第五章 演示文稿

《科學與技術》

第五章

現(xiàn)代宇宙學、地球科學與空間技術

學習目標

1.了解：宇宙大爆炸理論的依據(jù)；星系、恒星、太陽系的演化；地球圈層的形成；空間技術的發(fā)展。2.理解：宇宙大爆炸理論的基本觀點；星系、恒星、太陽系的特征；板塊構造的基本觀點；空間技術的特點和類型、空間技術的應用。3.掌握地球圈層的特征。4.STS：領悟人類宇宙觀的演變與哲學、宗教之間的關聯(lián)。

一、宇宙和宇宙的結(jié)構

1、什么是宇宙？

從定義上講，宇宙是天地萬物，是廣漠空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質(zhì)的總稱。2、宇宙的總體結(jié)構

宇宙是由形形色色的天體和彌漫物質(zhì)組成的，宇宙中最主要的天體是恒星和星云，太陽就是恒星。

恒星又由圍繞它旋轉(zhuǎn)的行星以及彗星等天體組成了次一級天體系統(tǒng)，例如太陽系。行星往往有衛(wèi)星環(huán)繞，例如地球就有月球環(huán)繞旋轉(zhuǎn)，組成地月系。

因此，宇宙是有序存在的，地月系、太陽系、銀河系、總星系就是宇宙中不同層次的天體系統(tǒng)。二、人類對宇宙的認識

人類對宇宙的認識是不斷發(fā)展的，是隨著科學技術的發(fā)展而不斷前進的，永無止境。

在人類的早期，生產(chǎn)力水平低下，科學技術極不發(fā)達，因此對宇宙的認識十分幼稚，但充滿著想象。世界上的各文明古國都有關于天地起源和結(jié)構的種種傳說。各民族都把自己生活的地方當作天地的中央，并各自獨立地產(chǎn)生了關于宇宙結(jié)構的地心學說。隨著近代科學的進步，人類對宇宙的認識有了轉(zhuǎn)變。

16世紀中葉，波蘭天文學家哥白尼提出“日心說”，創(chuàng)立了日心宇宙體系，伽利略發(fā)明了天文望遠鏡，他的觀察和發(fā)現(xiàn)支持了日心說。17~18世紀，牛頓提出了萬有引力定律和牛頓三定律，創(chuàng)立了天體力學，以力學方法研究宇宙學。20世紀初德國物理學家愛因斯坦發(fā)表了“廣義相對論”，并率先運用這一理論考察了宇宙整體的運動特征和可能的演化方式，從理論上開創(chuàng)了現(xiàn)代宇宙學。

三、宇宙大爆炸理論

人類對于宇宙的認識是隨著人類文明的進步和科學技術的發(fā)展而逐步加深的，并開始科學地探討宇宙的起源，20世紀初期，科學家提出了“宇宙大爆炸理論”。

大爆炸理論的主要觀點是：我們的宇宙有開端，是由大約150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。宇宙從密到稀、從熱到冷、不斷膨脹，形成了我們的宇宙。最初那次爆發(fā)就被稱為宇宙大爆炸，這一關于宇宙起源的理論就被稱為“宇宙大爆炸理論”。四、恒星和星系

1、恒星的特征

組成宇宙最主要的天體恒星和它們的巨大集合體星系。

夜晚星空所見的絕大多數(shù)是恒星。恒星是指由熾熱氣態(tài)物質(zhì)組成，能自行發(fā)熱發(fā)光的球形或接近球形的天體。

關于恒星的特征強調(diào)幾點：恒星發(fā)光的能力，恒星的壽命，恒星的分布，星空的劃分：

2、恒星的形成、演化和歸宿

在從星際彌漫物質(zhì)到恒星的演化鏈上，恒星的形成是關鍵環(huán)節(jié)。恒星的起源和演化，長久以來一直是天文學中最基本、也最令人感興趣的問題，也是解決得最好的問題之一，20世紀60年代確立了恒星是從星際分子云中形成的這一重大現(xiàn)代學說，是恒星形成研究的主要成就。而成為20世紀自然科學的重要成就。根據(jù)這一學說，恒星是從太空中的星際氣體和塵埃中誕生的，恒星有形成、發(fā)展、死亡和再生的過程。

3、星系和銀河系

無數(shù)恒星組成了星系。星系又可稱恒星系，星系是由千百億顆恒星以及分布在它們之間的星際氣體、宇宙塵埃等物質(zhì)構成的、占據(jù)了成千上萬光年空間距離的天體系統(tǒng)。

銀河系是一個中型恒星系，直徑約為10萬光年，大約包含1000~2000億顆恒星。銀河系的形態(tài)如同鐵餅狀的圓盤體，中部較厚而四周較薄。它有三個主要組成部分：銀盤、銀核和暈輪。[

五、太陽系與太陽

太陽是恒星的典型代表。太陽系是由受太陽引力約束的天體組成的系統(tǒng)。

1、太陽系的特征

1）太陽是中心天體。

2）太陽系有九大行星。

3）九大行星繞日運動都遵循著一定的規(guī)律。

2、太陽的特征和結(jié)構

太陽是距離地球最近的恒星，是唯一可以詳細研究表面結(jié)構的恒星；

太陽是一顆自己能發(fā)光發(fā)熱的氣體星球，不但輻射可見光，還不斷輻射著其它波長的電磁波，還發(fā)散一種低密度的粒子流形成太陽風，影響著地球和其它行星；

太陽的大氣層是從地球上能直接觀測到的部分。太陽大氣共分三層，自外向里依次是日冕、色球和光球。

六、地球的圈層結(jié)構

1、圈層結(jié)構的含義和組成

什么是圈層結(jié)構？圈層結(jié)構是指地球從核心到外部由不同的圈層構成，每個圈層都有各自的物質(zhì)成分、物質(zhì)運動特點和物理化學等性質(zhì)，厚度也各不相同。但都以地心為共同的球心，這些圈層又被稱為同心圈層，地球具有的這樣的結(jié)構就被稱為圈層結(jié)構。

再來認識圈層的組成。以固體的地球表面為界，整個地球主要劃分為外部圈層和內(nèi)部圈層兩大部分，即外三圈和內(nèi)三圈。

外三圈指地球外部離地表平均800千米以內(nèi)的圈層，包括大氣圈、水圈和生物圈。

內(nèi)三圈指固體地球內(nèi)部的主要分層，由地表到地心依次分為地殼、地幔、地核；其中地殼及地幔頂部是由堅硬的巖石所組成的，又稱為巖石圈。2、地球的外部圈層

大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層，存在于整個地球外層。

水圈是指連續(xù)包圍地球表面的水層，包括海洋、江河、湖泊、沼澤、冰川和地下水等。

生物圈是太陽系所有行星中僅在地球上存在的一個獨特圈層。生物圈是指地球表層生物有機體及其生存環(huán)境的總稱，是一個有生命的特殊圈層。

3、地球的內(nèi)部圈層

地殼地殼是從地表到莫霍面的圈層，是地球表面的一層薄殼。

地幔地幔是從莫霍面到古登堡面之間的的圈層，介于地殼和地核之間。

地核地核指古登堡界面以下直至地心的地球核心部分，半徑約3400千米，質(zhì)量和體積分別為全球的31．5％和16％，密度極高。

4、地球圈層的形成

從46億年前原始地球誕生之時起，也就開始了地球圈層形成的發(fā)展演變的過程。

（1）地球內(nèi)部圈層的形成和演變

（2）大氣圈和水圈的形成和演變

（3）生物圈的形成和演變

七、板塊構造理論

地球自從形成以來在地表和內(nèi)部進行著永不停息的運動變化，地球表面形態(tài)特征正是地球的內(nèi)外力綜合作用的結(jié)果，其中內(nèi)力是形成地球表面差異的重要原因。探討地殼運動的產(chǎn)生原因，需要用大地構造理論加以解釋。板塊構造說是20世紀60年代提出的一種新的全球構造學說。

板塊構造說的理論是在大陸漂移學說、海底擴張學說的基礎上發(fā)展起的。

1、大陸漂移學說

大陸漂移學說以著名的德國科學家魏格納為代表，1915年他出版了《大陸和海洋的起源》一書，較完整地提出了大陸漂移學說。

2、海底擴張學說

1960～1962年，美國地質(zhì)學家赫斯和迪茨提出了“海底擴張說”，這個學說以地幔對流說為基礎，認為地球內(nèi)部的地幔物質(zhì)在大洋中部上涌，向兩邊溢流，并推開舊有的洋底物質(zhì)，逐漸向兩側(cè)對稱地擴張，形成新的洋底。

3、板塊構造學說

20世紀60年代以來，勒皮雄等人把大陸漂移和海底擴張的概念發(fā)展成為著名的“板塊構造說”。

板塊構造學說的基本觀點是：

（1）巖石圈板塊是在軟流圈上滑動的

（2）地球的巖石圈劃分為許多板塊

（3）地球板塊之間在相互運動

（4）板塊作用的驅(qū)動力是地幔對流作用

4、大陸板塊的運動過程

八、空間技術

1、空間技術的特點及其類型

空間技術就是探索、開發(fā)和利用宇宙空間的技術，又被稱為太空技術和航天技術。目的是利用空間飛行器作為手段來研究發(fā)生在空間的物理、化學和生命等自然現(xiàn)象。

2、空間技術的應用

衛(wèi)星通信、廣播

衛(wèi)星導航定位

資源調(diào)查和測繪

氣象與災害預報

軍事應用3、我國的空間活動

我國在20世紀50年代末開始發(fā)展空間技術，在過去的30年中已取得了杰出的成就，進入21世紀后將持續(xù)快速發(fā)展。1970年4月24日我國首次將“東方紅一號”衛(wèi)星送入太空。2003年10月15日，我國自行研制的“神舟”五號載人飛船成功發(fā)射，將我國航天員楊利偉送入太空，環(huán)繞地球14圈，在太空遨游了21小時后安全返回，成為世界上第三個掌握載人航天技術的國家。我國空間技術綜合水平在國際上名列前5位。

（1）運載火箭

（2）衛(wèi)星和衛(wèi)星應用

（3）載人航天

（4）開展探月工程

學習小結(jié)

一、宇宙的起源與未來

自古以來，人類從未停止過對宇宙奧秘的思考和探索。茫茫宇宙是由什么組成的？宇宙空間究竟有多大，有沒有起始和終結(jié)的一刻？認識宇宙、理解宇宙是人類的最終愿望。

(一)宇宙和宇宙的結(jié)構

1.宇宙

2.宇宙的總體結(jié)構

（二）人類對宇宙的認識

人類對宇宙的認識是不斷發(fā)展的，是隨著科學技術的發(fā)展而不斷前進的，永無止境。

1.“日心說”

2.宇宙大爆炸理論

（三）恒星和星系

1.恒星的特征

2.恒星的形成、演化和歸宿

3.星系和銀河系

（四）太陽系與太陽

太陽是恒星的典型代表。太陽系是由受太陽引力約束的天體組成的系統(tǒng)。

1、太陽系的特征

2、太陽的特征和結(jié)構

二、地球的結(jié)構

（一）地球的圈層結(jié)構

1.圈層結(jié)構的含義和組成

2.地球的外部圈層

3.地球的內(nèi)部圈層

4.地球圈層的形成

（二）板塊構造理論

板塊構造說的理論是在大陸漂移學說、海底擴張學說的基礎上發(fā)展起的。

1.大陸漂移學說

2.海底擴張學說

3.板塊構造學說

三、空間技術的發(fā)展

1.空間技術的特點及其類型

2.空間技術的應用

3.我國的空間活動

思考練習一、填空題

1．宇宙中最主要天體類型是-----和-------。

2.宇宙的年齡大約在------億年。

二、選擇題

1.地球的外部圈層結(jié)構是大氣圈、水圈和()

A．地質(zhì)圈B．微生物圈C．生物圈D．礦物圈

2.板塊構造說的理論是在大陸漂移學說和()學說的基礎上發(fā)展起的。

A．海洋擴張B．大陸擴張C．海底擴張D．大氣擴張

3.支持宇宙大爆炸理論的依據(jù)有()、微波背景輻射、宇宙元素的豐度、宇宙的年齡等等。

A．星系紅移B．星系蘭移C．星系黃移D．星系綠移

4.板塊構造說的理論是在大陸漂移學說和()學說的基礎上發(fā)展起的。

A．太陽B．大氣C．宇宙D．地球三、名詞解釋

1.星系

2.恒星

3.地球外部圈層結(jié)構

四、簡答題

1.簡述大爆炸理論的主要觀點。

2.簡述宇宙大爆炸的過程。

參考資料

參考書籍

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史蒂芬.霍金：時間簡史，湖南科學技術出版社，2002。

蓋保民：地球演化（第一卷），中國科學技術出版社，1991。

金祖孟：地球概論（第三版），高等教育出版社，1994。

劉本培等：地球科學導論，高等教育出版社，2000。

丁登山：自然地理學基礎，高等教育出版社，1988。

白順良等：地質(zhì)歷史與板塊構造，地質(zhì)出版社，1984。

張民生：自然科學基礎，高等教育出版社，1997。

宗占國：現(xiàn)代科學技術導論，高等教育出版社，1998。

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王慶躍：挑戰(zhàn)太空——航天技術，珠海出版社，2002。

閔桂榮，空間技術的成就與展望，中國公眾科技網(wǎng)，2001。

摘自《北京市領