g/cm3 ) 中心温度/K 104 107 102 ⎯ ⎯ ⎯ pc为秒差距 1pc = 3.261633光年=3.0856781016 m

(1)太阳系—以太阳为中心,以及由它的引力支大学物理 配而绕它运动的天体所构成的系统 王 海王星 天王星 火 含有九大行星 九星连珠:由于各行星绕太 金星 300多个小行星,阳运动的轨道大小、速度各 水星 66个天然卫星,不相同,它们很难聚集在以 为数众多的彗星、太阳为中心的扇形区域内。 流星、星际物质、这是82年出现的九星连珠 现象 人造天体 第6页共29页

大学物理 第6页 共29页 (1) 太阳系 —— 以太阳为中心，以及由它的引力支 配而绕它运动的天体所构成的系统。 含有九大行星， 3000多个小行星， 66 个天然卫星， 为数众多的彗星、 流星、星际物质、 人造天体。 九星连珠：由于各行星绕太 阳运动的轨道大小、速度各 不相同，它们很难聚集在以 太阳为中心的扇形区域内。 这是1982年出现的九星连珠 现象

大学物理 太阳:银河系中一颗普通恒星 直径约15×10年,表面温度6000K中心温 度15×107K质量相当于333万个地球。 日冕 色球 光球 对流区 产能核心 输 能 区 第7页共29页

大学物理 第7页 共29页 太阳: 银河系中一颗普通恒星 直径约1.510-7光年，表面温度6000K,中心温 度1.5107K, 质量相当于33.3万个地球

大学物理 地球:一颗大行星,年龄约40~50亿年 人类起源: 100万年 中华文明史: 5000年以上 333八 地球的内部结构 半径:平均6370km 外衣:地壳(平均厚度33km) 中间层:地幔(平均厚度2800多km) 核心:地核(内核、外核) 第8页共29页

大学物理 第8页 共29页 地球: 一颗大行星, 年龄约40 ~ 50 亿年 人类起源： ~100万年 中华文明史： 5000年以上 地球的内部结构 半径：平均6370km 外衣：地壳（平均厚度33km） 中间层：地幔(平均厚度2800多km) 核心：地核（内核、外核）

大学物理 月球:围绕地球运行的惟一颗卫星 M M ★ 月 81 地 ★ R日≈0.27R 地 第9页共29页

大学物理 第9页 共29页 月球: 围绕地球运行的惟一颗卫星 月 地 月 地 R R M M 0.27 81 1  

大学物理 彗星:围绕太阳运行或行经太阳附近的云雾状 天体,由慧核、慧发、慧尾组成。 近日点 太阳 +0 地球的轨道 核普发尾。到 远日点 第10页共29页

大学物理 第10页共29页 彗星: 围绕太阳运行或行经太阳附近的云雾状 天体，由慧核、慧发、慧尾组成

大学物理 陨石:流星体进入地球的大气 层中一般都能完全燃烧 气化,只有较大的流星 体燃烧不完,可以陨落 到地面上而被称为陨星。 90%为硅酸盐矿物的石 陨星称为陨石。一二二火星 吉林1号陨石是目前世界 上最大的陨石,重1770kg 于1976年3月8日陨落在吉 吉林1号陨石 林省内。 第11页共29页

大学物理 第11页共29页 陨石: 流星体进入地球的大气 层中一般都能完全燃烧 气化，只有较大的流星 体燃烧不完，可以陨落 到地面上而被称为陨星。 90%为硅酸盐矿物的石 陨星称为陨石。 吉林1号陨石是目前世界 上最大的陨石，重1770kg。 于1976年3月8日陨落在吉 林省内