1.2太阳系的形成和恒星的演化（讲义）（解析版）

浙教版九年级下册第一章第2节太阳系的形成和恒星的演化【知识点分析】一.太阳系的形成18世纪时，天文学家在对太阳系的研究中，发现许多行星的运动有一些共同特点。在太阳系中,太阳系的行星绕日公转的方向和太阳自转的方向一致。另据科学家测算，太阳系的行星绕日公转的轨道平面大多接近于同一平面。根据行星公转的特点，可以推导如果它与太阳系形成有关，就可以作为推论太阳系形成的依据。18世纪，德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯通过对行星运动特点和星云的研究，迈出了第一步，提出了“康德一拉普拉斯星云说"。该学说认为太阳系是一块星云收缩形成的。星云是由气体和人尘埃物质组成的巨大云雾状天体，它的直径大多可达十几光年。星云原始的太阳星云原始的太阳星云是一个扁平的、自转的气体尘埃圆盘。大阳星云不断收缩,周围物质也不断地落入环绕原太阳而形成的盘，引力势能转化为热能;圆盘内的元素通过衰变释放出能量，这些能量贮存在圆盘深处，新生的太阳于是有能力辆射出能量并加热盘的表面各层。离中心几个天文单位之内的内级，温度高达2000oC以上，在这个区域，尘埃粒子蒸发了，以至于内盘完全是气体，圆盘中心的气体崩塌收缩形成太阳。剩余的星云物质进一步收缩演化，形成地球等行星。星云学说推论的重要依据是：只有太阳和太阳系的行星形成于同一个旋转的星云云盘，太阳的自转方向和太阳系的行星的公转方向才会一致；形成太阳系的行星的物质来源于同一个扁平的星云云盘，才导致太阳系的行星的公转轨道几乎位于同一平面上。虽然“星云说”能描述太阳系的形成过程，但还有不少现象无法解释，有待于进一步研究解决。除了“星云说”，关于太阳系的形成还有其他假说。例如，“灾变说”认为地球等行星的物质是因为某种偶然的巨变（如另一颗恒星接近太阳或与太阳相撞)而从太阳中分离出来。二.恒星的演化恒星是在相对小的体积内积聚大量的气体而构成的。恒星的演化就是一颗恒星诞生、成长、成熟到衰老、死亡的过程，是一个十分缓慢的过程。现代天文学认为恒星的演化开始于星云。星云内部散布着稠密核的结构，稠密核是引力中心，吸引着大量周围的物质。核心物质不断增多，温度持续升高，当核心收缩到类似于太阳大小时，标志着恒星已经进入幼年期，这个核心称为原恒星。年轻的原恒星不断收缩，其内部温度和压力升到相当高，足以引发氢燃烧，这时，恒星成为一颗主序星，进入漫长的成年期。对于太阳这样低质量的恒星，成年期能延续100亿年。恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。现代天文观测发现，在宇宙中，除了和太阳外貌相似的恒星外，还有许多很特别的“恒星”。在恒星演化的不同阶段，其形态也有很大的差异。根据对红巨星和白矮星的研究，科学家描绘出了未来太阳的演变过程太阳的光和热是靠太阳内部的氢核发生核聚变而产生的，太阳的内部在不断地消耗氢。进入成年阶段的太阳大约可以维持100亿年的稳定状态。大约50亿年后，太阳将进入晚年期。太阳进入晚年期后，当太阳中心缺少足够的氢时，太阳的球核将开始收缩，太阳外层的氢继续变成氨，星体急剧扩大，变成红色，形成红巨星。它将膨胀到接近火星轨道，这一过程将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段将大约持续10亿年时间，亮度将升高到今天的近1万倍。红巨星不断地把外层物质抛向太空，在星体周围形成行星状星云，它的核聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环，而球核进一步收缩，形成体积极小、密度很高的白矮星。最后，它将慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，最终变成星云的一部分，进入新的循环。宇宙中还有许多比太阳质量大得多的恒星，它们将会怎样演化呢？经科学家研究证实，质量小于0.8太阳质量的恒星，会因自然的原因死亡，因为这类恒星的寿命大于140亿年，至今宇宙中还没有一颗耗尽了热核燃料补给的小恒星。有质量低于8倍太阳质量的恒星最终会演化为红巨星，它们能在几百万年内把红巨星的外层大部分吹散。大于8倍太阳质量的大质量恒星进入晚年后体积会急剧变大，有的半径达到约太阳的1000倍，形成超红巨星,随后爆发成超新星。超新星在球核爆炸后会形成什么样的天体呢？天体物理学家早就预言超新星爆炸后可能会形成一种体积很小、密度极大的是核，称为“中子星”。经过25年的苦苦探索，科学家终于在1968年证实了它的存在。研究表明，质量更大的恒星爆炸后将形成黑洞。黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质、甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能测出它的存在。恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。中子星，又名波霎，是处于演化后期的恒星。当老年恒星的质量大于8倍太阳质量时，它就有可能变为中子星，而质量小于8倍太阳质量的恒星往往只能变化为一颗白矮星。中子星并不是恒星的最终状态，它还会进一步演化为不发光的黑矮星。中子星小得出奇，典型的中子星直径只有20千米，但密度大得惊图1-21中子星从极点喷发强大气流人，1厘米3的质量达到1亿吨甚至达到几十亿吨，且由于巨大的质量产生了巨大的引力，就连光线都是呈抛物线状挣脱。脉冲星（中子星的一种）的中心压力很多大，以至于电子被压缩到了原子核中，与质子中和为中子，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。中子星的能量辐射是太阳的近100万倍，它在1秒钟内辐射的总能量若全部转化为电能，就够月前我们地球用几十亿年。中子星的表面温度可达到1000万℃，中心温度还要高数百万倍。【例题分析】【例1】对地球和宇宙的有关认识和猜想，已被大家广为认可的是（）①地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的球体，地球由外向内可分为地壳、地幔、地核三层②从俯视看银河系的形状是旋涡状，图中的光点是一颗颗恒星③“康德—拉普拉斯星云说”认为，太阳系是由一块星云收缩形成的④宇宙是起源于有极高密度和温度的“原始火球”的大爆炸A．①②③B．②③C．②④ D．①②③④【答案】D【解析】①地球是一个两极部位稍扁、赤道略鼓的不规则球体；地球由外向内可分为地壳、地幔、地核三层，故正确；②从俯视看银河系的形状是旋涡状，图中的光点是一颗颗恒星，恒星是由炽热气体组成，能自己发光的球状或类球状天体，故正确；③“康德—拉普拉斯星云说”认为，太阳系是由一块星云收缩形成的，故正确；④大爆炸宇宙论认为，宇宙是起源于有极高密度和温度的“原始火球”的大爆炸，故正确；2．（温州一模）4月18日，美国国家航空航天局(NASA)宣布，发现了3颗最像地球可能最适宜人类居住的“新地球”。“新地球”和地球都属于（

）A．恒星 B．行星 C．彗星 D．卫星【答案】B【解析】据所学知识可知，地球属于行星，故选B。3．（2021·衢州期末）2020年7月23日，“天问一号”发射升空，开启对火星的探测和对宇宙的探索。下列关于宇宙的认识正确的是（）A．银河系是宇宙的中心B．火星等行星源自太阳的大爆炸C．宇宙是不断膨胀和演化的D．质量越大的恒星寿命越长【答案】C【解析】A．美国天文学家沙普利揭示了太阳系不是银河系的中心，目前还不知道宇宙的中心在哪里，故A错误。B．火星形成于四十五亿年前，当时尘埃云里的物质颗粒相互吸附，不断碰撞形成火星，故B错误。C．宇宙是不断膨胀和演化的，故C正确。D．恒星质量越大，内部压力越大，核反应越快，质量亏损越快，寿命越短，故D错误。4.在太阳的一生中，体积极小、密度很大的是（

）A．星云B．红巨星C．白矮星D．成年阶段的太阳【答案】C【解析】太阳在演化过程中依次经历星云阶段，成年阶段，红巨星阶段，白矮星阶段，在中后期阶段太阳在引力作用下急剧坍缩，形成体积极小、密度很大的白矮星，故C符合题意。5．能给人类带来光和热，离地球最近且属于恒星的是()A．太阳B．火星C．水星 D．金星【答案】A【解析】太阳是银河系中的一颗恒星，它是太阳系中的唯一恒星．能给人类带来光和热，离地球最近且属于恒星的是太阳．6．关于恒星，下列说法错误的是()A．恒星之间的相对位置基本保持不变B．恒星本身不发光C．恒星发光发热D．在晚上，如果不借助天文仪器，就很难发现恒星在星空中的位置变化【答案】B【解析】AD．我们观察到恒星相对位置似乎不变，实际上它们的位置是运动的，由于恒星离我们太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定不动的星体，故AD正确；不符合题意；BC．恒星由炽热气体组成，能自己发光发热，故选项B符合题意，选项C不符合题意。7．“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星”，晴朗的夜空中的满天星斗是（

）A．行星B．彗星C．卫星 D．恒星【答案】D【解析】宇宙中的天体发光的大部分为与太阳一样的恒星，只因为它们离我们太远，故看起来很小；8．“日心说”认为宇宙中心的天体是（

）A．地球 B．太阳 C．银河系中心 D．河外星系【答案】B【解析】“日心说”是指太阳是中心包括地球在内的其他行星是绕着太阳旋转的；9．关于白矮星的说法，不正确的是（）A．白矮星是中等质量恒星演化的终点B．白矮星在银河系中随处可见C．它的质量越大，半径就越小D．137亿年前宇宙诞生和第一批恒星出现以来，恐怕还没有一个白矮星形成【答案】D【解析】年老的白矮星最终停止了辐射，变成一个比钻石还要硬的巨大晶体，这就是黑矮星。白矮星的变暗过程如此之慢，自137亿年前宇宙诞生和第一批恒星出现以来，恐怕还没有一个黑矮星形成。故选D。10．研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息，推测四种恒星中寿命最短的是（）恒星质量（与太阳相比的倍数）天狼A星2.14天狼B星1.05织女星2.13牛郎星1.79A．天狼A星 B．天狼B星 C．织女星 D．牛郎星【答案】A【解析】根据恒星质量与寿命关系图可知，恒星的质量越大，其寿命越短。表格中天狼A星的质量是2.14，质量最大，因此天狼A星的寿命最短。故选A。11．（温州中考）小明利用所学知识并结合下表信息，对太阳系中的行星运行周期进行了推理，其中合理的是（

）行星直径(千米)自转周期(以地球上的“天”为单位)公转周期(以地球上的“年”为单位)水星4878590.24金星121042430.62地球1275611火星67941.031.9A．行星直径越大，自转周期越长B．行星直径越大，公转周期越长C．行星距离太阳越远，自转周期越长D．行星距离太阳越远，公转周期越长【答案】D【解析】AC．行星的自转周期规律：行星的质量越大，离太阳的平均半径距离越远，自转越快，反之，就越慢，AC错误；BD．引力影响公转的速度，离太阳越近的行星受到的引力越大，因此当行星离太阳近时，公转就越快；行星距离太阳越远，公转周期越长。题中的行星，按照距离太阳由远到近排列为火星、地球、金星、水星；公转周期由长到短排列为火星、地球、金星、水星。B错误，D正确。12.目前我们知道的太阳系中唯一有生物生存的天体是（

）。A．太阳 B．金星 C．地球 D．木星【答案】C【解析】地球上存在生命的自身条件有适宜的温度，液态水，厚厚的大气层，外部条件有安全的宇宙环境，稳定的太阳光照，所以目前我们知道的太阳系中唯一有生物生存的天体是地球，故选C。13．太阳系八大行星中，离地球最近的两颗是（

）。A．水星、金星 B．金星、火星 C．火星、木星 D．木星、土星【答案】B【解析】太阳系八大行星离太阳由近到远分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，所以离地球最近的两颗是金星和火星。故B符合题意。14．下列天体和天体系统中，具有从属关系，且从大到小依次排列的是（）A．太阳系—木星—冥王星B．宇宙—太阳系—银河系C．太阳系—地月系—月球D．太阳—地球—哈雷彗星【答案】C【解析】A．木星与冥王星没有从属关系，故A错误；B．太阳系属于银河系，应排在银河系之后，故B错误；C．月球属于地月系，地月系属于太阳系，故C正确；D．地球和哈雷彗星没有从属关系，它们都是太阳系的行星，故D错误。15．关于假说，下列说法正确的是(

)A．假说就是一种毫无根据的猜测B．假说只要被大众接受了就是事实C．假说是需要有证据支持的一种结论D．假说成立的关键是有丰富的想像力【答案】C【解析】即指按照预先设定，对某种现象进行的解释，即根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的推测和说明，而且数据经过详细的分类、归纳与分析，得到一个暂时性但是可以被接受的解释。任何一种科学理论在未得到实验确证之前表现为假设学说或假说。有的假设还没有完全被科学方法所证明，也没有被任何一种科学方法所否定，但能够产生深远的影响。关于假说，说法正确的是假说是需要有证据支持的一种结论。16．（2022·舟山期末）下列有关“层次”、“方向”和“顺序”的判断，正确的是（）A．金属的活动性从强到弱：K→Al→Na→Sn→Hg→Pb→AuB．太阳的演化：太阳→红巨星→白矮星→黑矮星C．脊椎动物的进化：鱼类→两栖类→爬行类→鸟类→哺乳类D．遗传物质的构成层次：基因→DNA→蛋白质→染色体【答案】B【解析】A．由金属活动性顺序是：K、Ca、Na、Mg、Al、Mn、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，故A错误。B．太阳的最终演化过程为：恒星→红巨星→白矮星→黑矮星，故B正确。C．脊椎动物的进化历程：原始鱼类→原始两栖类→原始爬行类→鸟类和哺乳类，故C错误。D．基因在DNA上，DNA在染色体上，染色体在细胞核上。因此遗传物质结构层次从小到大：基因→DNA分子→染色体，故D错误。17．下列天体系统中范围最小的是()A．总星系B．银河系C．地月系 D．太阳系【答案】C【解析】总星系包含银河系和河外星系，银河系包含太阳系和其它恒星系，太阳系包含地月系和其它行星系．总星系级别最高，地月系级别最低．故C符合题意。18.阳系的形成：“康德——拉普拉斯星云说”：太阳系是由一块________收缩形成的，先形成的是__________，然后，剩余的星云物质进一步收缩演化，形成地球等行星。理论依据：___________________。同向性—公转方向与自转方向