长江大学：《趣味地球化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三讲 天外来客与太阳系的组成

第三讲天外来客与 太阳系的组成

第三讲 天外来客与 太阳系的组成

·太阳系的形成与化学组成 太阳系的组成 太阳系由太阳、行星、行星物体(宇宙尘、彗星、小 行星)和卫星组成,其中太阳的质量占太阳系总质量 的998%,其他成员的总和仅为02% Sun Earth Jupiter Pluto 水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星 2/65 23:35

太阳系的形成与化学组成 2/65 一、 太阳系的组成 ➢ 太阳系由太阳、行星、行星物体(宇宙尘、彗星、小 行星)和卫星组成，其中太阳的质量占太阳系总质量 的99.8％，其他成员的总和仅为0.2％。 水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星

·太阳系的形成与化学组成 太阳系化学组成的研究方法 获取宇宙元素丰度的途径有 ①直接采样分析,如直接测定地壳岩石、各类陨石 和月球岩石的样品 ②光谱分析,如对太阳光谱进行定性和定量测定; ③由物质的物理性质与成分的对应关系来进行推算; ④利用宇宙飞行器对邻近地球的星体进行观察,直 接测定或取样分析; ⑤分析测定气体星云和星际间物质; ⑥分析研究宇宙射线 3/65 23:35

太阳系的形成与化学组成 3/65 二、太阳系化学组成的研究方法 获取宇宙元素丰度的途径有： ①直接采样分析，如直接测定地壳岩石、各类陨石 和月球岩石的样品； ②光谱分析，如对太阳光谱进行定性和定量测定； ③由物质的物理性质与成分的对应关系来进行推算; ④利用宇宙飞行器对邻近地球的星体进行观察，直 接测定或取样分析； ⑤分析测定气体星云和星际间物质； ⑥分析研究宇宙射线

太阳系的形成与化学组成 三、太阳的化学组成 太阳是炽热气态物质构成的球体,直径为 1,391,000km,质量为1983×103g,相当于地球 质量的33万倍。 太阳的平均密度为141g/cm3,表面温度达 6000K。太阳上存在着热核反应 太阳外表的稀薄大气层,称为日冕( Corona),由 等离子体构成。这种等离子体以每秒几百公里 的速度向四周扩散,形成的粒子流称为太阳风。 4/65 23:35

太阳系的形成与化学组成 4/65 ➢ 太阳是炽热气态物质构成的球体 ， 直径 为 1,391,000 km，质量为1.983×1033g，相当于地球 质量的33万倍。 ➢ 太阳的平均密度为1 . 41 g／cm3 ，表面温度达 6000°K。太阳上存在着热核反应。 ➢ 太阳外表的稀薄大气层，称为日冕(Corona)，由 等离子体构成。这种等离子体以每秒几百公里 的速度向四周扩散，形成的粒子流称为太阳风。 三、太阳的化学组成

太阳系的形成与化学组成 三、太阳的化学组成 由于太阳具有异常的高温,其中的物质具有通过 热运动强烈均匀化的条件,因而推断太阳大气圈 的化学成分可能与太阳中心的成分差异不大。 太阳表面极高的温度,使各种元素的原子都处于 激发状态,不断辐射出各自的特征光谱。太阳光 谱的谱线数和谱线的波长主要取决于太阳表层中 的元素,而谱线的亮度取决于素的相对丰度、 温度、压力和其他条件。 5/65 23:35

太阳系的形成与化学组成 5/65 ➢由于太阳具有异常的高温，其中的物质具有通过 热运动强烈均匀化的条件，因而推断太阳大气圈 的化学成分可能与太阳中心的成分差异不大。 ➢太阳表面极高的温度，使各种元素的原子都处于 激发状态，不断辐射出各自的特征光谱。太阳光 谱的谱线数和谱线的波长主要取决于太阳表层中 的元素，而谱线的亮度取决于:元素的相对丰度、 温度、压力和其他条件。 三、太阳的化学组成

太阳系的形成与化学组成 三、太阳的化学组成 在温度和压力恒定的条件下,谱线的亮度与元素的 丰度成正比。 因此,通过测定太阳光谱中不同浪长谱线的强度, 就可以得到太阳中相应元素的丰度。 人们在太阳中已发现了85种元素。多数人认为还 有些元素在太阳表层中的丰度过低,现有的光谱分 析技术还不能检出它们。 太阳表层的元素丰度通常表示为相对于106个硅原 子的各元素的原子数。选择硅作为标准是因为硅在 太阳表面分布广、含量稳定且挥发性叉小 6/65 23:35

太阳系的形成与化学组成 6/65 ➢ 在温度和压力恒定的条件下，谱线的亮度与元素的 丰度成正比。 ➢ 因此，通过测定太阳光谱中不同波长谱线的强度， 就可以得到太阳中相应元素的丰度。 ➢ 人们在太阳中已发现了85种元素。多数人认为还 有些元素在太阳表层中的丰度过低，现有的光谱分 析技术还不能检出它们。 ➢ 太阳表层的元素丰度通常表示为相对于106个硅原 子的各元素的原子数。选择硅作为标准是因为硅在 太阳表面分布广、含量稳定且挥发性又小。 三、太阳的化学组成

·太阳系的形成与化学组成 四、太阳系元素的丰度 1.太阳系元素的丰度也称宇宙丰度。 戈尔德斯密特(1937)根据陨石、太阳和行星化学 组成的对比,首次计算出元素的太阳系丰度。其 中,H、He和其他挥发组分主要依据太阳光谱分 析获得,非挥发性元素主要以陨石化学为依据。 此后,卡麦隆(1959)、休斯和尤里等都进行了此 项研究。最新的数据是 Anders等于1989年发表的。 7/65 己3:3559

太阳系的形成与化学组成 7/65 四、太阳系元素的丰度 1. 太阳系元素的丰度也称宇宙丰度。 ➢戈尔德斯密特(1937)根据陨石、太阳和行星化学 组成的对比，首次计算出元素的太阳系丰度。其 中，H、He和其他挥发组分主要依据太阳光谱分 析获得，非挥发性元素主要以陨石化学为依据。 ➢此后，卡麦隆(1959)、休斯和尤里等都进行了此 项研究。最新的数据是Anders等于1989年发表的

太阳系的形成与化学组成 10 996e He 由此可见,H和He是太阳 上含量最高的两个元素 7 元素的宇宙丰度特征 6 5 4 B b 0 Nb Au I/EU TLHO Tb Lu 05101520253035404550556065707580 原子序数 宇宙相对丰度ⅴs原子序数曲线图 8/65 23:35

太阳系的形成与化学组成 8/65元素的宇宙丰度特征 由此可见， H 和He是太阳 上含量最高的两个元素 H He

·太阳系的形成与化学组成 2.元素的宇宙丰度特征 1)在所有元素中H,He占绝对优势,H占90%,He占 8′ 2)太阳系元素的丰度随着原子序数(Z)的增大而 减少,曲线开始下降很陡,以后逐渐变缓。在原 子序数大于45的重元素范围内,丰度曲线近于水 平,丰度值几乎不变。 3)偶序数元素的丰度大于相邻奇序数元素的丰度 这一规律称之为 Oddo-Harkins(奥多哈金斯) 法则,也称偶数规则。 9/65 23:35

太阳系的形成与化学组成 9/65 1) 在所有元素中H, He占绝对优势, H占90%, He占 8% 。 2）太阳系元素的丰度随着原子序数（Z）的增大而 减少，曲线开始下降很陡，以后逐渐变缓。在原 子序数大于45的重元素范围内，丰度曲线近于水 平，丰度值几乎不变。 3）偶序数元素的丰度大于相邻奇序数元素的丰度， 这一规律称之为Oddo-Harkins（奥多-哈金斯） 法则，也称偶数规则。 2. 元素的宇宙丰度特征

·太阳系的形成与化学组成 2.元素的宇宙丰度特征 偶数规律在核素(ZN)丰度上亦体现出来 偶(Z)偶(P)>偶奇≈奇偶奇奇。 按质子数(z)和中子数(N)可分为四种类型: 类型 例质子/中子种数 (1)偶偶型 0O168/8 166 (2)偶-奇型 Be 4/5 55 (3)奇偶型 3 47 (4)奇奇型 B 5/5 5 0/65 23:35

太阳系的形成与化学组成 10/65 2. 元素的宇宙丰度特征 按质子数（Z）和中子数（N）可分为四种类型： 类型 例 质子/中子 种数 (1) 偶-偶型 8O16 8/8 166 (2) 偶-奇型 4Be9 4/5 55 (3) 奇-偶型 3Li7 3/4 47 (4)奇-奇型 5B10 5/5 5 偶数规律在核素（Z.N）丰度上亦体现出来： 偶（Z）偶（P）>偶奇  奇偶>奇奇