這是一個(gè)關(guān)于天文學(xué)星系的評(píng)論P(yáng)PT課件，主要介紹了日心地動(dòng)說(shuō)的確立、銀河和銀河系、天外有天、現(xiàn)代宇宙學(xué)等內(nèi)容。人類怎樣認(rèn)識(shí)宇宙上下四方曰宇古往今來(lái)曰宙 這句話正確地描述了宇宙同時(shí)具有空間和時(shí)間兩層含義。 人類在兩千年多的探索中,一步一步正確地認(rèn)識(shí)了宇宙。人類認(rèn)識(shí)宇宙的里程碑 1. 日心地動(dòng)說(shuō)的確立 2. 銀河和銀河系 3. 天外有天 4. 現(xiàn)代宇宙學(xué) 在這一過(guò)程中，許多科學(xué)家為之付出了畢生的精力，甚至生命。 地心說(shuō)的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ) 人類從誕生之日起就生活在地球上，所感覺(jué)到的是周圍平坦的大地和日、月、星辰的東升西落，而不知地球在自轉(zhuǎn)。這就是地心說(shuō)的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。 早期的地心說(shuō)亞里士多德（384－322BC） 古希臘哲學(xué)家，首次提出地心說(shuō)。喜帕恰斯（190－125BC） 古希臘天文學(xué)家、地理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。 在當(dāng)時(shí)，他們的觀念尚不能稱為學(xué)說(shuō)。 托勒密（90－168AD） 古希臘天文學(xué)家，在公元140年完成 13卷巨著《天文學(xué)大成》，系統(tǒng)地確立了地心說(shuō)，流傳1400余年。上帝創(chuàng)造人類和世界是地心說(shuō)的社會(huì)基礎(chǔ)。人類和人類居住的地球在宇宙中必然有著特殊的地位，歡迎點(diǎn)擊下載天文學(xué)星系的評(píng)論P(yáng)PT課件哦。

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人類怎樣認(rèn)識(shí)宇宙上下四方曰宇古往今來(lái)曰宙 這句話正確地描述了宇宙同時(shí)具有空間和時(shí)間兩層含義。 人類在兩千年多的探索中，一步一步正確地認(rèn)識(shí)了宇宙。人類認(rèn)識(shí)宇宙的里程碑 1. 日心地動(dòng)說(shuō)的確立 2. 銀河和銀河系 3. 天外有天 4. 現(xiàn)代宇宙學(xué) 在這一過(guò)程中，許多科學(xué)家為之付出了畢生的精力，甚至生命。 地心說(shuō)的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ) 人類從誕生之日起就生活在地球上，所感覺(jué)到的是周圍平坦的大地和日、月、星辰的東升西落，而不知地球在自轉(zhuǎn)。這就是地心說(shuō)的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。 早期的地心說(shuō)亞里士多德（384－322BC） 古希臘哲學(xué)家，首次提出地心說(shuō)。喜帕恰斯（190－125BC） 古希臘天文學(xué)家、地理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。 在當(dāng)時(shí)，他們的觀念尚不能稱為學(xué)說(shuō)。 托勒密（90－168AD） 古希臘天文學(xué)家，在公元140年完成 13卷巨著《天文學(xué)大成》，系統(tǒng)地確立了地心說(shuō)，流傳1400余年。 上帝創(chuàng)造人類和世界是地心說(shuō)的社會(huì)基礎(chǔ)。人類和人類居住的地球在宇宙中必然有著特殊的地位。 托勒密學(xué)說(shuō)的基本思想 1. 地球位于宇宙的中心，且固定不動(dòng)； 2. 太陽(yáng)和月亮繞地球沿圓軌道運(yùn)動(dòng)； 3. 行星的運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜：每個(gè)行星都各沿一個(gè)小而圓的“本輪”運(yùn)動(dòng)，而本輪中心繞一個(gè)大的圓形“均輪”運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)速度都是均勻的。地球并不位于均輪的中心。 何以能稱為學(xué)說(shuō)？ 托勒密恰當(dāng)?shù)剡x擇了本輪、均輪的大小，行星的運(yùn)動(dòng)速度，以及本輪平面與均輪平面之間的交角，能較好地說(shuō)明行星在天空中運(yùn)動(dòng)的特征，從而成為一種學(xué)說(shuō)。 教會(huì)利用這一學(xué)說(shuō)作為其理論支持，加上科學(xué)技術(shù)不發(fā)達(dá)和認(rèn)識(shí)上的限制，這一學(xué)說(shuō)在西方一直留傳了1400多年。 人們通過(guò)不斷添加新的的本輪對(duì)托勒密體系進(jìn)行修正，以改進(jìn)對(duì)行星位置的預(yù)報(bào)。 最后，本輪數(shù)目達(dá)到70－80個(gè)之多，行星運(yùn)動(dòng)變得極為復(fù)雜。人們開始懷疑并試圖拋棄托勒密的地心體系。 日心體系的誕生 由于托勒密的體系沒(méi)有正確反映行星運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，隨著時(shí)間的推移，這一體系逐漸變得破綻百出，最終為人們所拋棄。日心說(shuō)正是在這一過(guò)程中誕生的。 早期的日心說(shuō) 早期，古希臘天文學(xué)家阿里斯塔克（310 －230BC）提出樸素的日心說(shuō)。他認(rèn)為太陽(yáng)位于宇宙的中心而且靜止不動(dòng)，地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又繞軸自轉(zhuǎn)。他沒(méi)有、也不可能給出理由，只是一種天才的猜想。由于當(dāng)時(shí)科學(xué)水平和社會(huì)條件的限制，這一天才的思想未能為人們所認(rèn)識(shí)。 日心說(shuō)的基本思想 1.太陽(yáng)居于宇宙的中心靜止不動(dòng); 2.所有的行星都繞著太陽(yáng)作圓運(yùn)動(dòng); 3.地球繞軸自轉(zhuǎn)，周期為1天; 4.月亮繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。 哥白尼的日心說(shuō)實(shí)際上就是日心地動(dòng)說(shuō)， 日、月、星辰的東升西落是由地球自轉(zhuǎn)引起的。哥白尼和他的手稿 教會(huì)的殘酷迫害 日心說(shuō)不僅糾正了人類對(duì)宇宙的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，而且從根本上動(dòng)搖了中世紀(jì)宗教神學(xué)的理論支柱，危及教會(huì)的思想統(tǒng)治。 贊成、宣傳日心說(shuō)的學(xué)者受到羅馬教庭的殘酷迫害。布魯諾被活活燒死，伽利略受到軟禁。1616年，哥白尼的《天體運(yùn)行論》被羅馬教庭列為禁書。 科學(xué)史上的悲劇 1616年 羅馬教庭第一次審訊伽利略。 1630年 《兩種世界體系的對(duì)話》出版。 1633年 教庭第二次審訊伽利略，《對(duì)話》被禁止發(fā)行；6月22日第二次庭審， 伽利略為免于被燒死而被迫放棄哥白尼學(xué)說(shuō)，并在軟禁中悲慘地度過(guò)晚年。1638年伽利略的雙眼完全失明， 1642年1月8日黯然去世。 1822年 有關(guān)哥白尼學(xué)說(shuō)的書籍開禁。 1979年 羅馬教皇宣布為伽利略平反。開普勒的功績(jī) 隨著望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明， 人們發(fā)現(xiàn)火星的實(shí)測(cè)位置與日心說(shuō)的理論預(yù)報(bào)位置之差最大可達(dá) 8。 開普勒認(rèn)識(shí)到行星軌道是橢圓而不是圓， 太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，行星運(yùn)動(dòng)速度是不均勻的。開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律 準(zhǔn)確預(yù)報(bào)日全食 開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)，以及嗣后牛頓萬(wàn)有引力定律的建立，使日心說(shuō)的地位進(jìn)一步得以鞏固，人們完全可以對(duì)太陽(yáng)系內(nèi)的一些天象作出長(zhǎng)期、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。 2009年7月22日上午，我國(guó)長(zhǎng)江中下游一帶發(fā)生一次日全食，上海、杭州、武漢等地都可以看到。只要給出觀測(cè)地點(diǎn)的經(jīng)緯度和海拔高度，日全食發(fā)生的全過(guò)程可以預(yù)報(bào)得非常準(zhǔn)。 日心說(shuō)的最終證實(shí) 1837年， 俄國(guó)天文學(xué)家斯特魯維測(cè)得織女星視差為0.″125，相應(yīng)的距離為 26.0光年。 1838年德國(guó)天文學(xué)家貝塞爾測(cè)得恒星天鵝61的視差為0.″31，即距離為10.5光年。這些結(jié)果說(shuō)明恒星位置隨地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變化， 從而最終證實(shí)了哥白尼的日心說(shuō)。太陽(yáng)系概況太陽(yáng)系的主要成員分類： 1. 中心天體——太陽(yáng)； 2. 8 顆行星和若干顆矮行星； 3. 行星和矮行星周圍的 140 多顆衛(wèi)星； 4. 小天體，包括小行星、彗星以及流星體等； 5. 行星際介質(zhì)。太陽(yáng)和行星大小的比較行星運(yùn)動(dòng)軌道太陽(yáng)系小天體 太陽(yáng)系小天體包括： 1.小行星， 大部分位于火星和木星軌道之間； 2.彗星， 中國(guó)俗稱掃帚星。流星劃過(guò)天空火 流 星流星雨照片 彗星照片 科學(xué)的奇跡 彗木相撞是人類有史以來(lái)首次準(zhǔn)確預(yù)報(bào)并目睹的太陽(yáng)系天體重大撞擊事件。 1993年3月25日發(fā)現(xiàn) SL9彗星，得知 1992年7月8日越過(guò)木星時(shí)已分裂成21塊碎片，其中比較大的直徑1－3公里。 1994年7月17－22日按預(yù)報(bào)時(shí)間準(zhǔn)確撞擊木星�？偰芰考s 10 萬(wàn)億噸TNT當(dāng)量，相當(dāng) 5 億顆廣島原子彈的威力。實(shí)測(cè)景像地球和火星的比較人類向往奔向火星 哥白尼學(xué)說(shuō)存在的問(wèn)題 1. 太陽(yáng)位于宇宙的中心； 2. 太陽(yáng)在宇宙中是固定不動(dòng)的； 3. 行星沿圓軌道繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。 其中問(wèn)題 3 已為開普勒所解決 望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明 1608年，荷蘭眼鏡商人利伯希在偶然的機(jī)會(huì)中發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，并在抗擊英國(guó)人入侵的戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用。 1609年，伽利略制成第一架天文望遠(yuǎn)鏡，并作出一系列重要的發(fā)現(xiàn)，如觀測(cè)到太陽(yáng)黑子、月球上的環(huán)形山、發(fā)現(xiàn)木星的 4 顆大衛(wèi)星等。伽利略的 重大發(fā)現(xiàn) 銀河系模型的建立 1770年代起，赫歇爾在妹妹卡洛林 · 赫歇爾的支持下，開始用恒星計(jì)數(shù)的方法研究銀河系結(jié)構(gòu)，他們?cè)趲资�年�?nèi)作了1083次觀測(cè)，總共計(jì)數(shù)了117600顆恒星。當(dāng)時(shí)照相術(shù)還未問(wèn)世，工作量非常大，赫歇爾為之付出極大的心血，兩人經(jīng)常通宵達(dá)旦地?cái)?shù)星，從不放棄一個(gè)晴夜。 1785年，赫歇爾在若干假設(shè)的基礎(chǔ)上，建立了第一個(gè)銀河系模型，在他的模型中太陽(yáng)位于銀河系的中心。 1830年代，約翰·赫歇爾把父親的恒星計(jì)數(shù)工作擴(kuò)展到南半球，在大約5年的時(shí)間內(nèi)，于南非好望角作了2299次觀測(cè)，共計(jì)數(shù)了70000顆恒星，為銀河系結(jié)構(gòu)的研究奠定了更為堅(jiān)實(shí)的觀測(cè)基礎(chǔ)。 赫歇爾的銀河系模型 恒星在高速運(yùn)動(dòng) 太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn) 1783年，赫歇爾發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)以大約每秒20公里的速度朝織女星附近方向運(yùn)動(dòng)，從而證實(shí)太陽(yáng)固定不動(dòng)的觀念是錯(cuò)誤的。 他所用的方法實(shí)際上很簡(jiǎn)單：恒星運(yùn)動(dòng)必然由兩部分組成：因太陽(yáng)本身運(yùn)動(dòng)所引起的恒星運(yùn)動(dòng)（視差動(dòng)）；以及恒星自身的運(yùn)動(dòng)， 即恒星本動(dòng)。對(duì)一大批恒星來(lái)說(shuō)，它們本動(dòng)的方向和大小可以認(rèn)為是雜亂無(wú)章的，因而本動(dòng)的平均值應(yīng)該接近于零。 太陽(yáng)不在銀河系中心 1917年，美國(guó)天文學(xué)家沙普利確認(rèn)太陽(yáng)并不位于銀河系的中心，而是處于比較靠近邊緣的地方。 太陽(yáng)在銀河系中的位置銀河系的圖像銀河和銀河系 銀河系的對(duì)稱平面稱為銀道面，太陽(yáng)位于銀道面附近。因此，當(dāng)我們沿著銀道面方向看時(shí)，密密麻麻的恒星聚集在一起，成為我們看到的銀河。當(dāng)我們離開銀道面方向看時(shí)，稀疏分布的恒星便構(gòu)成了夜晚的星空。銀河和銀河系是兩個(gè)不同的概念。 三. 哈勃發(fā)現(xiàn)河外星系 星云是什么？ 夜晚天空中可以看到一些云霧狀暗天體， 稱為星云。1750年，賴特猜想其中有一些可能是同銀河系一樣的巨大恒星系統(tǒng)。 1755年，康德明確提出在銀河系外存在著無(wú)數(shù)個(gè)與銀河系類似的河外星系，他甚至確指1612年發(fā)現(xiàn)的仙女星云即在此例。美麗的星云 赫歇爾的困惑 赫歇爾首先想到：如果望遠(yuǎn)鏡可以把星云分解成一顆顆恒星，星云就是星系，否則康德的觀點(diǎn)不能成立，而他當(dāng)時(shí)擁有世界上最大的望遠(yuǎn)鏡。 赫歇爾觀測(cè)的結(jié)果是：一些星云被分解為恒星，另一些星云又無(wú)法分解為恒星；這使得他先是贊成而后又反對(duì)河外星系的存在。三種“星云” 一場(chǎng)大辯論 直到20世紀(jì)初，關(guān)于星云的本質(zhì)仍然沒(méi)有明確的定論。 1920年4月，美國(guó)科學(xué)院舉辦“宇宙的尺度”辯論會(huì)。這就是天文史上有名的“沙普利－柯蒂斯之爭(zhēng)”。 以柯蒂斯為首的一方認(rèn)為，一部分星云是河外星系；而以沙普利為首的一方則堅(jiān)持相反的立場(chǎng)。 關(guān)鍵在于距離測(cè)定 爭(zhēng)論雙方各抒己見(jiàn)，對(duì)立的觀點(diǎn)相持不下，而且根本不聽(tīng)取對(duì)方的意見(jiàn)，實(shí)際上沒(méi)法稱為人們所說(shuō)的“偉大的辯論”，最終也不可能得出明確的結(jié)論。關(guān)鍵在于如何正確測(cè)定這些星云的距離 。 如果仙女星云的距離遠(yuǎn)大于銀河系尺度，且又可分解為一顆顆恒星，它就是河外星系。否則，仙女星云就一定是銀河系內(nèi)的天體。 測(cè)定天體的距離談何容易 測(cè)定天體距離的困難 三角測(cè)距法：以地球軌道直徑為基線測(cè)定天體的距離，稱為幾何距離。最近的恒星(4.2 光年)對(duì)地球軌道直徑的張角不到 2。 光度測(cè)距法：所看到的天體亮度與天體到地球的距離平方成反比。同樣光度的天體，距離越遠(yuǎn)，看上去越暗。幾何距離和光度距離 造父變星的光度距離 變星：亮度會(huì)發(fā)生變化的恒星，造父變星是其中的一類。 造父變星的周光關(guān)系：光度L與光變周期 P 之間存在以下關(guān)系： L = f (P) 函數(shù) f 的形式是知道的，P可以測(cè)得，于是可求得光度L，并與亮度比較以確定距離。 望遠(yuǎn)鏡越做越大 望遠(yuǎn)鏡的主要功能：聚光本領(lǐng)和分辨率。 望遠(yuǎn)鏡的物鏡(口徑)越大， 聚光本領(lǐng)越強(qiáng)， 分辨率越高。所以望遠(yuǎn)鏡越做越大。 1917年，口徑2.5米望遠(yuǎn)鏡建成。 1948年，5米； 1971年，6米。 目前已有口徑10米及更大的大望遠(yuǎn)鏡。 1923年10月6日，美國(guó)天文學(xué)家哈勃利用2.5 米望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)仙女星云，分辯出造父變星，由此推算出仙女星云的距離為 225萬(wàn)光年，遠(yuǎn)在銀河系之外，從而證實(shí)了河外星系的存在。仙女星系河外星系（一）河外星系（二） 宇宙概貌 哥白尼正確認(rèn)識(shí)了太陽(yáng)系。 赫歇爾把人類帶入恒星世界。 哈勃使我們進(jìn)入星系世界。 宇宙中各種星系的數(shù)目在 1000 億個(gè)以上， 它們又構(gòu)成更大的恒星集團(tuán)——星系團(tuán)，以至超星系團(tuán)。恒星構(gòu)成星系，星系構(gòu)成星系團(tuán)、超星系團(tuán)，這就是宇宙的成團(tuán)結(jié)構(gòu)。星 系 團(tuán) 宇宙學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 從整體角度探討宇宙的結(jié)構(gòu)和演化 17世紀(jì)，牛頓建立經(jīng)典宇宙學(xué)； 1917年，愛(ài)因斯坦開創(chuàng)現(xiàn)代宇宙學(xué)研究； 1922年，弗里德曼探討膨脹宇宙可能性； 1927年，勒梅特提出均勻各向同性膨脹宇 宙模型； 1948年，伽莫夫建立大爆炸宇宙論。 大爆炸宇宙論已為天文界所普遍接受 大爆炸宇宙論 大爆炸開始于大約137億年前。當(dāng)時(shí)宇宙的體積極小、密度極高、溫度極高。 大爆炸開始后，體積不斷膨脹，密度和溫度下降。經(jīng)過(guò)100多億年時(shí)間的演化， 成為今天我們所看到的宇宙。 大爆炸模型得到若干重要觀測(cè)事實(shí)的支持宇宙大爆炸示意圖 宇宙的結(jié)局 宇宙膨脹過(guò)程是引力與斥力之爭(zhēng)，誰(shuí)勝誰(shuí)負(fù)取決于宇宙中物質(zhì)的密度。 如果密度足夠大， 膨脹終將結(jié)束， 并接下來(lái)就是收縮， 稱為閉宇宙。否則，膨脹永無(wú)止境，稱為開宇宙。 開宇宙的可能結(jié)局 隨著恒星不斷從氣體中誕生，氣體越來(lái)越少，直至無(wú)法再形成新的恒星。 1014年后，恒星全部失去光輝，星系核中的黑洞不斷變大； 1017-1018年后，只剩下黑洞和死亡了的恒星，恒星中的質(zhì)子開始變得不穩(wěn)定； 1024年后，質(zhì)子開始衰變?yōu)楣庾雍洼p子； 1032年后，衰變過(guò)程結(jié)束，宇宙中只剩下光子、輕子和大黑洞； 10100年后，黑洞蒸發(fā)，可稱為宇宙末日。 閉宇宙的可能結(jié)局 膨脹停止的早晚取決于物質(zhì)密度的大小。 假設(shè)物質(zhì)密度是形成閉宇宙最低要求的 2 倍，則膨脹過(guò)程經(jīng)過(guò)約 500 億年后結(jié)束，宇宙的半徑比現(xiàn)在大 1 倍。 一旦引力占上風(fēng)，宇宙開始收縮。收縮過(guò)程正好是膨脹的反演。1000 億年后回到大爆炸發(fā)生時(shí)的狀態(tài)，且收縮過(guò)程越來(lái)越快，最后稱為“大暴縮”。 開宇宙的結(jié)局似乎比閉宇宙更好一些。不過(guò)，整個(gè)過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間實(shí)在太長(zhǎng)。將來(lái)該怎么辦？這已經(jīng)完全不是我們今天所能考慮的問(wèn)題了。 真正的威脅在50億年之后，太陽(yáng)將變成一顆紅巨星并吞食地球。AUf紅軟基地