第三部分地球、宇宙和空間科學(xué)

第三部分地球、宇宙和空間科學(xué)主題1地球在宇宙中的位置一、宇宙——總星系地月系——太陽系——銀河系——總星系宇宙是不斷運(yùn)動(dòng)的

——天體相互吸引和相互繞轉(zhuǎn)形成天體系統(tǒng)地月系地月系TheSolarSystem太陽系星云a著名的馬頭星云。星云局部不透光，在明亮的背景下顯得較黑暗。獵戶座(Orion)中的馬頭(Horsehead)星云B33，它是個(gè)暗星云。7英寸折射望遠(yuǎn)鏡拍攝。星云b星云c馬頭星云的局部。它由寒冷、黑暗的塵埃和氣體組成。在其頂端有一顆仍包裹在云團(tuán)中的新星。(HST)星云銀河系中的龐大星云NGC3603。其中有許多處于演化的不同階段的恒星。(HST)十七萬光年外位于大麥哲倫云中的星云N159是一個(gè)恒星育嬰場。初生恒星的強(qiáng)大星風(fēng)正在重塑星云的形狀。(HST)星云星云位于昴星團(tuán)的反射星云。星云靠近昴星團(tuán)中的一顆大星Merope，并在向它緩慢接近。(HST)星云“老鷹星云”(M16)里的巨大分子云柱，云柱中孕育著許多初生的恒星。位于七千光年外的天蛇座。(HST)星云兩萬五千光年外的“手槍星云”位于人馬座，正中的巨大恒星是迄今觀測到的銀河系中最明亮的恒星。(HST)星云一千六百光年外的M78屬于反射星云，位于獵戶座。距地球約6500光年的行星狀星云NGC6751酷似一只熾熱的大眼睛。其中央的恒星與我們的太陽類似。(HST)星云這是位于北天天龍星座的行星狀星云NGC6543，俗稱“貓眼星云”。距地球約3000光年。(HST)星云“沙漏星云”MyCn18距地球約8000光年。它是一個(gè)年輕的行星狀星云。(HST)星云13星團(tuán)1這是距離地球只有150光年的C50(Hyades)，它是距離我們最近的開放星團(tuán)。(SEDS)星團(tuán)2這是“鬼宿星”M44。這是一個(gè)開放星團(tuán)，包含350顆恒星，據(jù)估計(jì)距地球約577光年。(SEDS)星團(tuán)3這是“昴宿星團(tuán)”M45。又稱“七姊妹星”，但它至少包含500顆較暗的恒星，距地球約350光年。(SEDS)星團(tuán)4這是開放星團(tuán)NGC3293，包含至少50顆恒星。它是一個(gè)非常年輕的星團(tuán)(AAT)星團(tuán)5這是“蝴蝶”開放星團(tuán)M6。其中大部分都是明亮的藍(lán)色年輕恒星，但卻有一顆橙色的巨星。(NOAO)星團(tuán)6這是開放星團(tuán)M7，距地球約800光年，至少包含80顆大星。(NOAO)星團(tuán)7這是166000光年遠(yuǎn)的球狀星團(tuán)NGC1850，位于銀河系的伴星系大麥哲倫云中。(HST)星團(tuán)8這是武仙座的球狀星團(tuán)M13，距地球約22200光年。內(nèi)含幾百萬顆恒星。(SEDS)中子星1這是一個(gè)單個(gè)的中子星，其表面溫度高達(dá)一百二十多萬度，直徑只有二十八公里。(HST)中子星2以兩百倍音速高速運(yùn)動(dòng)著的中子星，距地球約兩百光年。三十萬年后將對(duì)地球產(chǎn)生輕微影響。(HST)黑洞1在星系中漂浮的單個(gè)恒星級(jí)黑洞，它引起的引力透鏡現(xiàn)象使位于其后方的恒星產(chǎn)生了兩個(gè)像。(HST)黑洞2位于NGC6251中心發(fā)出強(qiáng)烈紫外線輻射的塵埃盤，其內(nèi)部可能存在一個(gè)巨型黑洞。(HST)黑洞3橢圓星系NGC7052中心的塵埃盤，其中央可能有一個(gè)質(zhì)量為太陽三億倍的超級(jí)黑洞。(HST)黑洞4人馬座A(NGC5128)星系中心的塵埃盤，其中有一個(gè)巨大的超級(jí)黑洞。(HST)TheMilkWayGalaxy銀河系銀河系銀河系中心銀河系中心視場大小為1500光年的射電圖象。銀河系天鵝-人馬座方向的銀河。輝煌的銀河系中心（銀核）部分。輝煌的銀河系中心（銀核）部分II?？椗?、牽牛星-人馬座方向的銀河。河外星系星系類型1與銀河系形狀相似的棒旋星系M109。美國加利福尼亞的利克天文臺(tái)(LickObservatory)拍攝。星系類型2棒旋星系NGC4565。美國海軍天文臺(tái)(U.S.NavalObservatory)拍攝。星系類型3飛馬座(Pegasus)中的棒旋星系NGC7479。加拿大－法國－夏威夷(Canada-France－Hawii)望遠(yuǎn)鏡拍攝。星系類型4棒旋星系NGC4314。距離4000萬光年，核區(qū)外圍繞有恒星形成環(huán)。HST拍攝。星系類型5長蛇座(Hydra)中的棒旋星系M83。澳大利亞的英－澳天文臺(tái)(Anglo-AustralianObservatory)攝于1986年星系類型6長蛇座(Hydra)中的棒旋星系M83。飛馬座(Pegasus)中的旋渦星系NGC7742。此星系也是賽弗特(Seyfert)星系，亮度為12星等,核外有一個(gè)恒星形成環(huán)，中心明亮的核內(nèi)包含著一個(gè)特大質(zhì)量的黑洞。HST拍攝。星系類型7獅子座(Leo)中的旋渦星系NGC3628。此類星系是由許塊碎片合并而成的，多半在早期宇宙中是沒有的。HST拍攝。星系類型8旋渦星系NGC6946。11英寸望遠(yuǎn)鏡拍攝。星系類型9半人馬座(Centaurus)南部距離為1.5億光年的旋渦星系ESO269－57。歐洲南方天文臺(tái)(EuropeanSouthernObservatory,SEO)攝于1999年3月28日。星系類型10旋渦星系NGC2442。美國俄亥俄州立大學(xué)(TheOhioStateUniversity)拍攝。星系類型11后發(fā)座(ComaBerenices)中的旋渦星系NGC4414。距離6000萬光年，大小與銀河系相似，中心的核球部分包含著許多老年的黃星，旋臂上包含著年輕的蘭星和暗的星際塵埃，這些星際塵埃孕育著恒星的形成。HST拍攝。星系類型12室女座(Virgo)中一個(gè)從側(cè)面看的旋渦星系?"草帽"星系M104或NGC4594。星系類型13大熊座(UrsaMajor)中的旋渦星系M82。8英寸望遠(yuǎn)鏡拍攝。星系類型14大熊座(UrsaMajor)中的旋渦星系M82。星系類型15獵犬座(CanesVenatici)旋渦星系M51。旋臂清晰可見，在一條旋臂的末端連接著一個(gè)小的伴星系。12.5英寸望遠(yuǎn)鏡攝于美國俄勒岡州。星系類型16獵犬座(CanesVenatici)旋渦星系M51。旋臂清晰可見，在一條旋臂的末端連接著一個(gè)小的伴星系。6英寸望遠(yuǎn)鏡拍攝。星系類型17仙女座(Andromeda)星系M31或NGC224。直徑16萬光年，距離220萬光年，是一個(gè)比我們銀河系更大的河外星系，也是本星系群的成員之一。星系類型18仙女座(Andromeda)星系M31的中心環(huán)。此環(huán)由冷塵埃組成，距星系核3萬光年，環(huán)內(nèi)正在形成新的恒星。紅外空間天文臺(tái)(InfraredSpaceObservatory)衛(wèi)星拍攝。星系類型19天體系統(tǒng)的級(jí)別月球地球地月系太陽系河外星系太陽系外其它恒星銀河系總星系二、銀河系1、組成2、形狀3、大小三、太陽系1、太陽光球?qū)雍谧犹柡谧尤甄硪呷彰?、九大行星類地行星巨行星遠(yuǎn)日行星3、小天體（1）、小行星(火、木之間）（2）、彗星（彗發(fā)、彗核、彗尾）（3）、流星（流星體、流星、隕星）小行星Ida和它的衛(wèi)星，伽利略號(hào)探測器攝于1993年8月28日英國一太空研究專家日前稱一顆巨大的名為2002NT7的小行星將于17年內(nèi)撞擊地球，屆時(shí)地球上的生命將遭受毀滅性的打擊。據(jù)稱這個(gè)小行星是迄今為止所探測到對(duì)地球威脅的最大的物體，它的直徑約兩公里，預(yù)料撞擊速度達(dá)每秒28公里，無論撞落在地球五大洲的任何一地，都足以摧毀整個(gè)洲塊，并造成全球性的氣候劇變。流星隕石隕鐵隕坑彗星哈雷彗星每隔76年光臨一次地球,1985年曾劃過地球上空哈雷彗星目前的位置海爾－波普彗星。1997年3月27日攝于意大利的Matterhorn四、人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)與探索1、認(rèn)知：（1）、宇宙是均勻的、無邊的、膨脹的。由大量不同層次的星系構(gòu)成。（有限無邊、無限無邊）（2）、宇宙起源：大爆炸——膨脹（3）、恒星演化：氣體星云——主序星紅矮星——白矮星——黑矮星超紅巨星——超新星爆炸中子星（脈沖星）黑洞有限無邊的宇宙有限無邊的宇宙，有膨脹，就有收縮。黑洞能吸進(jìn)整個(gè)宇宙嗎？在原則上沒有什么東西可以充滿黑洞，但是我們的宇宙正在飛速地?cái)U(kuò)張。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)其他河外星系都在移動(dòng)，而且越到將來，它們移動(dòng)的速度越快。如上所述，在銀河系中心有一個(gè)大的黑洞，這個(gè)黑洞沒有足夠大的能量來停止擴(kuò)張，宇宙本身也沒有足夠大的能量停止擴(kuò)張。最終宇宙擴(kuò)張到極限而再回轉(zhuǎn)是可能的。有許多天文學(xué)家及理論物理學(xué)家相信這種現(xiàn)象將會(huì)發(fā)生。如果是那樣，宇宙本身就是一個(gè)黑洞，它本身被吸入，然后再回到所有黑洞內(nèi)部最終的奇點(diǎn)。2、理論：（1）、愛因斯坦狹義相對(duì)論：運(yùn)動(dòng)的鐘會(huì)變慢（2）、愛因斯坦廣義相對(duì)論：時(shí)空是彎曲的（3）、黑洞有溫度、有熱輻射、有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、有奇妙的性質(zhì)。當(dāng)物體在強(qiáng)引力場中以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)(比如接近黑洞等等)，時(shí)間也會(huì)隨之發(fā)生變化。這一現(xiàn)象是在愛因斯坦的狹義和廣義相對(duì)論中提出和預(yù)見到的這是一個(gè)理論上可以實(shí)現(xiàn)的太空船，它不用裝載燃料，而是用星體之間的氫氣作為動(dòng)力原料。盡管星際氫的密度很小，但太空船可以產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場來收集氫氣，氫進(jìn)入溶解反應(yīng)堆，然后熱等離子體會(huì)從排氣口噴出，從而推進(jìn)太空船。從理論上來講，這種太空船的速度可以接近光速，根據(jù)相對(duì)論原理，物體的速度越接近光速，時(shí)間就趨于靜止，因此，如果乘坐這種太空船，星際旅行所需的時(shí)間就會(huì)被大大縮減。被歐洲航天局XMM-牛頓X射線探測器探測到的位于MCG-6-30-15星系中的黑洞。黑洞所產(chǎn)生的巨大引力可以使時(shí)空扭曲變形。黑洞不會(huì)發(fā)光，因此不能用天文望遠(yuǎn)鏡看到，但天文學(xué)家可借助觀察黑洞周圍物質(zhì)被吸引時(shí)的情況，找出黑洞的位置。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對(duì)論，黑洞也是可以被預(yù)測的重力透鏡現(xiàn)象。圖為星系群Abell2218形成的重力弧五彩可見光照片。這張照片是被哈勃望遠(yuǎn)鏡所拍攝到的。重力弧的研究為星系早期進(jìn)化提供了一個(gè)最為直觀的景象赫克拉(JohnHuchra)是搜尋星系的杰出天文學(xué)家之一。此圖中的景象是赫克拉發(fā)現(xiàn)的，因此被稱為“赫克拉十字”。中間的亮點(diǎn)是較近的一個(gè)星系，圍繞的四個(gè)亮點(diǎn)是距離較遠(yuǎn)的類星體。從類星體發(fā)出的光線由于星系的重力干涉發(fā)生了彎曲，于是光線就像一個(gè)巨大的透鏡，使我們看到了遙遠(yuǎn)類星體的圖像。圖中的類星體距我們約有80億光年，而中央的星系卻離我們近的多，只有4億光年。愛因斯坦在1936年提出了重力透鏡現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致這一結(jié)果。愛因斯坦圓環(huán)。圖中是位于地球與另一個(gè)星系之間的黑洞。遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光線由于黑洞極強(qiáng)的引力場而發(fā)生彎曲，成為一個(gè)環(huán)狀。這種現(xiàn)象被稱為重力透鏡。光線會(huì)在重力場作用下發(fā)生彎曲的理論是愛因斯坦在他的廣義相對(duì)論中提出的。近幾年來，隨著天文觀測技術(shù)的不斷進(jìn)步，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了更多的重力透鏡現(xiàn)象