天體及相對(duì)論

1、光速C= 299792458m/sBY 元昔 不同的參考系中觀察物體的運(yùn)動(dòng)情況可能不同，物體在空間移動(dòng)不同的參考系中觀察物體的運(yùn)動(dòng)情況可能不同，物體在空間移動(dòng)這一概念也是相對(duì)的這一概念也是相對(duì)的在不同參考在不同參考系中觀察物系中觀察物體的運(yùn)動(dòng)情體的運(yùn)動(dòng)情況況5.5.經(jīng)典時(shí)空觀的困惑經(jīng)典時(shí)空觀的困惑當(dāng)火車未動(dòng)乘客行走當(dāng)火車未動(dòng)乘客行走, , 觀察者認(rèn)為乘客的速觀察者認(rèn)為乘客的速度為度為V V2 2V V1 1當(dāng)火車以當(dāng)火車以V V1 1運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng), , 乘客乘客行走行走, , 觀察者認(rèn)為乘觀察者認(rèn)為乘客的速度為客的速度為V V2 2+ V+ V1 1同時(shí)的絕對(duì)性同時(shí)的絕對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性

2、時(shí)間間隔的絕對(duì)性時(shí)間間隔的絕對(duì)性運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢空間距離的絕對(duì)性空間距離的絕對(duì)性運(yùn)動(dòng)的尺子變短運(yùn)動(dòng)的尺子變短質(zhì)量不變質(zhì)量不變質(zhì)量隨速度的增大而增大質(zhì)量隨速度的增大而增大時(shí)間和空間彼此獨(dú)立時(shí)間和空間彼此獨(dú)立,互不關(guān)聯(lián)，且不受物互不關(guān)聯(lián)，且不受物質(zhì)或運(yùn)動(dòng)的影響。質(zhì)或運(yùn)動(dòng)的影響。時(shí)間和空間相互關(guān)聯(lián)，質(zhì)時(shí)間和空間相互關(guān)聯(lián)，質(zhì)量隨物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改量隨物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變。變而改變。4.4.物體質(zhì)量隨速度的增加而增大物體質(zhì)量隨速度的增加而增大時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證19661966年用年用子作了一個(gè)類似于雙生子旅游的實(shí)驗(yàn)，讓子作了一個(gè)類似于雙生子旅游的實(shí)驗(yàn)，讓子沿一直徑

3、為子沿一直徑為1414米的圓環(huán)運(yùn)動(dòng)再回到出發(fā)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)的米的圓環(huán)運(yùn)動(dòng)再回到出發(fā)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)的子的確比靜止的子的確比靜止的子壽命更長(zhǎng)。子壽命更長(zhǎng)。 19711971年，科學(xué)家將銫原子鐘放在噴氣式飛機(jī)中作環(huán)球飛行，然后與地面年，科學(xué)家將銫原子鐘放在噴氣式飛機(jī)中作環(huán)球飛行，然后與地面的基準(zhǔn)鐘對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)言符合的很好這是相對(duì)論的第一次的基準(zhǔn)鐘對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)言符合的很好這是相對(duì)論的第一次宏觀驗(yàn)證宏觀驗(yàn)證思考什么是“光年”？其意思是指光在真空中沿直線傳播一年的距離約為94605億千米光年是計(jì)量天體間距離的單位，一般被用于衡量天體間的距離。宇宙宇宙是由空間、時(shí)間、物質(zhì)和能量所

4、構(gòu)成的統(tǒng)一體。是一切空間和時(shí)間的總和。天體天體簡(jiǎn)單天體行星恒星亞恒星變星彗星復(fù)合天體恒星系統(tǒng)星系星云星系團(tuán)星系云大范圍天體宇宙可觀測(cè)宇宙星風(fēng)星際物質(zhì)星系際介質(zhì)恒星恒星是由熾熱氣體組成的，是能自己發(fā)光的球狀或類球狀天體。由于恒星離我們太遠(yuǎn)，不借助于特殊工具和方法，很難發(fā)現(xiàn)它們?cè)谔焐系奈恢米兓虼斯糯税阉鼈冋J(rèn)為是固定不動(dòng)的星體，我們所處的太陽系的主星太陽就是一顆恒星。恒星是大質(zhì)量、明亮的等離子體球。恒星誕生于以氫為主，并且有氦和微量其他重元素的云氣坍縮。一旦核心有足夠的密度，有些氫就可以經(jīng)由核聚變的過程穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換成氦。恒星內(nèi)部多余的能量經(jīng)過輻射和對(duì)流組合的攜帶作用傳輸出來；恒星內(nèi)部的壓力則阻止

5、了恒星在自身引力下的崩潰。天球天球是研究天體的位置和運(yùn)動(dòng)而引進(jìn)的一個(gè)半徑為任意的假想圓球。實(shí)際星星和我們的距離有遠(yuǎn)有近，我們看到的是它們?cè)谶@個(gè)巨大的圓球球面上的投影，這個(gè)假想的圓球就稱為天球，它的半徑是無限大。而地球就懸掛在這個(gè)天球中央。星座看起來隨著天球運(yùn)動(dòng)是由于地球自身的運(yùn)動(dòng)引起的，其中對(duì)星空變化較為顯著的乃地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。由于地球自轉(zhuǎn)，星空背景每天繞天軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈；星空也隨著季節(jié)的變化而緩慢變化，經(jīng)過一年之后，星空與一年之前的星空幾乎一致。恒星的運(yùn)動(dòng)小熊座小熊座距北天極最近的一個(gè)北天星座。小熊座標(biāo)示著北天極的所在，星座中最亮星小熊座即是目前的北極星。把小熊座中的七顆亮星連接起來，能構(gòu)成與

6、大熊座的北斗七星相類似的一個(gè)斗型，因此這七顆星也被稱作小北斗。在斗柄開始處是小熊座，它是目前的北極星，指示著北天極。通過大熊座北斗斗口的兩顆星大熊座(天璇)和大熊座(天樞)朝斗口方向外引一條直線，并延長(zhǎng)至這兩顆星距離的五倍遠(yuǎn)，即可以找到北極星。小熊座仙女座天琴座天鵝座溫度和光譜型（橫軸）表面溫度表面溫度光譜型光譜型30000K以上藍(lán)光（O）1000030000K藍(lán)白(B)750010000K純白(A)60007500K黃白色(F)50006000K黃(G)35005000K紅橙(K)20003500K紅(M)絕對(duì)星等（縱軸）亮暗超巨星巨星矮星0-11-5太陽黃矮星（光譜為G2V）太陽直徑大約是

7、1392000（1.392106）公里，相當(dāng)于地球直徑的109倍；體積大約是地球的130萬倍；其質(zhì)量大約是21030千克（地球的330000倍）。從化學(xué)組成來看，現(xiàn)在太陽質(zhì)量的大約四分之三是氫，剩下的幾乎都是氦，包括氧、碳、氖、鐵和其他的重元素質(zhì)量少于2%。天狼星（A1V）藍(lán)巨星天狼星（sirius）屬大犬座中的一顆一等星，是夜空中最亮的恒星。根據(jù)巴耶恒星命名法的名稱為大犬座星。在中國屬于二十八星宿的井宿。天狼星、南河三和參宿四對(duì)于居住在北半球的人來看，組成了冬季大三角的三個(gè)頂點(diǎn)。絕對(duì)星等 1.42溫度 9940K天狼星位置參宿四讀音shn xi s參宿四為參宿第四星，西名Betelgeuse

8、，又名獵戶座星（ Orionis），是一顆處于獵戶座的紅超巨星（獵戶座一等星）。它是夜空中除太陽外第十亮的恒星。在冬季夜空中，它與大犬座的天狼星、小犬座的南河三組成冬季大三角。絕對(duì)星等 6.05溫度3500K恒星的演化（二）中年期中年期時(shí)形成主序星恒星有不同的顏色和大小。從高熱的藍(lán)色到冷卻的紅色，從0.5到20個(gè)太陽質(zhì)量。恒星的亮度和顏色依賴于其表面溫度，而表面溫度則依賴于恒星的質(zhì)量。大質(zhì)量的恒星需要比較多的能量來抵抗對(duì)外殼的引力，燃燒氫的速度也快得多。恒星形成之后會(huì)落在赫羅圖的主星序的特定點(diǎn)上。（1）小而冷的紅矮星會(huì)緩慢地燃燒氫，可能在此序列上停留數(shù)千億年。（2）而大而熱的超巨星會(huì)在僅僅幾百

9、萬年之后就離開主星序。（3）像太陽這樣的中等恒星會(huì)在此序列上停留一百億年。太陽也位于主星序上，被認(rèn)為是處于中年期。在恒星燃燒完核心中的氫之后，就會(huì)離開主星序。恒星的演化（三）成熟期在耗盡了核心的氫燃料之后，燃燒將會(huì)移至核心外圍的氫氣層。因?yàn)槎栊缘暮ず吮旧頉]有能源，便因?yàn)橹亓Χ湛s并被加熱，在上面的氫也會(huì)跟著一起收縮，因此融合的速度會(huì)增加，產(chǎn)生更多的能量，導(dǎo)致恒星變得更為明亮(比原來亮1,00010,000倍)并且使體積膨脹。體積膨脹的程度超過發(fā)光能力的增加，因此表面的有效溫度下降。表面溫度的下降使得恒星的顏色傾向紅色，因此稱為紅巨星。紅巨星恒星的演化（四）衰退期當(dāng)紅巨星的外部區(qū)域迅速膨脹時(shí)，氦

10、核受反作用力卻強(qiáng)烈向內(nèi)收縮。經(jīng)過幾百萬年，氦核燃燒殆盡，此時(shí)，外殼仍然是以氫為主的混合物，而在它下面有一個(gè)氦層，氦層內(nèi)部還埋有一個(gè)碳球。核反應(yīng)過程變得更加復(fù)雜，中心附近的溫度繼續(xù)上升，最終使碳轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?。與此同時(shí)，紅巨星外部開始發(fā)生不穩(wěn)定的脈動(dòng)振蕩：恒星半徑時(shí)而變大，時(shí)而又縮小，穩(wěn)定的主星序恒星變?yōu)闃O不穩(wěn)定的巨大火球，火球內(nèi)部的核反應(yīng)也越來越趨于不穩(wěn)定，忽而強(qiáng)烈，忽而微弱。此時(shí)的恒星內(nèi)部核心實(shí)際上密度已經(jīng)增大到每立方厘米十噸左右，我們可以說，此時(shí)，在紅巨星內(nèi)部，已經(jīng)誕生了一顆白矮星。當(dāng)恒星的不穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)到極限后，紅巨星會(huì)進(jìn)行爆發(fā)，把核心以外的物質(zhì)都拋離恒星本體，物質(zhì)向外擴(kuò)散成為星云，殘留下

11、來的內(nèi)核就是我們能看到的白矮星。白矮星結(jié)局一：白矮星白矮星是一種低光度、高密度、高溫度的恒星。也是一種很特殊的天體，它的體積小、亮度低，但質(zhì)量大、密度極高。比如天狼星伴星（它是最早被發(fā)現(xiàn)的白矮星），體積和地球相當(dāng)，但質(zhì)量卻和太陽差不多，它的密度在1000萬噸/立方米左右。因?yàn)樗念伾拾咨?、體積比較矮小，因此被命名為白矮星。恒星的演化（四）衰退期結(jié)局二：中子星中子星的前身一般是一顆質(zhì)量比太陽大8倍的恒星。它在爆發(fā)坍縮過程中產(chǎn)生的巨大壓力，使它的物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大的變化。在這種情況下，不僅原子的外殼被壓破了，而且連原子核也被壓破了。原子核中的質(zhì)子和中子便被擠出來，質(zhì)子和電子擠到一起又結(jié)合成中子。最

12、后，所有的中子擠在一起，形成了中子星。顯然，中子星的密度，即使是由原子核所組成的白矮星也無法和它相比。在中子星上，每立方厘米物質(zhì)足足有一億噸重甚至達(dá)到十億噸。當(dāng)恒星收縮為中子星后，自轉(zhuǎn)就會(huì)加快，能達(dá)到每秒幾圈到幾十圈。同時(shí)，收縮使中子星成為一塊極強(qiáng)的“磁鐵”，這塊“磁鐵”在它的某一部分向外發(fā)射出電波。當(dāng)它快速自轉(zhuǎn)時(shí)，就像燈塔上的探照燈那樣，有規(guī)律地不斷向地球掃射電波。當(dāng)發(fā)射電波的那部分對(duì)著地球時(shí)，我們就收到電波；當(dāng)這部分隨著星體的轉(zhuǎn)動(dòng)而偏轉(zhuǎn)時(shí)，我們就收不到電波。所以，我們收到的電波是間歇的。這種現(xiàn)象又稱為“燈塔效應(yīng)”。恒星的演化（四）衰退期結(jié)局三：黑洞黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料

13、耗盡而“死亡”后，發(fā)生引力坍縮產(chǎn)生的。黑洞的質(zhì)量極其巨大，而體積卻十分微小，它產(chǎn)生的引力場(chǎng)極為強(qiáng)勁，以至于任何物質(zhì)和輻射在進(jìn)入到黑洞的一個(gè)事件視界（臨界點(diǎn)）內(nèi)，便再無力逃脫，甚至目前已知的傳播速度最快的光（電磁波）也逃逸不出。走進(jìn)太陽系恒星：太陽行星：水星、金星、地球、火星、土星、木星、天王星、海王星衛(wèi)星： 月球（地球衛(wèi)星）、木衛(wèi)一 ( 木星衛(wèi)星)、木衛(wèi)二 ( 木星衛(wèi)星)、木衛(wèi)三 ( 木星衛(wèi)星)、木衛(wèi)四 ( 木星衛(wèi)星)、 土衛(wèi)六 ( 土星衛(wèi)星)、天衛(wèi)一 ( 天王星衛(wèi)星)、 海衛(wèi)一 ( 海王星衛(wèi)星)小行星帶：谷神星、智神星、婚神星、灶神星等柯伊伯帶：冥王星、卡戎、鳥神星、妊神星等彗星太陽光球?qū)α?/p>

14、層上面的太陽大氣，稱為太陽光球。光球是一層不透明的氣體薄層，厚度約500千米。它確定了太陽非常清晰的邊界，幾乎所有的可見光都是從這一層發(fā)射出來的。色球色球位于光球之上。厚度約2000千米。太陽的溫度分布從核心向外直到光球?qū)?，都是逐漸下降的，但到了色球?qū)?，卻又反常上升，到色球頂部時(shí)已達(dá)幾萬度。由于色球?qū)影l(fā)出的可見光總量不及光球的1%，因此人們平?？床坏剿?。只有在發(fā)生日全食時(shí)，即食既之前幾秒種或者生光以后幾秒鐘，當(dāng)光球所發(fā)射的明亮光線被月影完全遮掩的短暫時(shí)間內(nèi)，在日面邊緣呈現(xiàn)出狹窄的玫瑰紅色的發(fā)光圈層，這就是色球?qū)?。平時(shí)，科學(xué)家們要通過單色光色球望遠(yuǎn)鏡才能觀測(cè)到太陽色球?qū)?。日冕日冕是太陽大氣的最?/p>

15、層，由高溫、低密度的等離子體所 組成。亮度微弱，在白光中的總亮度比太陽圓面亮度的百分之一還低，約相當(dāng)于滿月的亮度，因此只有在日全食時(shí)才能展現(xiàn)其光彩，平時(shí)觀測(cè)則要使用專門的日冕儀。日冕的溫度高達(dá)百萬度，其大小和形狀與太陽活動(dòng)有關(guān)，在太陽活動(dòng)極大年時(shí)，日冕接近圓形；在太陽寧靜年則呈橢圓形。自古以來，觀測(cè)日冕的傳統(tǒng)方法都是等待一次罕見的日全食在黑暗的天空背景上，月面把明亮的太陽光球面遮掩住，而在日面周圍呈現(xiàn)出青白色的光區(qū)，就是人們期待觀測(cè)的太陽最外層大氣日冕。日冕太陽黑子太陽耀斑太陽風(fēng)水星水星（英語：Mercury，拉丁語：Mercurius），中國稱為辰星，是太陽系八大行星最內(nèi)側(cè)的一顆。它也是最小

16、的，并且有著八大行星中最大的軌道偏心率。它的軌道每87.968地球日繞行太陽一周而每公轉(zhuǎn)2.01圈時(shí)也自轉(zhuǎn)了3圈。當(dāng)它最亮?xí)r，在技術(shù)上應(yīng)該很容易就能從地球上看見，但因?yàn)樵谔炜罩刑拷?，?shí)際上并不容易找到。因此，除非有日食，否則在陽光的照耀下通常是看不見水星的。金星夜空中亮度僅次于月球，排第二，金星要在日出稍前或者日落稍后才能達(dá)到亮度最大。它有時(shí)清晨出現(xiàn)在東方天空，被稱為“啟明”；傍晚處于天空的西側(cè)。金星是一顆類地行星，因?yàn)槠滟|(zhì)量與地球類似，有時(shí)被人們叫做地球的“姐妹星”，也是太陽系中唯一一顆沒有磁場(chǎng)的行星。在八大行星中金星的軌道最接近圓形，偏心率最小，僅為0.7%。金星美國加州大學(xué)洛杉磯分

17、校地球物理學(xué)教授拉塞爾表示，閃電是云與云碰撞導(dǎo)致的，大約出現(xiàn)在金星上空56公里處。閃電爆發(fā)出大量的電能，這正是科學(xué)家一直從理論上推斷的東西，這為在原始軟泥中誕生生命提供了可能。然而，金星上不會(huì)出現(xiàn)生命?！叭绻且劷鹦巧嫌猩?，那也是很早以前的歷史了，金星現(xiàn)在的狀況不可能有生命，因?yàn)樗拇髿馓珰埧釤o情了，”華盛頓卡內(nèi)基大學(xué)的肖恩所羅門說?？茖W(xué)家認(rèn)為，數(shù)十億年前，金星的情況和現(xiàn)在的地球差不多，是一個(gè)適宜居住的地方。但由于二氧化碳的溫室效應(yīng)，再加上太陽輻射，金星大氣被嚴(yán)重破壞了，旋轉(zhuǎn)速度也慢了，從而走上一條不同的發(fā)展道路?，F(xiàn)在的金星沒有水，表面溫度足可以融化鉛，上面時(shí)常有剛剛和雷雨侵襲?？傊?，其氣

18、候出現(xiàn)了災(zāi)難性的改變?？茖W(xué)家由此擔(dān)心金星現(xiàn)在的境遇將會(huì)是地球的未來。地球地球是太陽系八大行星之一，按離太陽由近及遠(yuǎn)的次序排為第三顆。它有一個(gè)天然衛(wèi)星月球，二者組成一個(gè)天體系統(tǒng)地月系統(tǒng)。地球作為一個(gè)行星，遠(yuǎn)在46億年以前起源于原始太陽星云。地球會(huì)與外層空間的其他天體相互作用，包括太陽和月球。地球是上百萬生物的家園，包括人類，地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一天體。地球赤道半徑6,378.137KM，平均赤道半徑約6371KM，極半徑6，356.752KM，赤道周長(zhǎng)40075.7KM，地球上71%為海洋，29%為陸地，所以太空上看地球呈藍(lán)色。地球是目前發(fā)現(xiàn)的星球中人類生存的唯一星球?；鹦鞘翘栂涤?/p>

19、內(nèi)往外數(shù)的第四顆行星，屬于類地行星，直徑約為地球的53%，自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期均與地球相近，公轉(zhuǎn)一周約為地球公轉(zhuǎn)時(shí)間的兩倍?；鹦腔旧鲜巧衬行?，地表沙丘、礫石遍布沒有穩(wěn)定的液態(tài)水體。二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發(fā)生?；鹦莾蓸O皆有水冰與干冰組成的極冠會(huì)隨著季節(jié)消長(zhǎng)。與地球相比，地質(zhì)活動(dòng)較不活躍，地表地貌大部份于遠(yuǎn)古較活躍的時(shí)期形成，有密布的隕石坑、火山與峽谷，包括太陽系最高的山：奧林帕斯山和最大的峽谷：水手號(hào)峽谷。另一個(gè)獨(dú)特的地形特征是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原?；鹦堑牡孛材拘翘栂抵畜w積最大、自轉(zhuǎn)最快的行星。它的質(zhì)量為太陽的千分之一，但為太陽系中其它七大行星質(zhì)量總和的2.5倍。2012年02月23日科學(xué)家稱發(fā)現(xiàn)木星2顆新衛(wèi)星，累計(jì)衛(wèi)星達(dá)68顆。木星是一個(gè)氣體行星。液態(tài)行星沒有實(shí)體表