1、天天 文文 学学 概概 论论Introduction to Astronomy济南大学理学院 梁 伟第九部分 当代天文学新视野一、宇宙的起源1、大爆炸宇宙学2、宇宙稳恒说3、 3K宇宙背景辐射的发现（ 1965年）二 、哈勃望远镜给天文学带来的新进展1、 哈勃望远镜简介2、 哈勃望远镜辉煌成果的意义三、地面上最大的望远镜凯克望远镜四、各学科与天文学双向渗透、结合的意义五、宇宙探索永无止境宇宙大爆炸理论宇宙从一个奇点由大爆炸开始，早期温度极高，（100亿度以上，）物质密度极大，只有中子、质子、电子、光子、中微子等基本粒子。整个体系在不断膨胀，温度快速降低，降至 10亿度时开始形成基本元素（氢和氦
2、），降至 100万度时形成一些较轻的元素，降至几千度时形成星云， 宇宙稳恒态理论这种理论的倡导者认为： 爱因斯坦证明了宇宙是一个四维时 空连续体因此， 宇宙学原理应该表示为： 宇宙形象与观测者所处的时间和空间无关 也就是说，除局部和很小的差异而外，无论观测者在何地和何时 在哪个天文时期进行观测，宇宙显得都是一样的，总的看来，不论在 50亿年以前还是以后宇宙的样子都应是相同的 固然，一些恒星会已诞生和死亡，各个星系会发生了变化，但宇宙的整体在空间和时间上是始终保持不变的换句话说 稳恒态理论主张 宇宙从未有过开始，或者更确切地说，宇宙乃是处于连续的创造过程之中 当宇宙膨胀时，总体的密度减小， 但是
3、密度存在一个下限值， 当密度接近于这个下限值时，便会创造出更多的物质来使密度再次增高 因此，当宇宙不断地膨胀时，新的物质便接连创造出来以填补隙新形成的物质就是构成星系团的氢每个新星系团将随着宇宙的不断膨张而逐渐衰老以至死亡，但又形成了新的星系团新星系形成，老星系 衰亡，但宇宙的 总密度始终不变，并且总是存在有各种年龄的 星系3K宇宙背景辐射的发现1964年美国科学家彭齐亚斯和 R.W. 威尔逊发现了背景辐射 3.5K， 1965年又修正为 3K.该发现支持了大爆炸宇宙学彭齐亚斯和 R.W. 威尔逊获 1978年诺贝尔物理奖星系的红移哈勃发现的红移现象对人类认识字宙由重要的作用哈勃发现的红移现象
4、对人类认识字宙由重要的作用基本特征：基本特征：(1)除我们的本星系群而外，所有的星系都具有红移光谱除我们的本星系群而外，所有的星系都具有红移光谱 如果如果用多普勒位移原理来解释，就只能得出所有星系都在背离我们而用多普勒位移原理来解释，就只能得出所有星系都在背离我们而去的结论去的结论 !(2)星系离我们越远红移量越大退行速度随距离的增大而增加星系离我们越远红移量越大退行速度随距离的增大而增加(3)退行速度能够接近光速退行速度能够接近光速天文学家们普遍认为，用视向速度来解释它是最有说服力的天文学家们普遍认为，用视向速度来解释它是最有说服力的 这一解释的直接推论，这一解释的直接推论， 是宇宙正处在膨
5、胀之中于是，红移一词是宇宙正处在膨胀之中于是，红移一词使成了宇宙膨胀的同义词使成了宇宙膨胀的同义词宇宙学距离1.哈勃定律的发现1924年，美国天文学家哈勃证实河外星系的存在。1927年，哈勃发现河外星系普遍存在谱线红移，且星系距离和红移量成正比：D=Cz/H0C 光速， z / 红移， H0 哈勃常数这就是哈勃定律。如果把红移解释为星系的视向退行速度 Vr=Cz， 则定律表明离我们越远的星系退行速度越大。结论是宇宙正在膨胀，从而支持大爆炸宇宙论。2.测定哈勃常数的困难哈勃公式中红移 z= /为观测量。要确定哈勃常数 H0， 必须对遥远星系（比如 100Mpc或更远）的距离作精确的绝对测定，而这一点十分困难。通常认为 H0的范围是 50 85kms-1Mpc-1。有时写成H0 100hkms-1Mpc-1其中 h=0.5-0.85， 为一无量纲常数。定义哈勃时间t0=D/Vr=H0-1则在 t0时间前所有星系必位于同一点。所以一旦确定哈勃常数便可以估计宇宙的年龄。3.哈勃定律的应用一旦确定了哈勃常数，便可以通过测定红移，利用哈勃定律来得出非常遥远星系的距离，称为 宇宙学距离。这是相对测定的结果。
