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1、地球起源与演化第1页，本讲稿共48页第一节第一节 宇宙的起源宇宙的起源 1.宇宙的起源宇宙的起源 2.宇宙中的天体和物质宇宙中的天体和物质 3.宇宙中天体的相对位置宇宙中天体的相对位置目前的可视宇宙只有目前的可视宇宙只有200(137)亿光年亿光年第2页，本讲稿共48页 宇宙起源的理论宇宙起源的理论宇宙始于大爆炸宇宙始于大爆炸爆炸是现代宇宙学中最有影响的一种学爆炸是现代宇宙学中最有影响的一种学说。与其它宇宙模型相比，它能说明较说。与其它宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从们的宇宙曾有一段从热到冷热到冷的演化史。的演化史。
2、在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地而是在不断地膨胀膨胀，使物质密度从密到，使物质密度从密到稀地演化。稀地演化。第3页，本讲稿共48页 2003年公布的宇宙胚胎图年公布的宇宙胚胎图 第4页，本讲稿共48页 1.1.宇宙的起源宇宙的起源 宇宙产生于宇宙产生于宇宙产生于宇宙产生于137137亿年前的奇点中，大爆炸亿年前的奇点中，大爆炸亿年前的奇点中，大爆炸亿年前的奇点中，大爆炸1 1秒基本粒秒基本粒秒基本粒秒基本粒子相互作用，子相互作用，子相互作用，子相互作用，5050万万万万-100-100万年后产生氢原子，万年后产生氢原子，万年后产生氢原子，万年
3、后产生氢原子，1-21-2亿后年形亿后年形亿后年形亿后年形成天体星系。成天体星系。成天体星系。成天体星系。第5页，本讲稿共48页 大爆炸的证据大爆炸的证据 恒星是在温度下降后产生的，应小于亿恒星是在温度下降后产生的，应小于亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。年。各种天体年龄的测量证明了这一点。1927年哈勃观测到河外天体有系统性的谱线红年哈勃观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。证实宇宙膨移，而且红移与距离大体成正比。证实宇宙膨胀。胀。恒星核反应无法解释各种天体氦的含量。根据恒星核反应无法解释各种天体氦的含量。根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也大爆炸理论，早期
4、温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。很高，则可以说明这一事实。1964年彭兹亚斯探测到具有热辐射谱的微波背年彭兹亚斯探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度大约为。这一结果无论在定景辐射，温度大约为。这一结果无论在定性上或者定量上都与大爆炸理论的预言相符。性上或者定量上都与大爆炸理论的预言相符。第6页，本讲稿共48页可见光区可见光区 无线电波无线电波 微波微波 红外线红外线 紫外线紫外线 X rX r第7页，本讲稿共48页哈勃定律第8页，本讲稿共48页2.宇宙中的天体和物质宇宙中的天体和物质第9页，本讲稿共48页恒星恒星:构造恒星主要由氢、氦组成，温度高发蓝光，反之构造恒星主要由氢
5、、氦组成，温度高发蓝光，反之发红。发红。星云星云星云星云 原恒星原恒星原恒星原恒星 主序星主序星主序星主序星 红巨星红巨星红巨星红巨星 行星状星云行星状星云行星状星云行星状星云 白矮星白矮星白矮星白矮星 黑矮星黑矮星黑矮星黑矮星星际物质星际物质 星云：由星际气体和星际尘埃组成。星云：由星际气体和星际尘埃组成。星系：大量恒星组成。星系：大量恒星组成。第10页，本讲稿共48页猎户座大星云猎户座大星云第11页，本讲稿共48页仙仙女女座座大大星星系系第12页，本讲稿共48页3.天体系统和星系天体系统和星系太阳系（携带地球）以太阳系（携带地球）以220千米千米/秒秒的速度绕银河系中心运动，旋转的速度绕银
6、河系中心运动，旋转一周需一周需2.8亿年。亿年。地球以地球以30千米千米/秒的速度绕太阳公秒的速度绕太阳公转。转。第13页，本讲稿共48页宇宇宙宙中中天天体体的的相相对对位位置置天天球球：以以地地球球两两极极为为轴轴无无限限扩扩展展的的假假想想圆圆球球。鹿豹座鹿豹座小熊座小熊座仙王座仙王座天龙座天龙座第14页，本讲稿共48页北北半半球球（天天球球）小熊座小熊座鹿豹座鹿豹座仙王座仙王座天天龙龙座座第15页，本讲稿共48页银银河河系系与与太太阳阳系系第16页，本讲稿共48页银河系银河系由由1400亿颗恒亿颗恒星和大量星际星和大量星际物质组成的盘物质组成的盘状天体系统。状天体系统。直径直径10万光年
7、。万光年。银核直径银核直径1万光万光年。年。太阳距银核中太阳距银核中心心3万光年，延万光年，延银道面公转一银道面公转一周周2.8-3亿年。亿年。第17页，本讲稿共48页太阳系太阳系 太太 水水 金金 地地 火火 小小 木木 土土 天天 海海 冥冥 阳阳 星星 星星 球球 星星 行行 星星 星星 王王 王王 王王 星星 星星 星星 星星 带带第18页，本讲稿共48页太阳和太阳系太阳和太阳系第19页，本讲稿共48页太阳系家族太阳系家族第20页，本讲稿共48页太阳系：太阳太阳系：太阳/水星水星/金星金星/地球地球/火星火星/小行星带小行星带 木星木星/土星土星/天王星天王星/海王星海王星/冥王星冥王
8、星类地行星：类地行星：水水/金金/地地/火火 岩石组成岩石组成类木行星：类木行星：木木/土土/天天/海海/冥冥 气体组成气体组成地球地球：土壤土壤 水水 温度温度 大气大气 生机勃勃生机勃勃月球月球：死寂沉沉死寂沉沉第21页，本讲稿共48页太阳太阳第22页，本讲稿共48页水水星星第23页，本讲稿共48页水星表面水星表面第24页，本讲稿共48页 金星表面及其大气层金星表面及其大气层第25页，本讲稿共48页地球上地球上40000年前的陨石坑年前的陨石坑第26页，本讲稿共48页 火火星星全全景景第27页，本讲稿共48页1998年火星探陆者号年火星探陆者号第28页，本讲稿共48页2004年勇气号火星探
9、测器年勇气号火星探测器第29页，本讲稿共48页勇勇气气号号降降落落火火星星表表面面（照照片片）第30页，本讲稿共48页勇气号发回的火星表面照片勇气号发回的火星表面照片第31页，本讲稿共48页登月舱落向月球登月舱落向月球第32页，本讲稿共48页月球车在月面上考察月球车在月面上考察第33页，本讲稿共48页人类历史性的一步人类历史性的一步第34页，本讲稿共48页从月球上遥望地球从月球上遥望地球第35页，本讲稿共48页月球表面月球表面第36页，本讲稿共48页木星木星第37页，本讲稿共48页土星土星第38页，本讲稿共48页天王星天王星第39页，本讲稿共48页海王星海王星第40页，本讲稿共48页冥王星冥王
10、星第41页，本讲稿共48页仙女座星云仙女座星云第42页，本讲稿共48页新的国际空间站新的国际空间站第43页，本讲稿共48页第二节 太阳系的起源拉普拉斯吸积假说第44页，本讲稿共48页康德的星云说康德的星云说 宇宇宙宙中中的的原原始始弥弥漫漫物物质质在在万万有有引引力力作作用下逐渐凝聚，形成太阳系内的各天体。用下逐渐凝聚，形成太阳系内的各天体。拉普拉斯星云说拉普拉斯星云说 旋旋转转的的热热气气体体冷冷却却收收缩缩，由由于于离离心心力力作作用用形形成成盘盘状状，离离心心力力大大于于引引力力形形成成圆圆环，圆环内分离凝聚成行星。环，圆环内分离凝聚成行星。第45页，本讲稿共48页 第三节第三节 地球的
11、诞生地球的诞生基本事实基本事实 银银河河系系和和太太阳阳系系中中98%是是由由氢氢和和氦氦气气体体组组成成，固固体体物物质质少少于于2%。地地球球中中氢氢和氦很少，铁，氧，硅较多。和氦很少，铁，氧，硅较多。第46页，本讲稿共48页 地地 球球 形形 成成 的的 均均 匀匀 吸吸 积积 假假 说说 冷星云形成的尘埃集合体。原始的冷星云形成的尘埃集合体。原始的均质地球受太阳辐射（风）高温的影响，均质地球受太阳辐射（风）高温的影响，轻的气体被吹到外层形成类木行星。重轻的气体被吹到外层形成类木行星。重的组成地球。高温，熔融，重力使地球的组成地球。高温，熔融，重力使地球分异形成层圈构造。大气圈和水圈是地分异形成层圈构造。大气圈和水圈是地幔分离出来的幔分离出来的。第47页，本讲稿共48页原始地球的形成原始地球的形成原始高温原始高温原始高温原始高温均质状态均质状态均质状态均质状态发生重力发生重力发生重力发生重力分异作用分异作用分异作用分异作用 形成层圈形成层圈 构造构造第48页，本讲稿共48页