太阳系银河系与宇宙.ppt
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1、太阳 地球 月亮,太阳系,太阳系是一个庞大的天体系统。主要包括绕着太阳旋转的九大行星,50多颗围绕着不同行星运转的卫星,数以万计的小行星、彗星、流星体,以及行星际气体和尘埃物质在这个天体大家庭中,太阳是老大,所有的其他天体都沿着一定的轨道围绕着太阳旋转。偶尔有几个彗星和流星横冲直撞,离开轨道,但最终也逃不脱太阳的控制,太阳就好像用一条无形的绳子拉着其他天体一起旋转。这条“绳子”就是“万有引力”太阳在太阳系中具有绝对的“权威”。它的质量占整个太阳系总质量的99.9%,它又是太阳系中唯一自身能发光的恒星,其他所有的成员都只能靠反射太阳光而发亮太阳系的空间范围很大,如果把距太阳最远的行星冥王星的轨道
2、作为太阳系的边界的话,那么,这个大家庭所占的空间直径长达120 亿千米九大行星是太阳系中的主要成员,其中以水星距离太阳最近,其次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。还有几十万颗小行星,主要集中在火星和木星之间。如以个头大小排列,九大行星中以木星为最大,其次是土星、天王星、海王星、地球、金星、火星、水星冥王星的大小尚未最后准确测定,有人测得它的直径为3 0003 600千米,如果这个数字得到公认,那么,冥王星将是九大行星中个儿最小的一个由于九大行星与太阳的距离不同,因而在它们上面看到的太阳圆面的大小也不一样太阳系在银河系中只是极其微小的一部分,太阳也只是恒星家族中的一位普通成
3、员,它不是宇宙的中心,也不是银河系的中心,它正率领着整个太阳系围绕着银河系的中心旋转“太阳系”在宇宙中不只一个。1983年8月美国科学家宣布,他们在太阳系之外发现了另一个“太阳系”。即通过功率强大的红外望远镜发现,在织女星附近有一些天体环绕着它运转,它们的结构与太阳系很相似。这项发现,可以使人们通过对太阳系以外的“太阳系”的观测和对比研究,更好地了解太阳系的形成和演化过程,揭开更多的宇宙奥秘,深化对宇宙天体的认识,太阳,在太陽的中心,溫度高達1,500萬C。如果一顆沙粒被加熱到這個溫度,它的能量將可以照亮100公里之內的所有物體。太陽的平均直徑是1,392,000公里,是地球直徑的110倍。太
4、陽的重量大約是210的27次方公噸,是地球的333,420倍。太陽巨大的體積和質量意味著太陽從外向內的壓力很大 是地球大氣壓力的2,500億倍。在這樣大的壓力和溫度,氫使太陽燃燒,太陽變成了一個巨大的氫彈。在核融合過程中,氫原子核(氫原子的中心部分)融合成氦原子,太陽每秒釋放出的能量相當於1,000億顆氫彈爆炸的能量。太陽黑子即時觀測 而太陽內部的結構由內依序是核心、輻射層、對流層。我們能目視的太陽本體是光球層,其外側則有色球層和日冕。光球層相當於地球的地表,色球層和日冕分別相當於地球的大氣層和磁層。光球層溫度大約是6000度K,色球層則達1萬度K 左右。在太陽表面可以看到閃焰(太陽表面的爆炸
5、現象)和日珥等多種現象。在太陽11年的活動週期過程裡,2001年是太陽太陽活躍年也是它的活動極大期。在那段期間,太陽的表面經常有數量眾多的黑子和爆發活動,之後太陽會慢慢地平靜下來,並且在2007年到達它的活動極小期。,重量(公斤)1.989e+30大小(地球)332,830 赤道半徑(公里)695,000 赤道半徑(地球)108.97密度(公克cm3)1.410自轉周期日2536*表面溫度,000C 年歲(十億年)4.5,尽管太阳是太阳系的中心,地球上万物生长所需光和热的源泉,但在广袤的宇宙中,太阳谈不上有任何的特殊性。在组成银河系的2000亿颗恒星中,太阳只是一颗中等大小的天体,大体上处于一
6、生中的中年时期,太阳H-Alpha射线照片,然而,在我们太阳系里,太阳则是一个有着巨大影响而占支配地位的天体。太阳的质量占整个太阳系的99.8%,直径达865000英尺(1400000千米),是地球直径的100多倍。需要109个地球才能填满太阳的横截面,而它的内部则能容纳130万个以上的地球。我们看到的太阳其实只是它表面的光球层,温度约为6000摄氏度,属比较“凉爽”部分。光球层非常活跃,在其表面可以看到许多极富戏剧性的特征。,黑子,在光球层的某些部位,局部温度比周围低,在可见光范围内这些部位显得比其它部位黑暗,人们称之为“黑子”。,耀斑,光球层外面是色球层。太阳能量通过这一层自内核向外传递。
7、在这一层可以见到太阳耀斑。耀斑是太阳黑子形成之前在色球层产生的灼热氢云,1996年SOHO探测器拍摄到的太阳高温大气,太阳的能源来自于其核心部分。太阳内核的温度高达1500万摄氏度,压力超过地球气压的340亿倍。内核的气体密度极高,是水的150倍。太阳每秒钟向外辐射约28600亿亿兆瓦的能量,这么高的能量是由其内核的核聚变反应产生的。在聚变中,四个质子聚合成一个氦原子核。氦原子核的质量比四个质子小0.7%,失去的质量转换成了能量,以伽玛射线的形式被释放到太阳的表面,并向宇宙空间辐射出去。太阳每秒钟约有七亿吨的氢被转化成氦。在此过程中,约有五百万吨的净能量被释放。能量在对流过程中不断地发出光和热
8、,使太阳发光。从太阳内核释放出的能量需要经过几百万年才能到达表面。,美国“天空实验室”1973年拍摄的太阳日饵,最强大的太阳耀斑,太阳大气的最外层是日冕。日冕非常庞大,可以向太空绵延数百万公里。人们可以在这一日冕中看到“日饵”:日饵是色球层上部产生的巨大火焰。人们仅在日全食的时候可以见到日冕,太阳磁极,黑为正,白为负,除了光和热,太阳也向宇宙空间辐射一种低密度的粒子流太阳风。太阳风以每秒450公里的速度在太阳系中驰骋。太阳风异常强大时便形成了太阳风暴,它会对人类的无线电通讯造成影响。地球和其他一些行星两极的极光也是太阳风带来的。太阳的磁场极其强大且极其复杂,其磁层范围甚至越过了冥王星的轨道。,
9、太阳已经46亿岁了,太阳已经46亿岁了,现在已步入中年。它还可以继续平静地燃烧约50亿年。太阳在临终时,内部的氦将转变成更重的元素,亮度会增加到现在的一倍,体积也将不断膨胀,所有近日行星包括地球都将融入它的怀抱。这时的太阳将变得十分不稳定,在它周围会出现一个新的行星状星云。这为新太阳系的诞生创造了条件。在经历一亿年的红巨星阶段后,太阳将耗尽它所有的能量而猛然坍缩成一颗白矮星。几万亿年后,它最终将在黑暗中完全冷却,1991年日全食,1994年日全食,1994年日全食,地球,对住在地球上的人类而言,这颗有着广阔天空和蓝色海洋的行星始终给人以坚实、巨大的感觉。然而在宇宙中,地球给宇航员们的印象却并非
10、如此:这个在一层薄薄而脆弱的大气笼罩下的星球并不见得有多大。在太空中,地球的特征是明显的:漆黑的太空、蓝色海洋、棕绿色的大块陆地和白色的云层。“伽利略”木星探测飞船飞临地球时发回的照片,正中央是南美洲,下方是白色的南极洲大陆,地球,“伽利略”木星探测飞船飞临地球时发回的照片,正中央是南美洲,下方是白色的南极洲,“阿波罗”17号1972年拍摄的地球照片,非洲和沙特阿拉伯在蓝色海洋和白色云层的衬托下显得轮廊分明,人们梦想能在太空中旅行,能欣赏宇宙的奇观。而从某种意义上说,我们都是太空旅行者。我们的宇宙飞船是地球,飞行速度是每小时 108000 公里。地球是太阳的从里往外数第三颗行星,距太阳大约有
11、150000000 公里。地球每 365.256 天绕太阳运行一圈,每 23.9345 小时自转一圈。它的直径为 12756 公里,只比金星大了一百多公里。,美国卫星拍摄的地球红外图,地球是一个活跃的行星。根据板块构造说,地壳由几大板块构成,这些板块漂浮在炽热的地幔上缓慢移动。它的运动方式基本有两种:扩张和缩小。扩张运动表现为两个板块相互远离,地下岩浆涌出形成新的地壳;缩小运动表现为两个板块相互碰撞,一个板块钻到另一板块的下面,在地幔的高温中逐渐消融。在板块交界处常常存在许多巨大的断层,地震频繁,火山众多。地球的外壳非常年轻,它不断受到大气、水和生物的侵蚀,并在地质运动中不断地重建。所以地球表
12、面没有像月球那样坑坑洼洼地遍布陨石坑。这样的地壳构造在太阳系中是独一无二的,“伽利略”木星探测飞船发回的地球与月球的合影。地球上棕色的是南美洲,“伽利略”木星探测飞船在飞临地球后,“掉头”拍摄的地月合影,地球有一个适合生物生存的大气层。在这个大气层中氮气占78%,氧气占21%,余下的1%是其他成份。地表年平均气温15摄氏度,平均气压101.3千帕。地球初步形成时,大气中存在有大量的二氧化碳,但是到今天,它们几乎都被结合成了碳酸盐岩石,少量溶入了海洋或被植物消耗掉了。地壳板块构造运动与生物活动共同维持着二氧化碳的循环。大气中仍然存在的少量二氧化碳带来了温室效应,这对维持地表气温极其重要。温室效应
13、使地球年平均气温从早期的-21提高到了宜人的14,没有它海洋将会结冰,生命将不复存在。而随着社会的发展,人类将大量的二氧化碳被排放到了大气中:过多的二氧化碳会使温室效应变得越来越严重。我们不希望地球变得像金星般炎热,“水手”10号拍摄的地月合影。地月体积比例关系非常明显。从这个角度看地球上全是水,地球是太阳系中唯一已知存在生命的行星。它快速的自转与富含镍铁熔岩的地核共同形成了一个巨大的磁气圈。在太阳风的吹拂下,磁气圈的形状被扭曲成水滴状。它与大气一同担当了阻止来自太阳和其它天体有害射线的任务。地球的大气还使我们免受流星雨的袭击,大多的陨石在到达地面前便已烧毁了。人类开始太空探索后,我们已对自己
14、的行星有了更多的认识。人类的第一颗人造地球卫星发现地球周围有一个强烈的辐射区,现在我们把它叫作 Van Allen 辐射带。这个辐射带是宇宙中高速运动的带电粒子在赤道上空被地球的磁场俘获而形成的一个环状区域。曾经被认为非常平静上层大气,其实是非常活跃的,它在太阳辐射的影响下遵循着热胀冷缩规律。上层大气的这些特性对地球的天气系统有很重要的影响,320公里高空拍摄的条状白云,巴西上空的风暴云系,太平洋上空的涡漩云系,印度洋上空的飓风眼,台风云系,航天飞机上拍摄的日出,月球,地球只有一个天然卫星月球。有人认为小行星 3753(1986 TO)是地球的另一个卫星,但事实上尽管它与地球的轨道有着很复杂关
15、系,但还不能称之为卫星,最多只能叫它地球的“伙伴”。不过现在越来越多的人造卫星被放到了地球轨道上,从某种意义上说地球已经有了成千上万颗卫星,“阿波罗”17号登月任务完成后,在归程中拍摄的月球照片,月球南极,靠近极点的黑色地区终年不见阳光,可能有冰,1969年“阿波罗”11号拍摄的月表。图中最大的陨坑的直径80公里,从“阿波罗”11号指挥服务舱拍摄的登月舱和月表照片。远方是地球,“阿波罗”11号拍摄的月表和悬在月球地平线上的地球,“阿波罗”15号的月球车,“阿波罗”17号的宇航员在月球上,“阿波罗”17号宇航员用手持式相机拍摄的月岩和空中的地球,“阿波罗”17号的宇航员开着月球车在月球表面行驶,
16、月球上的“哥白尼”陨坑,另一个角度观看“哥白尼”陨坑,月亮上看地出,水星,公转轨道距太阳 57,910,000 km行星直径4,880 km行星质量3.30e23kg,有人说水星,上面一定全是水吧,其实不然,水星和水完全是两回事。这是我们中国人的叫法。在西方,人们是用希腊神话中的人物来给行星命名的。古希腊人因为看到水星的运行速度快,绕太阳的公转时间最少,所以把希腊神话中跑得最快的信使“墨丘利”的名字作为水星的名字,直到现在,英文里,水星的名字还叫“墨丘利”呢水星离太阳很近,朝向太阳的一面,温度非常高,可达到400摄氏度以上。着样热的地方,就连锡和铅都会熔化,何况水呢。但被向太阳的一面,长期不见
17、阳光,温度非常低,冷到-173摄氏度,在这里也不可能有固态的水水星在许多方面与月球相似,它的表面有许多陨石坑而且十分古老;它也没有板块运动。另一方面,水星的密度比月球大得多,(水星 5.43 克/立方厘米 月球 3.34克/立方厘米)。水星是太阳系中仅次于地球,密度第二大的天体在探测方面,仅有水手10号探测器于1973年和1974年三次造访水星。它仅仅勘测了水星表面的45(并且很不幸运,由于水星太靠近太阳,以致于哈勃望远镜无法对它进行安全的摄像)。我们通过双筒望远镜甚至直接用肉眼便可观察到水星,但它总是十分靠近太阳,在曙暮光中难以看到,水星,金星,金星(Venus)常出現在拂曉的東方天空及黃昏
18、的西方天空的一顆明亮的星星,它是一顆岩石構成的行星,也是距離太陽第二遠的行星。金星在繞太陽公轉的同時,也緩慢的反方向自轉,因此使它成為太陽系中自轉週期最長的行星,大約需243個地球日厚重大氣 金星比地球稍微小一點,內部構造或許也類似。金星是除了太陽與月球外,天空中最亮的天體,這是因為它的大氣層能強烈的反射陽光。金星的大氣擁有大約92倍於地球的大氣壓(相當於地球海洋深1公里下的壓力),大氣層的主要成分是90%的二氧化碳、3%的氮和0.1%的水蒸氣。,它能在溫室效應下吸收更多的熱,因此,金星成了最熱的行星,表面高溫度可達攝氏482度。厚的雲層內含有硫酸的小滴,並由風以每小時接近360公里的速度吹向
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