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第六节 行星、恒星、星系和宇宙

作者:未知来源:中央电教馆时间:2006/4/5 10:03:00阅读:nyq
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地球的起源

  科学家们过去常认为包括地球、水星、金星、火星在内的石质行星是一块尘埃云快速引力坍缩而形成的.这种坍缩产生了致密的球体,但在20世纪60年代,阿波罗太空计划的有关研究成果改变了这种观点.对月坑的研究揭示出这些坑是由于在距今约45亿年时大量天体的撞击而形成的.此后,撞击的次数看来很快减少.这一研究结果使斯米特(Otto Shmidt)提出的吸积理论恢复了活力.这位苏联地球物理学家于1944年提出:行星是一步一步地逐渐增大其体积的.根据斯米特的见解,宇宙尘团聚在一起成为颗粒,颗粒变成砾石.砾石变成小球,然后变成大球,再变成微行星(即星子),最后,尘埃终于变成了月球那样的大小.随着星体越来越大,它们的数目就减少.结果,星体(即陨石)之间碰撞的机会就减少,能够用于吸积的东西越来越少,这意味着为了集结成大行星这一作用要进行很长的时问.由华盛顿卡内基研究所的韦瑟里尔(George .W. Wetherill)进行的计算表明,一个直径10千米大小的天体变成地球这样的天体需要经过大约一亿年的时间.

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宇宙的起源

  本世纪,有两种“宇宙模型”比较有影响.一是稳态理论,一是大爆炸理论.20年代后期,爱德温·哈勃(Edwin Hubble)发现了红移现象,说明宇宙正在膨胀.60年代中期,阿尔诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)发现了"宇宙微波背景辐射".这两个发现给大爆炸理论以有力的支持.现在,大爆炸理论广泛地为人们所接受.
  大爆炸理论认为,宇宙起源于一个单独的无维度的点,即一个在空间和时间上都无尺度但却包含了宇宙全部物质的奇点.至少是在120—150亿年以前,宇宙及空间本身由这个点爆炸形成.




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宇宙的年龄

  目前发现的最远的天体大约距离地球120亿光年,也就是说,该天体在120亿年前就已经在距离我们120亿光年处开始发光了,但令人难以理解的是:许多专家认为宇宙年龄也是120—160亿年,这是怎么回事?
  根据天文观测到的宇宙中大量天体的运行速度,其中大部分的运行速度都不超过300公里/秒,如果这些天体如宇宙大爆炸假说认为的那样曾经是在一起的,则其按300公里/秒的速度相互远离至120亿光年处,至少也需要120000亿年的时间,即使这些天体按光速相互远离至120亿光年处再突然减速停下来,然后再向地球发出我们现在看见的光线,宇宙的年龄也应该是240亿年左右,请教各位大侠,120—160亿年的宇宙年龄是怎么计算的呢?




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恒星的诞生

  在星际空间普遍存在着极其稀薄的物质,主要由气体和尘埃构成.它们的温度约10100K,密度约10-2410-23g/cm3,相当于1cm3中有110个氢原子.星际物质在空间的分布并不是均匀的,通常是成块地出现,形成弥漫的星云.星云里3/4质量的物质是氢,处于电中性或电离态,其余约1/4是氦以及极少数比氦更重的元素.在星云的某些区域还存在气态化合物分子,如氢分子、一氧化碳分子等.如果星云里包含的物质足够多,那么它在动力学上就是不稳定的.在外界扰动的影响下,星云会向内收缩并分裂成较小的团块,经过多次的分裂和收缩,逐渐在团块中心形成了致密的核.当核区的温度升高到氢核聚变反应可以进行时,一颗新恒星就诞生了.

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发现未知天体

  1781年,英国天文学家威廉·赫歇耳发现了天王星,其实这颗星体很早已在当时天文学家的观测、研究之中,只是过去认为它是一颗恒星.1821年,法国经度局要编制木星、土星和天王星的星历表.编制者利用建立在万有引力定律基础上的大行星摄动理论来计算这3颗行星的位置和轨道发现木星与土星的理论计算与实际观测符合得很好,而天王星则很不理想按1781年以前的观测资料计算的轨道与按1781上以后观测资料计算的轨道完全是两个不同的椭圆轨道.是1781年以前的观测资料不准确,还是存在一个大行星的摄动,使天王星改变了运动的轨道呢?时过不久,1830年以后天王星星历表上计算出来的位置又与观测实际误差达 ,并且误差越来越大,到1845年,误差竟达到 之多.当时大多数天文学家并不怀疑观测资料的准确性,而认为存在一颗行星,它影响着天王星的运行轨道.但也有一些天文学家,则怀疑大行星摄动理论的正确性,这一理论的基础是万有引力定律.然而,有两位年轻的天文学家则坚信万有引力定律是正确的,一位是英国的亚当斯,另一位是法国的勒威耶,他们认为天王星运动与利用万有引力定律计算的结果不相符合,一定是天王星外面还有一个大行星在影响着天王星的运动.要证明这个猜想的正确,就必须把未露面的行星找出来。184510月,英国剑桥大学生亚当斯(18191892年)首先从理论上得出了结果,随后法国天文学家勒威耶(18111877年)也计算出来了.人们根据他们的预报果然观察到这颗新行星,命名为“海王星”.

  当1846年勒威耶和亚当斯发现海王星以后不久,从1850年开始,一些天文学家就分析推算在海王星以外可能还有一颗未知的行星经过长期的努力,终于在1930314日,人们发现了太阳系的第9个行星——冥王星.


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