宇宙學(xué)概論-ppt課件

1、宇宙學(xué)概論羅民興浙江大學(xué)理學(xué)院物理系浙江近代物理中心天文學(xué)的起源天文與定向、航海天文與時間、歷法占星術(shù)天文學(xué)：中國、巴比倫、埃及、希臘、阿拉伯經(jīng)典天文學(xué)：哥白尼，伽利略與望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)代天文學(xué)物理學(xué)理論物質(zhì)的基本組成、相互作用與運(yùn)動規(guī)律：牛頓力學(xué)狹義相對論和廣義相對論量子力學(xué)與量子場論，標(biāo)準(zhǔn)模型超弦理論熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)宇宙學(xué)古老與新興的學(xué)問實(shí)驗(yàn)的科學(xué)理論的作用宇宙的現(xiàn)狀，過去與未來量子場論與標(biāo)準(zhǔn)模型原子物理與核物理伽利略探測器在前往木星的途中于1992年拍攝的地球與月球的合影日珥 星系又構(gòu)成星系團(tuán)，而一般把星系數(shù)較少，外形不規(guī)則的星系集團(tuán)稱為星系群 星系團(tuán)所含星系的數(shù)目一般在幾百到幾千個，大小為幾個

2、到幾十個Mpc (1pc=3.3ly) 銀河系所在的星系群稱為本星系群本星系群包含大約超過40個星系, 其重心位于銀河系和仙女座星系中的某處覆蓋一塊直徑大約1000萬光年(1023m)的區(qū)域 本星系群中兩個質(zhì)量最大的成員是銀河系與仙女座星系M31）, 這兩個旋渦星系又都各自擁有一個自己的衛(wèi)星星系系統(tǒng)由星系群和星系團(tuán)構(gòu)成的更高級天體統(tǒng)稱為超星系團(tuán)。一般超星系團(tuán)包含幾個到幾十個星系團(tuán)，大小為幾十到幾百個Mpc （1pc=3.3光年）超星系團(tuán)是現(xiàn)在已知的最大星系集團(tuán)，在尺度超過大約100Mpc時，星系的分布可以近似看成是均勻的數(shù)值模擬可見宇宙5000Mpc 現(xiàn)代觀測表明，宇宙在大尺度上是均勻的和各向

3、同性的 宇宙學(xué)原理：在宇宙學(xué)尺度上，空間任一點(diǎn)和任一點(diǎn)的任一方向，在物理上是不可分辨的。宇宙中各處的觀測者，觀察到的物理量和物理規(guī)律是完全相同的，沒有任何一個觀測者是特殊的目前宇宙中的物質(zhì)組份： 1.重子物質(zhì)占大約4%,其中可見的只有0.5% 2.輻射為0.005%,主要是光子和中微子(宇宙微波背景輻射) 3.暗物質(zhì)26%,非重子物質(zhì),目前仍不知其具體由什么構(gòu)成 4.具有負(fù)壓強(qiáng)的暗能量占主導(dǎo)地位,導(dǎo)致宇宙正加速膨脹 20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)星系都正在離我們而去。1929年,美國天文學(xué)家哈勃發(fā)現(xiàn),河外各星系的退行速度具有一定的規(guī)律性,其退行速度與距離成正比由于宇宙在膨脹，導(dǎo)致遠(yuǎn)處的星體發(fā)出的任

4、何波段的光在到達(dá)地球后其波長會變長，即會發(fā)生紅移這種波長的變化與多普勒效應(yīng)相似星體距離地球越遠(yuǎn)，其被觀測到的光的紅移就越大，因此紅移的大小可以被用來表示距離的大小，還可以代表時間減速加速大爆炸理論 宇宙早期的溫度極高，在100億度以上，物質(zhì)密度也很大。宇宙間只有基本粒子，主要以輻射的形式存在 隨著宇宙的膨脹，溫度將逐漸降低，現(xiàn)在的宇宙輻射的溫度大約為3K。物質(zhì)密度也逐漸變小，各種物質(zhì)結(jié)構(gòu)也慢慢地出現(xiàn)： 原子核合成，原子合成，元素的生成，恒星的形成，然后是星系的形成及其演化星系可分為三類： 橢圓星系 旋渦星系 透鏡星系 不規(guī)則星系橢圓星系：外形呈正圓形或各種扁度的橢圓形，中心亮，邊緣漸暗。約占所

5、有星系的60%，宇宙間最大和最小的星系都是橢圓星系旋渦星系：中心有核球，外面是薄薄的圓盤。約占所有星系的20%棒旋星系透鏡星系：介于前兩種星系之間，沒有旋渦結(jié)構(gòu)，但顯出一個亮核，四周有暗淡的包層不規(guī)則星系：形狀不規(guī)則，一般含有較多 的氣體和塵埃，含年輕明亮的恒星最多，年老的恒星最少四星系碰撞生強(qiáng)大沖擊波 尺寸超過銀河系暗能量存在的證據(jù)：在星系附近的顆粒繞星系旋轉(zhuǎn)的速度曲線趨于平坦暗能量存在的證據(jù)：由超新星觀測得到的間隔-位移關(guān)系超新星爆炸重要標(biāo)志物暗能量與暗能量的存在與對宇宙微波背景輻射的測量相符紅的顏色表示較“熱”，而藍(lán)的顏色表示較“冷”內(nèi)容提要 古典天文學(xué)的發(fā)展與科學(xué)太陽系的建立 宇宙的年齡、大小與現(xiàn)狀 宇宙的觀測方法與演化 物理學(xué)基礎(chǔ)：物質(zhì)的組