小學(xué)生兒童天文教育課件宇宙恒星系太陽系含內(nèi)容模板兩篇

第五章

恒星的起源和演化恒星起源和演化學(xué)說有關(guān)恒星起源和演化學(xué)說的發(fā)展，大體上可分為三個階段：第一階段，1850~1920年第二階段，1925~1960年第三階段，1960年至今

引力收縮階段主星序階段紅巨星階段爆發(fā)階段臨終階段天體的演化階段/u55/v_OTE2MDE1MzI.html5.1引力收縮階段

快收縮階段：從星云過渡到恒星的階段。

慢收縮階段：當(dāng)內(nèi)部壓力與引力幾乎相等時，原恒星處于準(zhǔn)流體力學(xué)平衡狀態(tài)，便開始慢收縮過程。超新星匯聚引起加熱原星盤Conservationofangularmomentumleadstotheformationofprotostellardisks

birthplaceofplanetsandmoons原星到恒星IgnitionofHHefusionprocessesStaremergesfromtheenshroudingdustcocoon恒星形成的證據(jù)TheConeNebulaOpticalInfraredYoung,verymassivestarSmaller,sunlikestars,probablyformedundertheinfluenceofthemassivestar球體~10to1000solarmasses;ContractingtoformprotostarsBok

Globules:5.2主星序階段

質(zhì)量越大，光度越大，能量消耗越快，恒星停留于主星序的時間越短恒星的能力來源Inthesun,thishappensprimarilythroughtheproton-proton(PP)chainRecallfromourdiscussionofthesun:Starsproduceenergybynuclearfusionofhydrogenintohelium.TheCNOCycleInstarsslightlymoremassivethanthesun,amorepowerfulenergygenerationmechanismthanthePPchaintakesover:TheCNOCycle.能量傳輸Energygeneratedinthestar’scentermustbetransportedtothesurface.Innerlayers:RadiativeenergytransportOuterlayers(includingphotosphere):ConvectionBubblesofhotgasrisingupCoolgassinkingdownGasparticlesofsolarinteriorg-rays恒星結(jié)構(gòu)Temperature,densityandpressuredecreasingEnergygenerationvianuclearfusionEnergytransportviaradiationEnergytransportviaconvectionFlowofenergyBasicallythesamestructureforallstarswithapprox.1solarmassorless.Sun流體靜力學(xué)平衡Imagineastar’sinteriorcomposedofindividualshells.Withineachshell,twoforceshavetobeinequilibriumwitheachother:OutwardpressurefromtheinteriorGravity,i.e.theweightfromalllayersaboveOutwardpressureforcemustexactlybalancetheweightofalllayersaboveeverywhereinthestar.Thisconditionuniquelydeterminestheinteriorstructureofthestar.Thisiswhywefindstablestarsonsuchanarrowstrip(MainSequence)intheHertzsprung-Russelldiagram.能量傳輸結(jié)構(gòu)主序星膨脹成紅巨星5.3紅巨星階段

恒星離開主星序階段，開始向紅巨星演化，質(zhì)量特別大的恒星則向紅超巨星演化。大部分脈動變星都是處于紅巨星演化后期的恒星。紅巨星演化4H→HeHeH-burningshellkeepsdumpingHeontothecore.He-coregetsdenserandhotteruntilthenextstageofnuclearburningcanbegininthecore:Hefusionthroughthe“Triple-AlphaProcess”4He+4He

8Be+g8Be+4He

12C+g氦聚合WhenpressureandtemperatureintheHecorebecomehighenough,Henucleicanfusetobuildheavierelements:InactiveHeC,O紅巨星演化(5M）聚合成更重的元素FusionintoheavierelementsthanC,O:requiresveryhightemperatures;occursonlyinverymassivestars(morethan8solarmasses).TheLife“Clock”ofaMassiveStar

(>8Msun)Let’scompressamassivestar’slifeintooneday…121234567891011121234567891011LifeontheMainSequence+ExpansiontoRedGiant:22h,24min.HburningHHeHHeHeC,OHeburning:(RedGiantPhase)1h,35min,53sHHeHeC,OCNe,Na,Mg,ONeO,MgHHeHeC,OCNe,Na,Mg,O121234567891011Cburning:6.99sNeburning:6ms23:59:59.996HHeHeC,OCNe,Na,Mg,ONeO,MgOburning:3.97ms23:59:59.99997OSi,S,PHHeHeC,OCNe,Na,Mg,ONeO,MgSiburning:0.03msThefinal0.03msec!!OSi,S,PSiFe,Co,Ni后主序星演化的終結(jié)M>8MsunM<4MsunEvolutionof4-8Msunstarsisstilluncertain.FusionstopsatformationofC,Ocore.Masslossinstellarwindsmayreducethemallto<4Msunstars.Reddwarfs:HeburningneverignitesM<0.4MsunSupernovaFusionproceeds;formationofFecore.5.4

爆發(fā)階段

有行星狀星云的核心爆發(fā)，新星爆發(fā)和超新星爆發(fā)。

/show/_sPbiIdn6fBiiOhu.html當(dāng)恒星中得所有核燃料用完后,重力會戰(zhàn)勝壓力，恒星死亡。大質(zhì)量恒星會在一個巨大的爆炸中死去——產(chǎn)生超新星。稍小點質(zhì)量恒星會死在一個不那么引人注目的事件,稱為一個新星恒星生命的終結(jié)紅矮星Starswithlessthan~0.4solarmassesarecompletelyconvective.

Hydrogenandheliumremainwellmixedthroughouttheentirestar.

Nophaseofshell“burning”withexpansiontogiant.StarnothotenoughtoigniteHeburning.Mass類太陽恒星Sunlikestars(~0.4–4solarmasses)developaheliumcore.

ExpansiontoredgiantduringHburningshellphase

IgnitionofHeburningintheHecoreFormationofadegenerateC,OcoreMass質(zhì)量損失和星風(fēng)Starslikeoursunareconstantlylosingmassinastellarwind(

solarwind).Themoremassivethestar,thestrongeritsstellarwind.Far-infraredWR124類太陽恒星的遺跡-白矮星類太陽恒星建立一個碳-氧(C、O)的核心,它并不點燃碳聚變。氦燃燒殼不斷傾銷C和O到核心。C、O核心坍縮和物質(zhì)墮向核心。

形成白矮星白矮星殘留物(C、O核心)密度超高:

1湯匙白矮星:mass≈16tons!!!WhiteDwarfs:Mass~MsunTemp.~25,000KLuminosity~0.01Lsun沙灘球大小的WD物質(zhì)將超過一個遠洋班輪!白矮星密度高達1,000,000g/cm3（地球密度為5.5g/cm3）Lowluminosity;hightemperature=>WhitedwarfsarefoundinthelowerleftcorneroftheHertzsprung-Russelldiagram.錢德拉塞卡極限白矮星得質(zhì)量越大其體積越小。壓力變大,直到電子簡并壓力再也無法對抗重力。WDswithmorethan~1.4solarmassescannotexist!質(zhì)量在雙星中的轉(zhuǎn)移在一個雙星系統(tǒng),每個恒星星控制一個有限的空間區(qū)域,洛西瓣（洛西表面）物質(zhì)可以從一個恒球到另一個通過內(nèi)心的拉格朗日點L1流到另一顆恒星。Lagrangepoints=pointsofstability,wheremattercanremainwithoutbeingpulledtowardsoneofthestars.循環(huán)的恒星演化雙星系統(tǒng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)移可以顯著改變了恒星的質(zhì)量并影響他們的恒星演化。雙星系統(tǒng)中的白矮星白矮星從同伴中吸積物質(zhì)BinaryconsistingofWD+MSorRedGiantstar角動量守恒=>accretedmatterformsadisk,calledaccretiondisk.吸積盤中的物質(zhì)可以被加熱到~1millionK=>X-rayemission=>“X-raybinary”.T~106KX-rayemission吸積盤新星爆炸NovaCygni1975通過吸積盤吸到的氫附著WD表面非常熱,致密層的非熔化氫在WD表面爆炸出現(xiàn)H融合新星爆炸新星遺跡在許多情況下,一顆新星爆炸后，質(zhì)量重新轉(zhuǎn)移。周期的重復(fù)每隔幾年,幾十年的爆炸。TPyxidisRAquarii太陽的命運和地球的終結(jié)SunwillexpandtoaRedgiantin~5billionyearsExpandsto~Earth’sradiusEarthwillthenbeincinerated!Sunmayformaplanetarynebula(butuncertain)Sun’sC,Ocorewillbecomeawhitedwarf大質(zhì)量恒星的死亡-超新星Finalstagesoffusioninhigh-massstars(>8Msun),leadingtotheformationofanironcore,happenextremelyrapidly:Siburninglastsonlyfor~1day.Ironcoreultimatelycollapses,triggeringanexplosionthatdestroysthestar:ASupernova超新星觀測Supernovaecaneasilybeseenindistantgalaxies.I、II超新星Corecollapseofamassivestar:TypeIISupernovaIfanaccretingWhiteDwarfexceedstheChandrasekharmasslimit,itcollapses,triggeringaTypeIaSupernova.TypeI:NohydrogenlinesinthespectrumTypeII:Hydrogenlinesinthespectrum超新星遺跡TheCygnusLoopTheVeilNebulaTheCrabNebula:Remnantofasupernovaobservedina.d.1054CassiopeiaAOpticalX-rays同步加速器輻射和宇宙射線加速度超新星殘骸的沖擊加速質(zhì)子和電子,極高的,相對論能量?！癈osmicRays”在磁場,這些相對論性電子發(fā)射宇宙射線同步加速器輻射著名超新星of1987:

SN1987ABeforeAtmaximumUnusualtypeIISupernovaintheLargeMagellanicCloudinFeb.1987SN1987A遺跡RingduetoSNejectacatchingupwithpre-SNstellarwind;alsoobservableinX-rays.局部超新星和地球生命Nearbysupernovae(<50lightyears)couldkillmanylifeformsonEarththroughgammaradiationandhigh-energyparticles.Atthistime,nostarcapableofproducingasupernovais<50lyaway.Mostmassivestarknown(~100solarmasses)is~25,000lyfromEarth.5.5恒星的歸宿

------白矮星、中子星和黑洞白矮星白矮星的體積只有地球這么大，不過它的質(zhì)量卻和太陽差不多，因此它的密度大的驚人，質(zhì)量和太陽類似的恒星，在進入紅巨星階段后，內(nèi)核會逐漸收縮，成為白矮星，而外殼在強烈的輻射作用下會繼續(xù)向外膨脹，成為行星狀星云。

光度低，表面溫度較高，呈白色。質(zhì)量0.2~1.1m⊙，質(zhì)量極限1.44m⊙，溫度5500~40000K。中子星，中子星的體積比白矮星還要小的多，直徑只有幾十公里，而質(zhì)量卻比兩個太陽還大。質(zhì)量極限2~3m⊙，半徑10~20km。表面密度109kg/m3，中心1018kg/m3。黑洞，質(zhì)量再大一點的恒星，在經(jīng)過超新星爆發(fā)后，核心區(qū)域則可能會形成一個黑洞。著名物理學(xué)家惠勒（JohnWheeler）提出。小結(jié)0.88M⊙至1.4M⊙的恒星的演化3M⊙以上的恒星的演化一、新陳代謝是恒星演化的基本規(guī)律二、吸引與排斥的對立統(tǒng)一是恒星演

化的動力三、質(zhì)量互變是恒星演化的主要規(guī)律5.6恒星起源與演化中的哲學(xué)思想

首先，恒星的演化是有生有滅的。生是指宙中的物質(zhì)從一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)形態(tài)。滅是指恒星從這種物質(zhì)形態(tài)再轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)形態(tài)的過程。

其次，恒星的演化又是有滅有生的。就是指物質(zhì)從新的彌漫物質(zhì)或恒星的殘骸這種物質(zhì)形態(tài)，再轉(zhuǎn)化成為另一種物質(zhì)形態(tài)，既新一代恒星的過程。

再次，恒星的演化又是無限循環(huán)的。需要指出的是，這種循環(huán)不是簡單的重復(fù)，因為新一代恒星與上一代恒星在化學(xué)組成上是有區(qū)別的。在重復(fù)上一代恒星的某些因素時又加進了許多新內(nèi)容，是一個否定之否定的過程。5.6.1新陳代謝是恒星演化的基本規(guī)律5.6.2吸引與排斥的對立統(tǒng)一是恒星演化的動力

吸引是指恒星各部分之間萬有引力的作用，使恒星收縮。

排斥是指微觀離子的熱運動所產(chǎn)生的氣體壓力和恒星內(nèi)部的電磁輻射所產(chǎn)生的輻射壓力，使恒星膨脹。

恒星的幼年期：引力收縮階段，分快收縮和慢收縮兩個階段。

恒星的主星序階段：引力和斥力勢均力敵。

恒星的主星序以后階段：引力占據(jù)主導(dǎo)地位，經(jīng)過一系列反復(fù)的膨脹，收縮過程，恒星最終走向死亡。5.6.3質(zhì)量互變是恒星演化的主要規(guī)律1.星云的質(zhì)量小于金斯質(zhì)量，星云不能轉(zhuǎn)化為原恒星，不能引起質(zhì)變。2.星體的質(zhì)量小于0.88M⊙，其內(nèi)部的溫度和密度將不足以開動氫氦聚變反應(yīng)，星體只能靠引力收縮而發(fā)光。這種星體不經(jīng)過主星序階段，直接從紅矮星轉(zhuǎn)化為黑矮星并引起質(zhì)變。3恒星爆發(fā)后剩下的質(zhì)量M決定著它的最終去向：

0.88M⊙≤M<1.44M⊙→白矮星1.44M⊙≤M<3M⊙→中子星3M⊙≤M<70M⊙→黑洞

END探索宇宙的奧秘，展現(xiàn)地球的未來演講人：xxx時間：2039.6.10兒ertong童tian天wen文jiao教yu育ke課jian件CONTENTS目錄01

你對月球了解多少03

中國的探月夢02

人類對月球的探索01你對月球了解多少你對月球了解多少?別稱：月亮、太陰、玄兔特點：是地球唯一的天然衛(wèi)星，第五大的衛(wèi)星，不發(fā)光平均直徑：約為3476公里表面積：3800萬平方公里體積：地球的1/49質(zhì)量：相當(dāng)于地球的1/81表面重力：地球的1/6平均距離：約384400公里，相當(dāng)于繞地球赤道走10圈最近時：約36萬公里最遠時：約40萬公里白天：陽光垂直照射的地方溫度為+127℃夜晚：-183℃地形：環(huán)形山、月海、月陸、輻射紋月球由什么物質(zhì)組成?月球巖石中含有地球中全部元素和60種左右的礦物，其中6種礦物是地球沒有的。月殼中主要元素是氧和氫三種主要巖石月海玄武巖：富含鐵、鈦斜長巖：富含鉀、稀土、磷角礫巖：巖屑顆粒月相有哪幾種?滿月（望月）虧凸月下弦月殘月新月（朔月）娥眉月上弦月盈凸月什么是超級月亮超級月亮（Supermoon）是1979年由占星師理查德·諾艾爾提出的名詞，是一種新月或滿月時月亮位于近地點附近的現(xiàn)象，月亮位于近地點時正好出現(xiàn)新月，稱為超級新月；月亮位于近地點時正好滿月，稱為超級滿月。月球上鮮為人知的奧秘月球的形成：較大的重擊科學(xué)家們猜測月球的形成，一顆火星大小的星體碰撞地球。地球和火星大小星體所形成的巖石殘骸在地球軌道附近形成，當(dāng)這些巖石灰塵云冷卻下來時，形成小型的固態(tài)結(jié)構(gòu)。月球有時白天升起，有時夜晚升起地球是自轉(zhuǎn)運行著的，月球每次月相變化周期為29.5天。平均月球每天升起的時間會平均晚50分鐘。這將解釋為什么有時升空是在夜晚升起，而多數(shù)情況下卻是從白天升起。月球上鮮為人知的奧秘月球旋轉(zhuǎn)速度與軌道速度匹配時人們將無法看到月球另一側(cè)月球并沒有“暗邊區(qū)域”，然而月球的“遠側(cè)”是人們無法從地球上進行觀測的。經(jīng)過一段時間，地球重力作用減緩了月球的旋轉(zhuǎn)速度，一旦月球旋轉(zhuǎn)速度足夠慢，與其軌道速度相匹配，人們從地球上就很難看到月球的遠側(cè)，月球向地球面對的始終是一側(cè)。月球重力是地球的六分之一月球的質(zhì)量是地球的27%，其重力作用僅是地球的六分之一。如果你在月球上拋下一塊石頭，它降落的速度會非常慢，而宇航員在月球上能夠跳躍很高。如果你在地球上的重量為150磅，那你在月球僅重25磅。月球上鮮為人知的奧秘最大的滿月和最小的滿月月球環(huán)繞地球運行的軌道并不是一個圓形，而是一個橢圓形，因此月球每次環(huán)繞一周時，地球中心與月球中心的距離是不斷變化的。實際上最大滿月和最小滿月之間并不是月球體積變大，只是它與地球的距離發(fā)生變化而已。月球上鮮為人知的奧秘“痘瘡歷史”月球表面痘瘡般的隕坑揭示出過去它曾遭受猛烈的隕石碰撞，由于月球沒有大氣層，以及月球內(nèi)部缺乏活動性，其表面的隕坑可記錄幾十億年前隕石碰撞的跡象。月球與地球不一樣，由于月球缺乏內(nèi)部地質(zhì)活動，幾十億年前的碰撞彈坑至今仍清晰可見，但在地球上則會由于地殼變化和風(fēng)化等因素逐漸消失。月球上鮮為人知的奧秘月球引起地球海洋潮汐地球上的海洋潮汐主要是由于月球造成的(太陽具有部分影響)，月球的重力作用牽引地球的海洋，伴隨著地球的旋轉(zhuǎn)，月球的重力將使地球海洋形成潮汐。在滿月和新月時，太陽、地球和月球?qū)⑴懦梢粭l線，產(chǎn)生更高的潮汐。當(dāng)月球最接近地球時，漲潮就越高，我們稱其為近地點漲潮。月球上鮮為人知的奧秘1月球離地球遠去，地球1個月將變成47天目前，月球正在遠離地球，每年月球會偷走地球的轉(zhuǎn)動能，從而導(dǎo)致以每年4厘米的速度遠離地球。研究人員稱，當(dāng)46億年前月球形成之初時，月球與地球的距離為22530公里，而現(xiàn)在兩者之間的距離為450000公里。02人類對月球的探索探索的五個階段想象階段：如中國的神話故事嫦娥奔月。初識階段：望遠鏡的發(fā)明使人類初步認識了月球的真實面目。近距離認識階段：前蘇聯(lián)1959年1月2日發(fā)射的月球1號第一次完成探測器近月飛行,標(biāo)志著人類可以通過探測器近距離認識月球的開始。探索的五個階段零距離認識階段：前蘇聯(lián)1959年9月12日發(fā)射的月球2號第一次完成探測器硬著陸月球,標(biāo)志著人類通過探測器可以零距離認識月球的開始。實地認識階段：1969年7月20日阿姆斯特朗成為“阿波羅11號”指揮官,他與年輕的宇航員邁克爾·柯林斯(1930-)和巴茲·艾德林(1930-)一起進行登月飛行抵達月球。名稱國家抵達時間類別成就月球2號蘇聯(lián)1959/9/13撞擊第一次撞擊月球表面徘徊者7號美國1964/7/31撞擊第一次拍攝了月球表面徘徊者8號美國1965/2/20撞擊拍攝了7137張質(zhì)量優(yōu)良的照片月球9號蘇聯(lián)1966/2/3著陸器第一次在月球表面軟著陸探測者1號美國1966/6/2著陸器測量了月球表面的雷達反射率人類對月球的探索名稱