第三部分地球、宇宙和空间科学

第三部分地球、宇宙和空间科学主题1地球在宇宙中的位置一、宇宙——总星系地月系——太阳系——银河系——总星系宇宙是不断运动的

——天体相互吸引和相互绕转形成天体系统地月系地月系TheSolarSystem太阳系星云a著名的马头星云。星云局部不透光，在明亮的背景下显得较黑暗。猎户座(Orion)中的马头(Horsehead)星云B33，它是个暗星云。7英寸折射望远镜拍摄。星云b星云c马头星云的局部。它由寒冷、黑暗的尘埃和气体组成。在其顶端有一颗仍包裹在云团中的新星。(HST)星云银河系中的庞大星云NGC3603。其中有许多处于演化的不同阶段的恒星。(HST)十七万光年外位于大麦哲伦云中的星云N159是一个恒星育婴场。初生恒星的强大星风正在重塑星云的形状。(HST)星云星云位于昴星团的反射星云。星云靠近昴星团中的一颗大星Merope，并在向它缓慢接近。(HST)星云“老鹰星云”(M16)里的巨大分子云柱，云柱中孕育着许多初生的恒星。位于七千光年外的天蛇座。(HST)星云两万五千光年外的“手枪星云”位于人马座，正中的巨大恒星是迄今观测到的银河系中最明亮的恒星。(HST)星云一千六百光年外的M78属于反射星云，位于猎户座。距地球约6500光年的行星状星云NGC6751酷似一只炽热的大眼睛。其中央的恒星与我们的太阳类似。(HST)星云这是位于北天天龙星座的行星状星云NGC6543，俗称“猫眼星云”。距地球约3000光年。(HST)星云“沙漏星云”MyCn18距地球约8000光年。它是一个年轻的行星状星云。(HST)星云13星团1这是距离地球只有150光年的C50(Hyades)，它是距离我们最近的开放星团。(SEDS)星团2这是“鬼宿星”M44。这是一个开放星团，包含350颗恒星，据估计距地球约577光年。(SEDS)星团3这是“昴宿星团”M45。又称“七姊妹星”，但它至少包含500颗较暗的恒星，距地球约350光年。(SEDS)星团4这是开放星团NGC3293，包含至少50颗恒星。它是一个非常年轻的星团(AAT)星团5这是“蝴蝶”开放星团M6。其中大部分都是明亮的蓝色年轻恒星，但却有一颗橙色的巨星。(NOAO)星团6这是开放星团M7，距地球约800光年，至少包含80颗大星。(NOAO)星团7这是166000光年远的球状星团NGC1850，位于银河系的伴星系大麦哲伦云中。(HST)星团8这是武仙座的球状星团M13，距地球约22200光年。内含几百万颗恒星。(SEDS)中子星1这是一个单个的中子星，其表面温度高达一百二十多万度，直径只有二十八公里。(HST)中子星2以两百倍音速高速运动着的中子星，距地球约两百光年。三十万年后将对地球产生轻微影响。(HST)黑洞1在星系中漂浮的单个恒星级黑洞，它引起的引力透镜现象使位于其后方的恒星产生了两个像。(HST)黑洞2位于NGC6251中心发出强烈紫外线辐射的尘埃盘，其内部可能存在一个巨型黑洞。(HST)黑洞3椭圆星系NGC7052中心的尘埃盘，其中央可能有一个质量为太阳三亿倍的超级黑洞。(HST)黑洞4人马座A(NGC5128)星系中心的尘埃盘，其中有一个巨大的超级黑洞。(HST)TheMilkWayGalaxy银河系银河系银河系中心银河系中心视场大小为1500光年的射电图象。银河系天鹅-人马座方向的银河。辉煌的银河系中心（银核）部分。辉煌的银河系中心（银核）部分II。织女、牵牛星-人马座方向的银河。河外星系星系类型1与银河系形状相似的棒旋星系M109。美国加利福尼亚的利克天文台(LickObservatory)拍摄。星系类型2棒旋星系NGC4565。美国海军天文台(U.S.NavalObservatory)拍摄。星系类型3飞马座(Pegasus)中的棒旋星系NGC7479。加拿大－法国－夏威夷(Canada-France－Hawii)望远镜拍摄。星系类型4棒旋星系NGC4314。距离4000万光年，核区外围绕有恒星形成环。HST拍摄。星系类型5长蛇座(Hydra)中的棒旋星系M83。澳大利亚的英－澳天文台(Anglo-AustralianObservatory)摄于1986年星系类型6长蛇座(Hydra)中的棒旋星系M83。飞马座(Pegasus)中的旋涡星系NGC7742。此星系也是赛弗特(Seyfert)星系，亮度为12星等,核外有一个恒星形成环，中心明亮的核内包含着一个特大质量的黑洞。HST拍摄。星系类型7狮子座(Leo)中的旋涡星系NGC3628。此类星系是由许块碎片合并而成的，多半在早期宇宙中是没有的。HST拍摄。星系类型8旋涡星系NGC6946。11英寸望远镜拍摄。星系类型9半人马座(Centaurus)南部距离为1.5亿光年的旋涡星系ESO269－57。欧洲南方天文台(EuropeanSouthernObservatory,SEO)摄于1999年3月28日。星系类型10旋涡星系NGC2442。美国俄亥俄州立大学(TheOhioStateUniversity)拍摄。星系类型11后发座(ComaBerenices)中的旋涡星系NGC4414。距离6000万光年，大小与银河系相似，中心的核球部分包含着许多老年的黄星，旋臂上包含着年轻的兰星和暗的星际尘埃，这些星际尘埃孕育着恒星的形成。HST拍摄。星系类型12室女座(Virgo)中一个从侧面看的旋涡星系?"草帽"星系M104或NGC4594。星系类型13大熊座(UrsaMajor)中的旋涡星系M82。8英寸望远镜拍摄。星系类型14大熊座(UrsaMajor)中的旋涡星系M82。星系类型15猎犬座(CanesVenatici)旋涡星系M51。旋臂清晰可见，在一条旋臂的末端连接着一个小的伴星系。12.5英寸望远镜摄于美国俄勒冈州。星系类型16猎犬座(CanesVenatici)旋涡星系M51。旋臂清晰可见，在一条旋臂的末端连接着一个小的伴星系。6英寸望远镜拍摄。星系类型17仙女座(Andromeda)星系M31或NGC224。直径16万光年，距离220万光年，是一个比我们银河系更大的河外星系，也是本星系群的成员之一。星系类型18仙女座(Andromeda)星系M31的中心环。此环由冷尘埃组成，距星系核3万光年，环内正在形成新的恒星。红外空间天文台(InfraredSpaceObservatory)卫星拍摄。星系类型19天体系统的级别月球地球地月系太阳系河外星系太阳系外其它恒星银河系总星系二、银河系1、组成2、形状3、大小三、太阳系1、太阳光球层黑子太阳黑子日珥耀斑日冕2、九大行星类地行星巨行星远日行星3、小天体（1）、小行星(火、木之间）（2）、彗星（彗发、彗核、彗尾）（3）、流星（流星体、流星、陨星）小行星Ida和它的卫星，伽利略号探测器摄于1993年8月28日英国一太空研究专家日前称一颗巨大的名为2002NT7的小行星将于17年内撞击地球，届时地球上的生命将遭受毁灭性的打击。据称这个小行星是迄今为止所探测到对地球威胁的最大的物体，它的直径约两公里，预料撞击速度达每秒28公里，无论撞落在地球五大洲的任何一地，都足以摧毁整个洲块，并造成全球性的气候剧变。流星陨石陨铁陨坑彗星哈雷彗星每隔76年光临一次地球,1985年曾划过地球上空哈雷彗星目前的位置海尔－波普彗星。1997年3月27日摄于意大利的Matterhorn四、人类对宇宙的认识与探索1、认知：（1）、宇宙是均匀的、无边的、膨胀的。由大量不同层次的星系构成。（有限无边、无限无边）（2）、宇宙起源：大爆炸——膨胀（3）、恒星演化：气体星云——主序星红矮星——白矮星——黑矮星超红巨星——超新星爆炸中子星（脉冲星）黑洞有限无边的宇宙有限无边的宇宙，有膨胀，就有收缩。黑洞能吸进整个宇宙吗？在原则上没有什么东西可以充满黑洞，但是我们的宇宙正在飞速地扩张。科学家发现其他河外星系都在移动，而且越到将来，它们移动的速度越快。如上所述，在银河系中心有一个大的黑洞，这个黑洞没有足够大的能量来停止扩张，宇宙本身也没有足够大的能量停止扩张。最终宇宙扩张到极限而再回转是可能的。有许多天文学家及理论物理学家相信这种现象将会发生。如果是那样，宇宙本身就是一个黑洞，它本身被吸入，然后再回到所有黑洞内部最终的奇点。2、理论：（1）、爱因斯坦狭义相对论：运动的钟会变慢（2）、爱因斯坦广义相对论：时空是弯曲的（3）、黑洞有温度、有热辐射、有复杂的结构、有奇妙的性质。当物体在强引力场中以接近光速的速度运动时(比如接近黑洞等等)，时间也会随之发生变化。这一现象是在爱因斯坦的狭义和广义相对论中提出和预见到的这是一个理论上可以实现的太空船，它不用装载燃料，而是用星体之间的氢气作为动力原料。尽管星际氢的密度很小，但太空船可以产生一个强磁场来收集氢气，氢进入溶解反应堆，然后热等离子体会从排气口喷出，从而推进太空船。从理论上来讲，这种太空船的速度可以接近光速，根据相对论原理，物体的速度越接近光速，时间就趋于静止，因此，如果乘坐这种太空船，星际旅行所需的时间就会被大大缩减。被欧洲航天局XMM-牛顿X射线探测器探测到的位于MCG-6-30-15星系中的黑洞。黑洞所产生的巨大引力可以使时空扭曲变形。黑洞不会发光，因此不能用天文望远镜看到，但天文学家可借助观察黑洞周围物质被吸引时的情况，找出黑洞的位置。根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞也是可以被预测的重力透镜现象。图为星系群Abell2218形成的重力弧五彩可见光照片。这张照片是被哈勃望远镜所拍摄到的。重力弧的研究为星系早期进化提供了一个最为直观的景象赫克拉(JohnHuchra)是搜寻星系的杰出天文学家之一。此图中的景象是赫克拉发现的，因此被称为“赫克拉十字”。中间的亮点是较近的一个星系，围绕的四个亮点是距离较远的类星体。从类星体发出的光线由于星系的重力干涉发生了弯曲，于是光线就像一个巨大的透镜，使我们看到了遥远类星体的图像。图中的类星体距我们约有80亿光年，而中央的星系却离我们近的多，只有4亿光年。爱因斯坦在1936年提出了重力透镜现象会导致这一结果。爱因斯坦圆环。图中是位于地球与另一个星系之间的黑洞。遥远星系发出的光线由于黑洞极强的引力场而发生弯曲，成为一个环状。这种现象被称为重力透镜。光线会在重力场作用下发生弯曲的理论是爱因斯坦在他的广义相对论中提出的。近几年来，随着天文观测技术的不断进步，已经发现了更多的重力透镜现象