普通地质学课件 第二章 宇宙

第二章宇宙、太阳系和地球2.1宇宙的起源牛顿力学下的宇宙观宇宙空间是无限的时间既没有起点也没有终点星体在万有引力作用下运动静态的宇宙观老子的宇宙观有物混成，先天地生，寂兮廖兮，独立不改，周行而不殆，可以为天地母。吾不知其名，字之曰“道”老子的宇宙观道生一，一生二，二生三，三生万物。天下万物生于有，有生于无大爆炸理论多普勒效应红移—距离关系哈勃定律大爆炸理论科学的预言2.2星系的演化2.2.1主序星从星系诞生起，恒星在引力作用下不断地收缩，内部温度也不断升高。当恒星的内部温度升高到700万度时，其内部开始发生热核反应，由此产生热膨胀力与收缩力相抵抗，达到动态平衡，使恒星长期处于稳定状态。恒星质量的大小决定了恒星在主序星阶段的亮度和生命周期太阳系的主序星周期估计在100亿年左右2.2.2红巨星恒星演化到老年期时，氢的热核反应停止，其中心部分在引力作用下急剧收缩，并释放出巨大的能量，使温度再次升高，外壳急剧膨胀，形成红巨星。红巨星的表面温度虽然降低，但总发光量却增加了，因此变成一颗呈红色的亮星。由主序星转化成红巨星的过程很快，但由于红巨星的内部温度重新升高，又发生了氦的热核反应，因此红巨星还可以停留相当长的时间。2.2.3白矮星恒星的热核反应停止后，在强大的引力作用下发生收缩，体积急剧缩小，依靠势能所转化的热能与引力相抗衡，形成白矮星。此时恒星的表面温度可达1万度，这就是白矮星发白光的原因。密度为地球的数十万倍到数百万倍。能量耗尽后将变成质量更大,不能发光的黑矮星2.2.4超新星超新星是恒星即将灭亡时的现象超新星爆发的质量极值是太阳的1.44倍超新星爆发的光强度相当于太阳的107-1010倍超新星存在的时间只有几天到几个月I型超新星爆发后的物质被抛射到宇宙中形成蟹状星云II型超新星未经过白矮星阶段，由红巨星爆发后迅速坍塌形成中子星或黑洞1987年观测到的超新星爆发2.3太阳系的起源三个问题动量和质量的分布重元素的来源同一性演化阶段原始气尘云超新星爆发传递惯量形成行星地球形成初期的陨石撞击事件2.4太阳系与地球2.4.1类地行星水星直径为地球的2/5，密度5.43，主要成分为铁质岩石。大气稀薄，以氢和氦为主，表面温度-173—+143C，表面形态与月球相似。金星各种参数与地球相似，构造活动很活跃，仍有火山作用，表面岩石主要为玄武岩。大气厚密，表面气压为90个atm，主要成分为CO2，温度达467C。地球稍大于金星，在大陆有花岗岩，液态外核和较快的自转速度形成了很强的磁场。外动力地质作用。火星直径约为地球的1/2，质量相当于地球的38%，自转速度与地球相似。大气稀薄，主要为CO2，温度-28—-139C，曾有与地球相似的外动力地质过程。2.4.2类木行星木星个体最大，质量是地球的318倍，大气层厚度达1000km，以氢和氦为主，表面可能是高压下的液态圈层。木星也有光环。土星质量为地球的95倍，平均密度仅为0.7，是太阳系行星中密度最小的。土星最引人注目的是它的光环，其厚度只有15-20km，宽度却达200,000km，主要物质是石块和冰块，其他性质与木星相似。天王星有九条光环，表面温度在-200C以下。特点是自转轴与公转轨道平面平行。海王星是在19世纪经过计算发现的，体积约为地球的4倍，表面温度在-200C以下。特点是两颗卫星以不同的方向运行。冥王星太阳系中一颗独特的行星，表面温度在-220C以下，发现固态甲烷。2.4.3月球月球是地球的卫星，是行星比较地质学的主要研究对象。月球完全缺失大气层，表面温度白天+115C，晚上-135C。大陆约占月球表面的84%，由结晶的基性岩组成，布满了环状的陨石冲击坑。月海岩石主要由玄武岩组成，年龄在4200-3100Ma左右。没有水和CO2的痕迹，内部活动已经停止。2.4.4太阳系的其他星体小行星位于火星和木星之间，编号命名的已有3000多颗，最大一颗直径约1003km，一般认为是太阳系形成时由于某种原因，未能积聚成大行星。小行星可能蕴涵着太阳系形成的信息。彗星沿扁率很大的椭圆轨道运行，由岩石碎块和气体组成，密度很小。著名的哈雷彗星每76年光顾地球一次，其质量是地球的六亿分之一，慧尾的密度极小，仅为10-17g/cm3左右。陨星是宇宙中漂浮的石质或铁质的小天体，未发现地球中没有的元素。思考题1.大爆炸理论的主要依据是什么？2.星系的演化是怎样进行的？3.太阳系的总体特征如何？4.太阳系的形成经过那些主要阶段？5.太阳系的行星有什么共性和特性？