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1、第十七章第十七章 地球的起源与演化地球的起源与演化17.1 宇宙的起源宇宙的起源17.2 太阳系的起源太阳系的起源17.3 地球的诞生地球的诞生第一节第一节 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 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
2、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。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。2003年公布的宇宙胚胎图年公布的宇宙胚胎图 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
3、年后产生氢原子，万年后产生氢原子，万年后产生氢原子，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。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
4、爆炸理论，早期温度很高，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。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哈勃定律2.宇宙中的天体和物质宇宙中的天体和物质恒星恒星: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、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
5、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。猎户座大星云猎户座大星云仙仙女女座座大大星星系系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/秒的速度绕银河系中心运动，旋秒的速度绕银河系中心运动，旋转一周需转一周需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。宇宇宙宙中中天天体体的的相相对对
6、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银银河河系系与与太太阳阳系系银河系银河系由由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。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。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
7、球球 星星 行行 星星 星星 王王 王王 王王 星星 星星 星星 星星 带带太阳和太阳系太阳和太阳系太阳系家族太阳系家族太阳系：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：死寂沉沉死寂沉沉太阳太阳水水星星水星表面水星表面 金星表面及其大气层金星表面及其大气层地球上地球上40000年前的陨石坑年前的陨石坑 火火
8、星星全全景景1998年火星探陆者号年火星探陆者号2004年勇气号火星探测器年勇气号火星探测器勇勇气气号号降降落落火火星星表表面面（照照片片）勇气号发回的火星表面照片勇气号发回的火星表面照片登月舱落向月球登月舱落向月球月球车在月面上考察月球车在月面上考察人类历史性的一步人类历史性的一步从月球上遥望地球从月球上遥望地球月球表面月球表面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星仙女座星云仙女座星云新的国际空间站新的国际空间站第二节 太阳系的起源拉普拉斯吸积假说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
9、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。第三节第三节 地球的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。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。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