天體與地球前言.ppt

1、1,歡迎選修 天 體 與 地 球,gx02610601,地球科學(xué)學(xué)院 張梅生,2,一、課程的內(nèi)容、性質(zhì)及意義 1. 課程內(nèi)容 2. 課程性質(zhì) 3. 學(xué)習(xí)意義 二、人類認(rèn)識宇宙、天體的歷史,前 言,3,一、課程的內(nèi)容、性質(zhì)及意義 1. 課程內(nèi)容 宇宙天體科學(xué): 第一章 宇宙 第二章 星系與銀河系 第三章 恒星 第四章 太陽系 地球科學(xué): 第五章 地球 第六章 地球的演化歷史 系統(tǒng)介紹當(dāng)代天文科學(xué)、宇宙科學(xué)、地球科學(xué)的基本知識和最新成就。,4,2.課程性質(zhì) 普通高?？茖W(xué)素質(zhì)教育公共選修課程 公共基礎(chǔ)課程 3學(xué)習(xí)意義 （1）全面了解客觀物質(zhì)世界的起源 和演化歷史; （2）深刻認(rèn)識人類社會存在的地球

2、背景、宇宙背景; （3）樹立科學(xué)的宇宙觀、世界觀、 地球觀。,5,仙女座大星系,仰望星空-溫家寶 我仰望星空，它是那樣遼闊而深邃: 那無窮的真理，讓我苦苦地求索、追隨。 我仰望星空，它是那樣莊嚴(yán)而圣潔: 那凜然的正義，讓我充滿熱愛、感到敬畏。 我仰望星空，它是那樣自由而寧靜: 那博大的胸懷，讓我的心靈棲息、依偎。 我仰望星空，它是那樣壯麗而光輝: 那永恒的熾熱，讓我心中燃起希望的烈焰、響起春雷。,6,世界上只有兩件東西能夠深深的震撼 人們的心靈： 一件是我們心中崇高的道德準(zhǔn)則； 另一件是我們頭頂上燦爛的星空。 伊曼努爾康德,7,科學(xué) 辭海：關(guān)于自然、社會和思維的知識體系。是 實踐經(jīng)驗的結(jié)晶。每

3、一門科學(xué)通常都只是研究客觀世界 發(fā)展過程的某一個階段或者某一種運動形式。 科學(xué)的任務(wù)是揭示事物發(fā)展的客觀規(guī)律，探求客觀 真理，作為人們改造世界的指南。 新華字典：反映自然、社會、思維的客觀規(guī)律 的分科的知識體系。 迷信 辭海：指相信星占、卜筮、風(fēng)水、命相和鬼神 等；也指盲目地信仰和崇拜。 新華字典：盲目地信仰和崇拜。特指信仰神仙 鬼怪等。,8,二、人類認(rèn)識宇宙、天體的歷史 （一）古代天文學(xué)（3 Ma 公元5世紀(jì)） 1古埃及 據(jù)天狼星偕日升預(yù)報尼羅河 水的泛濫周期, 創(chuàng)立太陽歷法（公元前27 世紀(jì)） 2中國的月球歷法（公元前22世紀(jì)） 3英國索爾茲伯里 斯通罕克天文巨石 陣（公元前20世紀(jì)）,9

4、,10,英國索爾茲伯里 斯通罕克天文巨石陣 Stonehenge,11,12,古代黃道十二星座,13,瑪雅天文臺,14,4古希臘畢達哥拉斯提出地球“球形” （公元前6世紀(jì)） 5古亞歷山大學(xué)派埃拉托色尼斯測量 地球的周長（公元前2世紀(jì)） 6地心體系的建立 古亞歷山大 托勒密地心說（公元2世紀(jì)） 中國 蓋天說（西周-7世紀(jì)）、渾天說 （東漢張衡渾天儀）,15,埃拉托色尼斯測量 地球周界的方法 在夏至日當(dāng)太陽經(jīng)過塞恩 城(s)的天頂直射井底的時 候,太陽在亞力山大城(A) 中天.這時它的天頂距(Z) 等于這兩個城市的緯度之 差,與這角度差相當(dāng)?shù)木€距 離是AS,因此我們可以求 得地球的周界之長.,16

5、,托勒密的地心系,17,18,（二）經(jīng)典天文學(xué)（16世紀(jì)-18世紀(jì)） 1經(jīng)典天文學(xué)誕生階段（16世紀(jì)-17世紀(jì)） 日心體系的建立 哥白尼 1543 天體運行論 -行星天文學(xué)創(chuàng)始人 布魯諾 1584 論無限宇宙和世界 開普勒 根據(jù)第谷的科學(xué)觀測,提出行星運 動三定律: 1609 新天文學(xué) 軌道定律、面積定律 1619 宇宙和諧論 周期、距離定律 公轉(zhuǎn)周期2=軌道長軸半徑3,19,哥白尼的日心系,20,早期天文望遠(yuǎn)觀測 伽里略 1610 發(fā)現(xiàn)伽里略衛(wèi)星 發(fā)現(xiàn)太陽黑子 第谷 1576-1596 編制大星表 惠更斯 1656 發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六 、 土星光環(huán) 卡西尼 1671-1674 發(fā)現(xiàn)土星三顆大衛(wèi)星 1

6、675 發(fā)現(xiàn)土星環(huán)縫-卡西尼環(huán)縫 萬有引力發(fā)現(xiàn) 牛頓 1687 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 萬有引力定律 牛頓運動三定律-天體力學(xué)奠基人 光的分解-天體物理學(xué)技術(shù)之一,21,的汶島天文臺,22,2.經(jīng)典天文學(xué)興起階段(17世紀(jì)末-19世紀(jì)中） -方位天文學(xué)、天體力學(xué) 哈雷慧星的觀測 哈雷 1705 彗星天文學(xué)概述 應(yīng)用萬有引力定律預(yù)測哈雷彗回歸 恒星自行現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 哈雷 1718 月球運行的長期加速 哈雷 地球測量 1791年法國憲政會議決定： 以地球子午線的一象限的一千萬分之一 的弧長為長度地位，叫1個米突（metre） 太陽的測量 哈雷1761年測量太陽視差,23,哈雷慧星的軌道,24,25,行星

7、運動測量 拉格朗日 1788 分析力學(xué)提出木星、 土星運動的周期性攝動 康德-拉普拉斯星云說 康德 1755自然通史和天體論 拉普拉斯 1796宇宙體系論、 1799-1825 天體力學(xué) 波德律 波德 1772 發(fā)現(xiàn)行星軌道距太陽距離: 0.4 + 0.32n (天文單位),26,波德律,27,行星的發(fā)現(xiàn) 威廉.赫歇爾 1781 發(fā)現(xiàn)天王星(波德律19） 皮亞齊 1801 、 奧爾貝斯 1802 發(fā)現(xiàn)小行星帶（波德律2.8） -谷神星、智神星、婚神星、灶神星 亞當(dāng)斯 1844 、 勒威耶 1845 發(fā)現(xiàn)海王星 - “筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星” 水星近日點軌道攝動的發(fā)現(xiàn) 勒威耶 1859 提出“火神星”

8、,28,四顆最大的小行星,29,（二）近代天文學(xué)（18世紀(jì)末-19世紀(jì)） 1近代天文學(xué)誕生階段 （18世紀(jì)末-19世紀(jì)中） .恒星系的研究 先驅(qū)者（18世紀(jì)前） 英 賴特、 德 康德、 法 朗白爾 提出：恒星可能組成一個有限范圍的偉大 體系。,30, 威廉.赫歇爾-近代恒星天文學(xué)創(chuàng)始人 a. 發(fā)現(xiàn)太陽的自行-打破太陽靜止的假說 b. 發(fā)現(xiàn)在相對軌道上運動的雙星(物理雙星） 1784年發(fā)表284對雙星表，證明開普勒定律 和牛頓定律在地球以外的恒星系一樣有效 -“萬有引力” c提出銀河系為“扁平狀星系” d提出星云具有內(nèi)部結(jié)構(gòu),31,赫歇爾家族,32,33, 約翰.赫歇爾 一生中探測2300個星區(qū)

9、，數(shù)了7萬顆星 a. 雙星軌道運動的觀測證實， 發(fā)現(xiàn)了3347對雙星 b1833年發(fā)表星云、星團表（含2306個） c大、小麥哲倫星云觀測（大麥云數(shù)出 919個天體；小麥云數(shù)出244個天體）， 指出：“這些星云可以看作是南半球特有 的一種星系”,34, 德 貝塞爾 a測定恒星視差 1838 測定天鵝座61號星視差0”.31; 1840 再次測定為 0”.35 b. 1844 發(fā)現(xiàn)天狼星波浪運動和伴星預(yù)測 -不可見天文學(xué) 羅斯爵士（威廉. 帕爾森） 1854年發(fā)現(xiàn)“旋渦狀星云”,35,天狼星波浪運動和伴星,36,. 太陽系研究 月球和行星的觀測 發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)目增多 彗星與流星的觀測 發(fā)現(xiàn)英仙座

10、流星雨 太陽的觀測 發(fā)現(xiàn)太陽黑子活動周期（11年）,37,38,2近代天文學(xué)興起階段（19世紀(jì)后半葉） -天體物理學(xué)的誕生 天體物理學(xué)三大技術(shù) a分光學(xué) 德 夫瑯和費 -天文分光學(xué)創(chuàng)始人 1871 用A、B、C、D表示太陽光譜的 主要譜線-“夫瑯和費譜線” b光度學(xué) c照相術(shù) 1839年應(yīng)用于天文學(xué),39, 太陽的研究 1859年 德 克?；舴蚋鶕?jù)太陽光譜研究， 提出分光學(xué)基本定律 (克希霍夫定律): （1）每一個化學(xué)元素有一種特殊的譜線; （2）每一種元素可以吸收它所能夠發(fā)射的 光線，這就是譜線的反變或自蝕。 發(fā)現(xiàn)：熾熱固體或液體（后來發(fā)現(xiàn)還有 高壓氣體）發(fā)連續(xù)光譜； 氣體發(fā)不連續(xù)的明線光譜

11、。 宣布：太陽光譜含Na、Fe、Ca、Ni 等 元素（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)67種）， -證明化學(xué)元素在天體上存在！,40,41, 月球和行星研究 1890年 美 霍爾頓根據(jù)照片繪制月面詳圖 1879年 意 斯基帕雷利發(fā)現(xiàn)火星表面的網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)（運河？） 1879年 發(fā)現(xiàn)木星表面的大紅斑 恒星的研究 1863年意 塞西、1864年美 哈根斯開始 測量恒星光譜 1884年美 皮克林編制哈佛光度表， 包括4260顆恒星星等,42,月球的表面,43,火星表面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),44,45,（三）現(xiàn)代天文學(xué)（20世紀(jì)以來） 1. 現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)展階段(20世紀(jì)上、中葉） -天體物理學(xué)的興起 現(xiàn)代天文學(xué)兩大理論基礎(chǔ) 廣義相對論

12、1916 愛因斯坦 量子力學(xué) 1930th 普朗克、狄拉克、 海森堡、薛定諤等 -是20世紀(jì)自然科學(xué)基礎(chǔ)研究 最重大的三大成就,46,47,48, 太陽研究 發(fā)現(xiàn)黑子磁場、色球耀斑、熱核聚變原理 行星天體力學(xué)研究 水星近日點軌道進動的解釋 -廣義相對論的理論驗證 恒星研究 a. 20th 初提出恒星哈佛光譜分類 （B、A、F、G、K、M） b20th 初發(fā)明赫羅圖 c1912年 勒維特發(fā)現(xiàn)造父變星的周光關(guān)系,49,50,銀河系、河外星系研究 a. 1920 沙普利-柯蒂斯辯論 主題:宇宙的尺度 沙普利- 銀河系宇宙30萬光年 柯蒂斯- 河外星系（仙女座大星云） b. 河外天文學(xué)的開創(chuàng) 1923

13、 哈勃 用 2.5m反射望遠(yuǎn)鏡 拍攝仙女座大星云-恒星組成- 旋渦星系 發(fā)現(xiàn)：宇宙膨脹-哈勃定律 c. 宇宙大爆炸學(xué)說的提出 1948年 伽莫夫,51,宇宙大廚,52,2當(dāng)代天文學(xué)（20世紀(jì)下葉-現(xiàn)代 ） - 全電磁波段觀測和空間天文學(xué) 全電磁波段觀測: (傳統(tǒng))可見光天文學(xué) (傳統(tǒng))射電天文學(xué) r射線天文學(xué) X射線天文學(xué)- X射線衛(wèi)星 紫外天文學(xué) 紅外天文學(xué)-紅外衛(wèi)星,53,電磁波全波段：波長10-12-108cm r射線 ： 10-1 cm,54,可見光窗口,射電窗口,傳統(tǒng)地面觀測的兩個窗口和空間天文學(xué),55,全波段電磁波觀測與空間天文學(xué),56,阿雷西沃射電望遠(yuǎn)鏡,57,阿雷西沃信息,58,射電天文學(xué) 60年代四大發(fā)現(xiàn) 宇宙微波背景輻射 類星體 脈沖星 星際（有機）分子 1990年 哈勃太空望遠(yuǎn)鏡( HST）升空 基本粒子物理學(xué)研究證實宇宙大爆