小學(xué)天文課-黑洞課件

課題提出的背景

探索是人類天然的興趣，飛行是人類天然的愛好。任何有關(guān)宇宙和探索的話題都能引起整個(gè)社會的巨大興趣。黑洞探索的成績有助于增強(qiáng)社會的凝聚力，有助于激勵(lì)社會的進(jìn)取精神，有助于吸引小學(xué)生對科學(xué)的興趣。第一頁第二頁，共33頁。第二頁第三頁，共33頁。第三頁第四頁，共33頁。什么是黑洞？第四頁第五頁，共33頁。一、黑洞的概念

黑洞（Blackhole）是現(xiàn)代廣義相對論中，宇宙空間內(nèi)存在的一種密度極大體積極小的天體。第五頁第六頁，共33頁。奇妙之旅：洞：是任何東西只要一進(jìn)入它的邊界，就會被它吸進(jìn)去，就別想“爬”出來，連跑的最快的光也逃脫不掉，它就像一個(gè)真正的“無底洞”黑：表明它不會向外界發(fā)射或反射任何光線第六頁第七頁，共33頁。恒星周圍的氣體或氣體云被黑洞吞噬時(shí)被加熱到很高溫度，散發(fā)出強(qiáng)烈的X射線第七頁第八頁，共33頁。電腦模擬黑洞吞噬地球第八頁第九頁，共33頁。黑洞不是一個(gè)“黑窟窿”，而是一個(gè)非常神秘的天體：體積很小，密度很大，每立方厘米就有幾百億噸甚至更高。（如:小黑洞的體積只有原子核那么大，但質(zhì)量和一座山差不多）。吸引力超大?！爸贿M(jìn)不出、貪得無厭”“太空中最自私的怪物”第九頁第十頁，共33頁。宇宙黑洞只是一個(gè)模糊的概念，它既看不到也摸不到，只能通過X射線和伽馬射線來確定它的存在和測量它的體積和質(zhì)量。認(rèn)識黑洞：第十頁第十一頁，共33頁。二、黑洞的形成

當(dāng)一顆恒星衰老時(shí)，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料（氫），由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點(diǎn)進(jìn)軍，直到最后形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度，質(zhì)量導(dǎo)致的空間扭曲就使得即使光也無法向外射出——“黑洞”就誕生了。第十一頁第十二頁，共33頁。黑洞的扭曲作用：第十二頁第十三頁，共33頁。演化過程：吸積蒸發(fā)毀滅第十三頁第十四頁，共33頁。1、吸積

黑洞通常是因?yàn)樗鼈兙蹟n周圍的氣體產(chǎn)生輻射而被發(fā)現(xiàn)的，這一過程被稱為吸積?！拔e”這個(gè)詞來描述物質(zhì)向中央引力體或者是中央延展物質(zhì)系統(tǒng)的流動。第十四頁第十五頁，共33頁。2、蒸發(fā)

每個(gè)黑洞都有一定的溫度，溫度的高低與黑洞的質(zhì)量成反比例。也就是說，大黑洞溫度低，蒸發(fā)也微弱；小黑洞的溫度高蒸發(fā)也強(qiáng)烈，類似劇烈的爆發(fā)。第十五頁第十六頁，共33頁。3、毀滅

黑洞是由一些恒星“滅亡”后所形成的死星，它的質(zhì)量極大，體積極小。但黑洞也有滅亡的那天。第十六頁第十七頁，共33頁。三、黑洞的分類

“黑洞無毛”

無論什么樣的黑洞，其最終性質(zhì)僅由質(zhì)量、角動量、電荷這三個(gè)物理量是惟一確定。任何東西進(jìn)入黑洞都會被撕得粉碎第十七頁第十八頁，共33頁。

根據(jù)黑洞本身的物理特性質(zhì)量，角動量，電荷劃分，可以將黑洞分為五類：5、雙星黑洞4、一般黑洞3、旋轉(zhuǎn)不帶電黑洞2、不旋轉(zhuǎn)帶電黑洞1、不旋轉(zhuǎn)不帶電荷的黑洞第十八頁第十九頁，共33頁。黑洞不讓任何其邊界以內(nèi)的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它，只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說，但黑洞還是有它的邊界，即“事件視界（視界）”。四、黑洞的特點(diǎn)1、事件視界第十九頁第二十頁，共33頁。黑洞是一種特別致密的暗天體。大質(zhì)量恒星在其演化末期發(fā)生塌縮，其物質(zhì)特別致密，它有一個(gè)稱為“視界”的封閉邊界，黑洞中隱匿著巨大的引力場，因引力場特別強(qiáng)以至于包括光子在內(nèi)的任何物質(zhì)只能進(jìn)去而無法逃脫。2、超強(qiáng)引力第二十頁第二十一頁，共33頁。黑洞與有溫度的物體完全一樣，而黑洞所對應(yīng)的溫度，則正比于黑洞引力強(qiáng)度，卻反比于黑洞質(zhì)量。黑洞會像天體一樣發(fā)出輻射，其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比，這樣黑洞就會因?yàn)檩椛涠冃?，而溫度卻越變越高，最后以爆炸而告終。3、溫度第二十一頁第二十二頁，共33頁。黑洞周圍由于引力強(qiáng)大的因素，理論預(yù)期會發(fā)生時(shí)間場異?，F(xiàn)象，這包含了周圍的參考系拖曳圈及事件視界效應(yīng)。此外，由于時(shí)間物理學(xué)尚未發(fā)展，時(shí)間意義失效的區(qū)域，目前物理學(xué)還無能力進(jìn)行探討。4、時(shí)間場異常第二十二頁第二十三頁，共33頁。1、美國制成“人造黑洞”

2005年3月，美國布朗大學(xué)物理教授‘霍拉蒂·納斯塔西’在地球上制造出了第一個(gè)“人造黑洞“。五、人造黑洞第二十三頁第二十四頁，共33頁。2、歐洲“人造黑洞”2008年9月10日，隨著第一束質(zhì)子束流貫穿整個(gè)對撞機(jī)，歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)正式啟動。第二十四頁第二十五頁，共33頁。3、中國科學(xué)家造出第一個(gè)“人造電磁黑洞”2009年10月15日，《科學(xué)》雜志宣布，世界上第一個(gè)“可吸收電磁波的微波人造黑洞”在中國東南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里誕生。不過，這個(gè)小型“黑洞”不僅不會毀滅世界，還能幫助人們更好地吸收太陽能。第二十五頁第二十六頁，共33頁。第二十六頁第二十七頁，共33頁。拓展：哈勃空間望遠(yuǎn)鏡

是以美國芝加哥大學(xué)著名天文學(xué)家博士愛德溫·哈勃為名，在地球軌道上并且圍繞地球的太空空間望遠(yuǎn)鏡。第二十七頁第二十八頁，共33頁。哈勃的超深空視場則是天文學(xué)家目前能獲得的最深入、也是最敏銳的太空光學(xué)影像；哈勃望遠(yuǎn)鏡證明了大質(zhì)量黑洞在宇宙中普遍存在—大多出現(xiàn)在星系的中央位置。同時(shí)，天文學(xué)家還在它的幫助下，觀測到宇宙膨脹的精確數(shù)據(jù)，從而推算出宇宙年齡為138億年（誤差不超過3%）。哈勃望遠(yuǎn)鏡下木星紅斑不斷增大第二十八頁第二十九頁，共33頁?！坝钪嬷酢彼沟俜摇ねせ艚鹩鴦虼髮W(xué)著名物理學(xué)家，被譽(yù)為繼愛因斯坦之后最杰出的理論物理學(xué)家之一?；艚鹗钱?dāng)代最重要的宇宙論家，是當(dāng)今享有國際盛譽(yù)的偉人之一，被稱為在世的最偉大的科學(xué)家之一，還被稱為“宇宙之王”。第二十九頁第三十頁，共33頁。

在浩瀚無際的宇宙中黑洞的魅力吸引著天文學(xué)研究者