宇宙最低温度

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宇宙的基本结构

一、星系

1.星系是由宇宙中一大群运动着的恒星、大量的气体和尘埃组成的

物质系统。银河系以外的星系统称为河外星系。

2.太阳系是银河系中的一小部分，地球是太阳系中的一颗行星，月

球是地球的卫星。

二、太阳系

1.太阳系由太阳和八大行星组成，这八大行星在太阳引力作用下，

几乎在同一平面内绕太阳公转，距离太阳越近的行星，公转速度越大。

宇宙银河系河外星系太阳系其它恒星系地月系其它行星

2.太阳

太阳是恒星，是一颗自己能发光发热的气体星球。直径约为1.4×

106Km，体积是地球的130万倍，质量的为2×1030Kg是地球的33万

倍。

太阳源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量，称太阳辐射（光），

太阳每秒辐射的能量达到4×1026J，太阳的能量来自内部的核聚变。

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3.八大行星

水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。其中水

星、金星、地球、火星离太阳较近称内行星，木星、土星、天王星、海

王星离太阳较远称外行星。内行星有坚硬的外壳，外行星无坚硬的外壳，

体积巨大。

八大行星的运动特征：

共面性：轨道面之间的倾角小于4°，几乎在同一平面上。

同向性：都是自西向东运动。

近圆性：轨道的偏心率接近0，近似圆轨道。

三、地月系

1.地球与月球组成一个双星系统称地月

系。

2.地球

地球是一颗直径约为12756Km、质量约

为6.0×1024Kg的行星，以约30Km/s的平均

速率绕太阳公转，它自转周期为24小时。

地球上生命存在的条件：

地球与太阳的距离适中，平均温度15度，大部风地区分布着液态水，

非常适合生物的生长。

体积、质量适中，吸引住较多的大气和水。经过漫长的演化形成的

大气，非常适合生物的呼吸。

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地球自转和公转周期适中，地球上昼夜更替和季节轮回适中，适合

生物的生存。

3.月球

月球是地球的天然卫星，月球直径约为3476Km，质量约为地球的

1/81，平均密度几乎与地球地壳的密度相等，月球绕地球公转的周期29

天左右，自转周期与地球相同。

月球的存在对地球的一个重要影响———潮汐现象

潮汐现象主要是由于

月球对地球不同部位施加

不同的万有引力而产生的。

如图所示，A点是离月球最

近的点，在这点上，月球对

地表水的引力要大于它对

地球其他部位的引力，于是

水流向A点，形成高潮。B

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点是离月球最远的点，在这点上，月球对地表水的引力要小于它对

地球其他部位的引力，加上地球本身的自转，由于离心作用，水被抛在

其后，这些抛在身后的水形成另一个高潮。C点和D点为两个低潮点。

三、周年视差法测恒星到地球距离

恒星离我们的距离非常遥远，但是我们可以利用地球绕太阳运动的

圆形轨道直径作为基线，利用周年视差，通过几何方法来测量恒星的距

离。这种方法叫做三角视差测距法。

如图中恒星A是我们想要测量其距离的星体。B、C、D是相对比较

远的恒星，在1月到7月间几乎看不出移动过，而A的相对位置在这

半年里看上去却发生了变化。图中的θ角就称为周年视差。潮汐现象的

形成

三角视差测距法示意图

例如：离我们最近的恒星，半人马座α星的周年视差为0.76″（你知

道0.76"有多小吗？如果将手臂伸直，所看到手上拿的一张纸厚度大约

为30"。），1月份和7月份地球移动的直线距离为3×1011m。估算该恒

星离我们多远?（11.y=9.46×1015m）

解答：1）sinθ=R/L，由于θ很小，所以，sinθ=θ，

L=R/θ。又θ=0.76″，

所以，θ=0.76×(2π/360)×(1/3600)≈3.68×10-6，

则L=1.5×10÷3.68×10m≈4.07×10m=4.31.y.。

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4711-616θLR

第十一章宇宙的结构和恒星的演化天体运动

1.月球的存在对地球的影响：潮汐主要由于月球对地球的的万有引

力影响而产生的。地球

上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的高潮点。

2.太阳系共有八颗行星。从距离太阳最近行星算起，依次为水星，

金星、地球、火星、木

星、土星、天王星和海王星。距离太阳越近的行星，公转速度越大。

除水星和金星外，其他行星都有卫星。木星和土星的卫星最多。

3.宇宙：所有的空间及其中的万物。光年的换算：1l.y.=9.46*10m

4.根据今天宇宙膨胀的速度，宇宙在一二百亿年前脱胎于高温、高

密状态，诞生于一次大

爆炸，这就是所谓的宇宙大爆炸假设。

5.银河系是一种旋涡状星系。太阳系正处于其中一条旋臂的边缘。

6.恒星的分类：1）根据恒星的物理特征来分类：体积、温度和亮

度。2）按照体积大小分，

依次为超巨星、巨星、中型星、白矮星和中子星。

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7.恒星的颜色与它的表面温度有关；恒星的亮度与体积、温度、它

与地球的距离有关。

8.视差测距法测恒星距离：以日、地距离为基线，利用周年视差，

通过几何方法来测量恒

星的距离的方法，叫做视差测距法。要会计算

9.恒星的物质组成：绝大多数恒星都有着和太阳相同的化学成分：

73％氢、25％的氦及2％

的其他元素。

10.恒星演化的几个阶段：1）恒星演化分：诞生期、存在期和死亡

期。2）一颗恒星的寿命

取决于它的质量，质量大的恒星寿命短。

15天体的演化

一、恒星的分类

恒星是拥有巨大且致密的等离子体，是在宇宙中靠核聚变产生的能

量而自身能发热发光的星体。最接近地球的恒星就是太阳。

恒星分类是根据恒星的颜色、温度和亮度间的关系进行的。

主序参宿七北极星

毕宿五

天狼A

半人马A

太阳巨星群蓝色和蓝白色白色黄色橘红色红色超巨星群参

宿四亮度度增大亮

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大部分恒星分布在从图的左上到右下的对角线上，叫主序星，太阳

也是一颗主序星。

白矮星群表面温度t/℃天狼B半人马B500

6赫罗图中行星巨星中子星白矮星超巨星

二、恒星的演化

1.恒星演化分诞生期、存在期和死亡期。

质量与太阳相当的恆星的演化：（1）主序星，（2）红巨星，（3）行

星状星云（位于中央的核心是白矮星，最后会冷却成为黑矮星）

2.恒星的寿命

一颗恒星质量越大，虽然可用以“燃烧”的核燃料越多，但它放射出的

能量也越多，因此它的寿命反而越短。太阳现在年龄大约为47亿年，

而太阳的寿命大约为100亿年。

恒星的演化

一颗恒星的寿命的长短取

决于它的质量

物理学家和物理学史

意大利伽利略（1564—1642）创建通过理想实验探求自然规律的

方法；发现匀变速运动和

摆的等时性；发明了温度计；1607年最早做了测定光速实验。

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英国牛顿（1642—1727）提出三条运动定律即牛顿运动定律；提

出万有引力定律；主张光

的微粒说。

英国卡文迪许（1731—1810）利用扭秤装置，测出了万有引力恒

量：证明了万有引力定律。法国库仑（1736—1806）利用扭秤测量

了点电荷间的静电力，总结出库仑定律。丹麦奥斯特（1777—1851）

1820年发现电流周围存在磁场。

英国法拉弟（）1831年发现了电磁感应现象，总结出电磁感应

定律；发明了第一个手摇

发电机。

德国楞次（1804—1865）总结出楞次定律，判断感应电流的方向。

英国麦克斯韦（1831—1879）建立了完整的电磁场理论，预言了

电磁波的存在，提出了光

的电磁说。

德国赫兹（1857—1894）第一次用实验证实了电磁波的存在。

荷兰惠更斯（1629—1695）提出光的波动说，认为光是某种振动，

以波的形式向周围传播。英国托马斯·杨（1773—1829）做了杨氏双

缝干涉实验，成功地观察到光的干涉现象。英国赫谢耳（1738—1822）

发现红外线。

德国里特在1801年发现紫外线。

德国伦琴（1845—1923）发现高速电子流射到任何固体上都会产

生X射线。

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德国普朗克（1858—1947）提出量子化的观念。

美国爱因斯坦（1879—1955）提出光的光子说，成功的解释了光

电效应现象，建立了光电

效应方程；提出了相对论，从相对论得出了质能方程。

英国汤姆生（1856—1946）研究阴极射线，发现了电子。

美国密立根测定了电子的电量，e＝1.6×1019库。

英国卢瑟福（1871—1937）利用α粒子散射实验，提出原子的核

式结构模型；1919年用

α粒子轰击氮原子核第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子。

丹麦玻尔（1885—1962）修正了卢瑟福的核式结构模型，提出了

三条假说，建立了玻尔理

论，成功的解释了氢光谱规律。

法国贝克勒耳（1852—1908）从铀矿中发现了天然的放射现象。

波兰玛丽居里（1867—1934）发现新的放射性元素钋、镭。

英国查德威克1932年发现中子。

法国约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇第一次用人工的方法得到了放

射性同位素，并发现

了正电子。

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