课件-全国-2007_高中地理必修上册宇宙ppt.rar

２。哈勃发现宇宙正在膨胀在介绍哈勃的发现之前，我们先来认识多普勒现象。设想有一个波源以不变的频率向外发射某种波。当波源和观察者都不动时，观察者在一定时间内接收到的完全波的个数和波源在相同时间发出的完全波的个数相等。即观察者观测到的波的频率和波源的实际频率相等。当波源朝观察者以一定的速度靠近时，尽管波源发出完全波的时间间隔没有改变，但后一个发出的完全波总比前一个发出的完全波到达观察者可以少走一些路程，因而可以少要一点时间。这样一来，观察者在一定时间内接收到的完全波的个数就比波源在相同时间内发出的完全波的个数要多一些。也就是说，这时观察者观测到的波的频率比波源的实际频率要高一些。反之，若波源以一定速度远离观察者而去时，观察者观测到的波的频率比波的实际频率要低，这就是多普勒现象。我们最熟悉的例子便是，当你站在公路旁时，从远处而来的汽车的汽笛声听起来特别尖，而向远处驶去的汽车的汽笛声听起来格外低沉。我们知道光也是一种波。白光是包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光的复色光。其中红光的频率最低，紫光的频率最高。根据多普勒效应，当光源以较大的速度朝我们运动而来时，我们看到的光的频率会变高，即光会向蓝色方向偏移；当光源以较大的速度远离我们而去时，我们看到的光的频率会变低，即光会向红色方向偏移。20世纪20年代，哈勃在对宇宙中的星系进行观察时，发现观测到的来自宇宙中星系的光大都发生了红移，这和他原先预期观测到的红移的光和蓝移的光将各占一半的情形大相庭径，哈勃还发现来自越远的星系的光红移的越利害。哈勃由此意识到，周围的星系正在急速地远离我们而去，越远的星系远离我们而去的速度越大！后来人们还发现，无论你在宇宙中的任何一个地方朝任何方向去观察，其结果都将是相同的。哈勃的这一发现表明，宇宙并非是静止不变的，而是正在膨胀着！3。宇宙在一次大爆炸中诞生既然宇宙正在膨胀着，那么它的过去又是怎样的呢？对此，科学家们曾作过两种推测：其一，是认为宇宙在膨胀前曾经历过和膨胀相反的收缩过程，宇宙物质在收缩到最小体积时，恰好相互擦肩而过，并不相互碰撞；其二，便是认为宇宙的所有物质都曾集中于一点，并处于极度的高温状态下，温度极高的物质以极大的速度相互分开，形成了一次大爆炸，宇宙便在这次大爆炸中开始了它的演化历程。这两种推测的关键差别在于膨胀开始时宇宙是否具有极高的温度。如果宇宙产生于大爆炸，那么膨胀开始时的宇宙应是非常密集并炽热化的。这些炽热的宇宙物质在大爆炸时以极大的速度从宇宙中心向外抛洒，同时由于高温,它们要向外辐射电磁波——即光。因为高温物质辐射的电磁波谱是和物质所处的温度相对应的，所以人们可以通过对物质辐射的电磁波谱的分析去准确地推知物质的温度。此外因为宇宙中的星体距离我们很远，它们发出的光到达我们这里需要一定的时间，比如离我们最近的恒星——半人马星座，它的光到达我们地球需约4年时间，而天狼星的光到达我们地球需约8.7年。因此我们现在看到的天狼星和半人马星座应是它们4年和理论在这种异常状态之下均己全部失效，即使在此之前曾发生过什么事情也不可能对以后的宇宙产生任何影响。因此，我们的宇宙的科学科理论只能包含到大爆炸这一刻为止。大爆炸就是我们的宇宙诞生之时，因而宇宙的时间应从这一刻算起。这一刻距离现在己有100多亿年。三。宇宙的演化和命运1。宇宙的演化大爆炸那一刻，宇宙的体积几乎为零，温度无限之高。爆炸后一秒钟，温度降至100亿度,这大约是太阳中心温度的1千倍,即氢弹爆炸所达到的温度，此时宇宙中主要包含光子、电子和中微子及它们的反粒子,还有一些质子和中子.大爆炸后约100秒钟,温度降到10亿度,在此温度下,质子和中子不再有足够的能量逃脱核力的吸引，开始结合产生氘核，并进而结合成氦核，还产生了少量锂和铍。大爆炸发生的几个小时后到约100万年左右的时间内，宇宙仅仅是继续膨胀并降温，并没有生成新的物质形态。当爆炸发生100万年后，宇宙的温度己降到几千度。此时，电子和核子不再有足够的能量去抵抗电磁吸引力，开始结合成原子。并且由于在整体上密度的不一致，在一些密度略大些的区域，因物质间的引力，使局部区域的膨胀变慢，以至局部区域内膨胀最终停止并开始坍缩旋转形成气态星云。气态星云坍缩时，由于原子碰撞使温度升高,并发生热聚变反应,聚变释放的热形成压力以平衡物质间的引力,使星云不再收缩,同减速产生足够的影响，则物体将以越来越小的速度永远地分离下去。同理，宇宙的命运也存在着和上述情况相似的三种可能结局。其一，是先经历一个大膨胀的过程，转而进入一个大挤压的过程，末了时，宇宙物质又将挤回当初大爆炸发生处；其二，是宇宙膨胀速度逐渐减小，最后将以趋于稳定不变的速度永远地膨胀下去；其三，是宇宙膨胀速度将一直减小，但膨胀速度永远不会减小为零，即宇宙将以越来越小的速度永远地膨胀下去。决定宇宙命运的两个