天体物理小知识PPT课件

1、.,1,2015星空的仰望,by 乔世伟,.,2,让我们 先从你所不知道的事实 说起,.,3,太阳系里最高的山在火星Mars！,.,4,地月距离足以塞下所有太阳系行星！,.,5,太阳系的水,一般而言，地球上的海洋可以称得上是汪洋无际。 我们知道太阳系里只有地球上有生命，那么，也只有地球上有水吗？,.,6,当然不是！比方说,一，海王星这个名字就意味着这颗行星的含水量之高。二，天王星同为冰巨星，但天王星质量不及海王星。三，土星单是土星光环里的冰就比地球上的海洋含水量高了。虽然环里都是小冰渣，好在数量极其多啊！,.,7,四，木卫二整一个冰球。光滑的冰表面应该是太阳系最适合开展冰上运动会的场馆。五，地

2、球蓝色的星球表面其实只有一一层平均不到8公里深的海洋，含水量较丰。六，土卫二观赏喷泉的行星际公园。,.,8,我不骗小朋友的，自己看！木卫二（小球大水滴） VS 地球,.,9,再添点数据,木卫二冰层厚度平均100公里，也就是10万米深！地球的海洋平均深度才三公里，什么概念啊 太平洋：平均深度3957米，最大深度11034 大西洋：平均深度3626米，最深处达9219米 印度洋：平均深度3397米，最大深度的爪哇海沟达7450米。 北冰洋: 平均深度1300米， 有研究称，有可能远古地球上没有水，水来自陨石从其他星球带来的水。这些水在上亿年的时间里足以形成原始海洋。 但是！地球是目前唯一已知存在液

3、态水的星球！而液态水，才是星球具有生命的最强特征之一！,.,10,等等，我看到了“土星光环”！纳尼？,这个！,还有这个！,.,11,或者这个！漂亮吧！,.,12,此外，木星和天王星也有光环,但是土星的是最漂亮的好嘛！ （说是 给压岁钱哦！）,.,13,其实美丽的光环，是无数的冰渣、石块,.,14,就像这样，非常多的小陨石，小冰块,.,15,是时候了解下我们的太阳系了！,.,16,是不是看到一个叫做小行星带的东西？,小行星带（Asteroid belt）是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域，估计为数多达50万颗，这个区域因此被称为主带，通常称为小行星带 这么多小行星能够被凝聚在小行星

4、带中，除了太阳的万有引力以外，木星的万有引力起着更大的作用。 换句话说，是木星引力保护着地球不被这50万颗小行星撞击哦！过年的时候记得拜一拜木星ORZ 小行星带内最大的三颗小行星，智神星、婚神星和灶神星，平均直径都超过400 公里；在主带中仅有一颗矮行星谷神星，直径约为950公里；其余的小行星都较小，有些甚至只有尘埃大小。小行星带的物质非常稀薄，已经有好几艘太空船安全通过而未曾发生意外。,.,17,另外，冥王星Pluto也变成矮行星了,冥王星不哭！太阳系里还有有谷神星、阋神星和鸟神星等矮行星,.,18,最亮的星星,夜空中最亮的恒星天狼星 如果说最亮的星星，那就是金星全天最亮星星。（除太阳、月亮

5、外） 除了金星外，比天狼星亮的还有木星。水星最亮时，亮度会超过天狼星。但通常不及天狼星明亮，即使大距也不如天狼星明亮。 另外，火星大冲最亮可达-2.9等，此时火星远亮于天狼星。但通常火星比天狼星暗得多。,.,19,不信你看！,Wow，惊呆了！,.,20,看着只是个小星星，真实体积吓屎你！,.,21,天狼星是大犬座中的一颗双星，另一颗暗白矮星伴星。 天狼星是一颗比太阳亮23倍的蓝白星,.,22,双星系统,双星引力波是很漂亮的漩涡曲线,.,23,其实双星也叫做恒星恋人，就像,.,24,比双星更稀有更耀眼的是神马！是四星！,美国宇航局的“斯皮策”太空望远镜发现，在长蛇星座有一个相对年幼的星系，拥有4

6、颗恒星。 这4颗恒星分为两对。每一对都以相互环绕的方式运行，两对恒星之间又彼此环绕，犹如精心编排的圆圈舞一般。,.,25,是时候了解下最大的星星了！,快异口同声的告诉我！哪颗星星最大！ 一个人也可以异口同声的好嘛！,.,26,咱从地球开始,.,27,.,28,.,29,木星Jupiter,也就是说，行星里木星最大喽！ 木星太阳系中体积比较大、自转最快的行星。它的质量为太阳的千分之一，但为太阳系中其它七大行星质量总和的2.5倍。 木星是由86%的氢和14%的氦组成的，与土星、天王星、海王星皆属气体行星，因此四者又合称类木行星，气态行星没有实体表面。 1610年1月，伽利略发现木星的最亮4颗卫星。

7、由此它们被命名为伽利略卫星。分别为木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。,.,30,这是伽利略的四个猩猩 你的呢？,从左到右分别为木卫一、二、三、四 木卫二是不是很圆？没错！因为它是个冰球！,.,31,如果把土星放到月球轨道上，我们会看到,看到时记得一定要朝反方向跑，不然会被吸过去的！-_-#,.,32,但是！太阳系里所有的行星加起来，也只有太阳的千分之一！太阳占据了太阳系总质量的99.86%，剩下的才是行星、小行星、彗星、陨石、尘埃的总质量！ 在太阳面前，木星也只是个很小的行星。 信不信？！？！ 我知道你信，那也得看一眼！,.,33,还记得体积比是半径的3次方吧！,.,34,太阳有多大？挺大，但是

8、也不大！比如,.,35,还有更过分的！,.,36,还有！,.,37,咳咳,.,38,.,39,心大星好漂亮啊！,.,40,.,41,.,42,.,43,.,44,.,45,.,46,是不是看到两个仙王座？ 没错！仙王座VV星是一个位于仙王座的双星系统，分别由一颗红超巨星及一颗蓝主序星组成,.,47,.,48,.,49,在很长一段时间里，大犬座VY一直是人类发现的最大的天体,直到有一天我回到家，坐在阳台上，手指着远方的夜空，划了那么一下 然后好冷，赶紧下来百度了下，发现已经有个了新的最大星体,.,50,蓝特超巨星,.,51,一句话：bigger than bigger,.,52,虽然恒星大，但是

9、恒星密度一般都不算大，毕竟是要核聚变需要气态氢气嘛！,那，谁的密度最大呢？,.,53,咳咳，请翻页！（此处是为了让你有时间想一想）,.,54,天体密度白矮星,白矮星（White Dwarf）是一种低光度、高密度、高温度的恒星。也是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积和地球相当，但质量却和太阳差不多，它的密度在1000万吨/立方米左右（地球密度为5.5g/cm3），一颗与地球体积相当的白矮星（比如说天狼星的邻星Sirius B）的表面重力约等于地球表面的18万倍。 白矮星属于演化到晚年期的恒星。恒星在演化后期，抛射出大量的物质，

10、经过大量的质量损失后，如果剩下的核的质量小于1.44个太阳质量，这颗恒星便可能演化成为白矮星。在我们所属的星系内97%的恒星最终都要演化成白矮星。,.,55,白矮星也称为简并矮星，因为它是由电子简并物质构成的星体。 白矮星的表面重力等于地球表面的10亿万倍。在这样高的压力下任何物体都已不复存在，连原子都被压碎了，电子不在轨道上运转，而脱离了原子轨道变为自由电子。,.,56,电子简并压,电子简并压与白矮星强大的重力平衡，维持着白矮星的稳定。当白矮星质量进一步增大，电子简并压就有可能抵抗不住自身的引力收缩，白矮星还会坍缩成密度更高的天体：中子星或黑洞。对单星系统而言，由于没有热核反应来提供能量，白

11、矮星在发出光热的同时，也以同样的速度冷却着。经过数千亿年的漫长岁月，年老的白矮星将渐渐停止辐射而死去。它的躯体变成一个比钻石还硬的巨大晶体黑矮星而永存。,.,57,密度更大的星体：中子星,中子星是除黑洞外密度最大的星体（根据最新的假说，在中子星和黑洞之间加入一种理论上的星体：夸克星）。 中子星的密度为每立方厘米的质量为8千万到20亿吨！此密度也就是原子核的密度，是水的密度的一百万亿倍。对比起白矮星的几十吨/立方厘米，后者似乎又不值一提了。如果把地球压缩成这样，地球的直径将只有243米!事实上，中子星的质量是如此之大，半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。 同白矮星一样，中子星是处于演化

12、后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。根据科学家的计算，当老年恒星的质量为太阳质量的1.33.2倍时，它就有可能最后变为一颗中子星，而质量小于1.3个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。,.,58,白矮星与中子星的区别,一、超紧密物质结构： 白矮星的密度虽然大，但还在正常物质结构能达到的最大密度范围内：电子还是电子，原子核还是原子核，原子结构完整。而在中子星里，压力是如此之大，白矮星中的简并电子压再也承受不起了：电子被压缩到原子核中，同质子中和为中子，使原子变得仅由中子组成。而整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形成的。可以这样说，中子星就是一

13、个巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度。中子星的质量非常大以至于巨大的质量让光线都是呈抛物线挣脱。 换句话说，在中子星上打开手电，光是弯着出去的,.,59,二、超高速自转周期 由于中子星保留了母恒星大部分的角动量，但半径只是母恒星极微小的量，转动惯量的减少导致了转速迅速的增加，产生非常高的自转速率，自转周期从毫秒脉冲星的700分之一秒到30秒都有。 1秒钟，足够过700次四季变换了 三、超强辐射 中子星的能量辐射是太阳的100万倍。按照目前世界上的用电情况.它在一秒钟内辐射的总能量若全部转化为电能，就够我们地球用上几十亿年。,.,60,中子星图鉴，旅游时见到的话记得哦！,.,61,轰隆隆

14、，由于脉冲向宇宙辐射能量！,.,62,若把1 cm白矮星物质放到了地球上会怎样？,白矮星的那个超高密度状态是和星体引力平衡的结果呢，还是可以保持稳定的？离开了星体会不会“解压缩”？ 现实点来说，如果你有技术把这玩意挖出 1 cm来，还搬到地球上来玩，那你绝对有充足的技术让它不爆开啦. 好吧，我们假设有个魔法师突然把 1 cm的处于电子简并态的物质变到了地球表面，并且初速度为零白矮星的外层很普通啊，我们就讨论挖核吧，来看看你挖来了个什么东西. 体积：1 cm质量：1000kg温度：107 K材质：碳核、氧核、电子等离子体内部压强：1022 Pa 材料的体积迅速膨胀至约 1000 m，发出耀眼的光

15、芒，以及强烈的射线和重离子射线内能用NkT来估算，102810-23107，数量级约 1012 J，大概是一个小原子弹的能量地面被炸出一个深深的大坑，上方腾起一朵蘑菇云.,.,63,魔法师觉得不过瘾，一挥魔杖，又挖来了 1 cm中子星的核 体积：1 cm质量：1012 kg温度：1012K材质：夸克胶子等离子体内部压强：1035 Pa 材料迅速沉向地心，同时吸附地壳物质加速膨胀等离子体降温形成中子，中子四散飞出并以约10分钟为半衰期开始衰变质子电子的质量比中子少约 0.0008，因此将有 8108c的能量释放出来，数量级约 1026 J相当于整个太阳在约0.3秒内释放出来的所有能量，或者在地下

16、爆炸了10亿颗氢弹。 地球现在的状态和被一个直径数百公里的星体撞了差不多,.,64,在人们的盛情邀请下，魔法师一挥魔杖，一块 1 cm的黑洞出现在地球表面 体积：1 cm质量：1025kg材质：微型黑洞 恭喜题主！这次终于不会有爆炸了，除了量子尺度的黑洞会蒸发外， 1 cm的黑洞是完全可以稳定的不过这个黑洞的质量比地球还大些，所以这次是地球被黑洞吸过去了.物质进入黑洞时产生的巨量辐射迅速熔化地壳，很快，地球变成了一个发着红光的岩浆球岩浆球的体积在慢慢缩小，亮度越来越高， 爆发出强烈的射线 按地球质量乘以3来算，月球的轨道将变成椭圆，联立角动量守恒和能量守恒，解得近地点为远地点的1/5正常的地球

17、月球洛希极限约为地月距离的1/40 ，地球质量乘3后变为约1/27，因此月球会发生变形巨量辐射把月球面向地球的一面蒸发，月球的状态开始接近流体，洛希极限升至约1/14月球的形变更严重了，蒸发的进度加快，最终月球被扯碎，混入环绕黑洞尘埃云中. 外围的尘埃被巨量的辐射驱散，剩下的尘埃被黑洞吸收干净，发光渐渐变暗变红，最后变成红外黑洞的视界体积增加到约2 cm，除此之外仿佛什么也没发生过.,.,65,最后，地球没了，结果只让黑洞从1 cm变成了2 cm，宇宙中平静的重力波向无垠传播，仿佛什么都没有发生过,.,66,有点沉重呵,好吧，我们来点轻松愉快的吧！ 比方说，some jewels！,.,67,

18、欢迎来到 人马座恒星喷泉！,想起一句名言：天上的星星比人多（其实是我说的）,.,68,那一刻，我懂得了什么叫亮瞎！,.,69,在地球上的生活是不是很安逸呢？给你添点乱吧！,你 想见证世界末日的来临吗？ 想亲身感受下小行星撞击地球么？ 想亲身经历第六次物种大灭绝吗？ 那么机会来了！欢迎毁!神!星!,.,70,毁神星,毁神星是一颗环绕太阳运转的小行星，大约每7年就会运行到地球附近一次。2004年刚被发现后不久，人们就发现它对地球具有潜在威胁：它的轨道与地球轨道交叉，这意味着它有可能会撞上地球。按照最初的估算，这颗小行星直径250米，比战列舰还大，一旦撞上地球，后果不可小觑：这场天地冲撞将产生一场巨

19、大的爆炸，能量相当于10亿吨TNT炸药同时爆炸。这要比地球上曾经引爆过的最大级别核武器还要超出20倍 我们知道，毁神星将在2029年4月以极近的距离擦过地球，实际上会比许多人造卫星的高度更低！尽管在那一年，它肯定不会撞上我们，但存在一个问题：地球的引力会弯折这颗小行星的轨道，如果它恰好在某个距离上飞越地球（从某个被昵称为“锁眼”的空间区域中穿过），它就会移入另一条轨道，在7年之后的2036年4月撞上地球。,.,71,问题在于，我们当时对这颗小行星的轨道还了解得不够精确，无法确定它会不会撞上地球。原因很简单，我们还没有得到足够多的精确观测数据，所以在尝试预测20多年后它的具体位置时，总会存在一定

20、的不确定性。因此，在当时的推算中，毁神星在2029年总有一个很小但是不容忽视的概率会穿过“锁眼”，导致它在2036年撞上地球。 几年前的观测数据更精确的确定了它的轨道，将2036年毁神星撞击地球的几率降到了大约百万分之一。但是，最让人放心的数字应该是0才对。 现在，我们终于达成了这一“成就”。毁神星现在正从距离地球1400万千米的地方飞过，正适合对它进行观测。天文学家利用NASA的金石（Goldstone）雷达设施，向那颗小行星发射了无线电脉冲，并接收到了反射回来的信号，从而精确测定了这块巨石的位置。把这些新数据加进来之后，天文学家发现，这颗小行星肯定会在2029年错过“锁眼”，因而也就百分之

21、百不会在2036年撞上我们了。实际上，2036年4月毁神星靠近地球时，它到地球的最近距离也会在2000万千米以上，比月亮还要远50倍以上。因此，看起来，毁神星是安全的。,.,72,但是！是看起来是安全的！ 可万一要是发生了呢？ 所以，好好学习，在2036年前研制行星摧毁动能武器，保卫地球的责任，靠你了！ 为什么是动能武器？好吧开学讲,.,73,另外，由于人类探测器的能力，还无法监测从外太空飞向太阳系的小行星及陨石，所以未来可能还会出现更多的毁神星！ 在天体撞击面前，众星球平等,.,74,又沉重了是么 好吧我们这次真的来点轻松愉快的！,.,75,奇幻的宇宙天体！,麒麟座v838 超炫！,钻石行星

22、！这个我要了！,要了干嘛？当然是拿来打弹珠了！还能干嘛！卖给你要啊！,.,76,最黑的星星： 美国科学家们宣称，他们借助美国宇航局开普勒空间望远镜，首次在银河系中发现一颗“比炭还黑”的行星。 被潮汐锁定后这颗行星只有一面对着恒星，另一面永远是黑夜。这颗新发现的行星大小约和木星相仿。 （我想起了动物园里的 黑猩猩）,.,77,俺就素小黑！不服来辩！,.,78,海洋行星液态水的海洋,.,79,褐矮星低温太阳,.,80,流浪行星指不绕任何恒星公转的行星。虽然不围绕任何星体公转，却具有行星质量。它们或是受到其它行星等天体（例如：热木星的形成阶段）的引力影响而被抛出原本绕着公转的行星系统，或是在行星系统

23、形成期间被弹射出来的原行星,流浪行星,呜呜，恒星不要我了,.,81,黑洞星系葬礼，恒星摇篮,.,82,天体科学引力透镜,.,83,弹弓效应,引力弹弓就是就是利用行星的重力场来给太空探测船加速，将它甩向下一个目标，也就是把行星当作“引力助推器”。 利用引力弹弓使我们能探测冥王星以内的所有行星。在航天动力学和宇宙空间动力学中，所谓的引力助推（也被称为引力弹弓效应或绕行星变轨）是利用行星或其他体的相对运动和引力改变飞行器的轨道和速度，以此来节省燃料、时间和计划成本。 引力助推既可用于加速飞行器，也能用于降低飞行器速度。,.,84,小行星3753：通过引力助推与地球交换能量，从而周期性改变轨道的近地小

24、行星。 水手10号：于1974年2月5日经过金星，经过引力助推的减速之后到达水星。它是第一艘探测水星的飞行器。 旅行者1号：目前位于太阳系和星际空间之间的边缘带,是距离地球最远的人造物体。它在经过木星和土星时通过引力助推获得了足以完全摆脱太阳引力的动能。 尤利西斯号探测器：1990年，欧洲空间局发射了尤利西斯号探测器，用以研究太阳的极地地区。由于太阳系中所有行星的轨道基本上都位于黄道面上，所以为了运动至环绕太阳的极轨道上，该探测器必须将其从环地球轨道上继承的30千米/秒的速度降为零，同时获得绕太阳极面运行的轨道速度但是以现有的航天器推进系统还无法完成该任务。 于是尤利西斯号被发射往木星，当其到达木星“前下方”的一个区域时，即落入了行星的引力场中，之后经历了1分钟的引力推进，最终使尤利西斯号的轨道向上弯曲，脱离环木星轨道，进入环太阳的极轨道。这一策略只需足够尤利西斯号运行至木星的燃料即可。,.,85,信使号:飞行器频繁的使用引力助推来降低速度，最后进入环水星轨道。在其飞行过程中，共一次飞掠过地球，两次飞掠过金星，三次飞掠过水星，最终将于2011年3月到达水星附近 卡西尼号：两次飞掠过金星，之后又途经地球、木星，最终到达土星。其6.7年的