1、 中小学教育资源站（ )，百万资源免费下载，无须注册！ 中小学教育资源站 第 一 单 元 宇 宙 探 索 1.1 认 识 宇 宙 的 历 程 相 关 素 材 宇 宙 结 构 观 念 的 发 展 远 古 时 代 ， 人 们 对 宇 宙 结 构 的 认 识 处 于 十 分 幼 稚 的 状 态 ， 他 们 通 常 按 照 自 己 的 生 活 环 境 对 宇 宙 的 构 造 作 了 幼 稚 的 推 测 。 在 中 国 西 周 时 期 ， 生 活 在 华 夏 大 地 上 的 人 们 提 出 的 早 期 盖 天 说 认 为 ， 天 穹 像 一 口 锅 ， 倒 扣 在 平 坦 的 大 地 上 ； 后 来 又
2、 发 展 为 后 期 盖 天 说 ， 认 为 大 地 的 形 状 也 是 拱 形 的 。 公 元 前 7 世 纪 ， 巴 比 伦 人 认 为 ， 天 和 地 都 是 拱 形 的 ， 大 地 被 海 洋 所 环 绕 ， 而 其 中 央 则 是 高 山 。 古 埃 及 人 把 宇 宙 想 象 成 以 天 为 盒 盖 、 大 地 为 盒 底 的 大 盒 子 ， 大 地 的 中 央 则 是 尼 罗 河 。 古 印 度 人 想 象 圆 盘 形 的 大 地 负 在 几 只 大 象 上 ， 而 象 则 站 在 巨 大 的 龟 背 上 ， 公 元 前 7 世 纪 末 ， 古 希 腊 的 泰 勒 斯 认 为 ，
3、 大 地 是 浮 在 水 面 上 的 巨 大 圆 盘 ， 上 面 笼 罩 着 拱 形 的 天 穹 。 也 有 一 些 人 认 为 ， 地 球 只 是 一 只 龟 上 的 一 片 甲 板 ， 而 龟 则 是 站 在 一 个 托 着 一 个 又 一 个 的 龟 塔 古 人 想 象 的 宇 宙 最 早 认 识 到 大 地 是 球 形 的 是 古 希 腊 人 。 公 元 前 6 世 纪 ， 毕 达 哥 拉 斯 从 美 学 观 念 出 发 ， 认 为 一 切 立 体 图 形 中 最 美 的 是 球 形 ， 主 张 天 体 和 我 们 所 居 住 的 大 地 都 是 球 形 的 。 这 一 观 念 为 后
4、 来 许 多 古 希 腊 学 者 所 继 承 ， 但 直 到 1519 1522 年 ， 葡 萄 牙 的 F.麦 哲 伦 率 领 探 险 队 完 成 了 第 一 次 环 球 航 行 后 ， 地 球 是 球 形 的 观 念 才 最 终 被 证 实 。 公 元 2 世 纪 ， C.托 勒 密 提 出 了 一 个 完 整 的 地 心 说 。 这 一 学 说 认 为 地 球 在 宇 宙 的 中 央 安 然 不 动 ， 月 亮 、 太 阳 和 诸 行 星 以 及 最 外 层 的 恒 星 天 都 在 以 不 同 速 度 绕 着 地 球 旋 转 。 为 了 说 明 行 星 运 动 的 不 均 匀 性 ， 他
5、 还 认 为 行 星 在 本 轮 上 绕 其 中 心 转 动 ， 而 本 轮 中 心 则 沿 均 轮 绕 地 球 转 动 。 地 心 说 曾 在 欧 洲 流 传 了 1000 多 年 。 1543 年 ， N.哥 白 尼 提 出 科 学 的 日 心 说 ， 认 为 太 阳 位 于 宇 宙 中 心 ， 而 地 球 则 是 一 颗 沿 圆 轨 道 绕 太 阳 公 转 的 普 通 行 星 。 到 16 世 纪 哥 白 尼 建 立 日 心 说 后 才 普 遍 认 识 到 ： 地 球 是 绕 太 阳 公 转 的 行 星 之 一 ， 而 包 括 地 球 在 内 的 八 大 行 星 则 构 成 了 一 个
6、围 绕 太 阳 旋 转 的 行 星 系 太 阳 系 的 主 要 成 员 。 1609 年 ， J.开 普 勒 揭 示 了 地 球 和 诸 行 星 都 在 椭 圆 轨 道 上 绕 太 阳 公 转 ， 发 展 了 哥 白 尼 的 日 心 说 ， 同 年 ， 伽 利 略 伽 利 雷 则 率 先 用 望 远 镜 观 测 天 空 ， 用 大 量 观 测 事 实 证 实 了 日 心 说 的 正 确 性 。 1687 年 ， I.牛 顿 提 出 了 万 有 引 力 定 律 ， 深 刻 揭 示 了 行 星 绕 太 阳 运 动 的 力 学 原 因 ， 使 日 心 说 有 了 牢 固 的 力 学 基 础 。 在
7、这 以 后 ， 人 们 逐 渐 建 立 起 了 科 学 的 太 阳 系 概 念 。 中小学教育资源站（ )，百万资源免费下载，无须注册！ 中小学教育资源站 在 哥 白 尼 的 宇 宙 图 像 中 ， 恒 星 只 是 位 于 最 外 层 恒 星 天 上 的 光 点 。 1584 年 ， 乔 尔 丹 诺 布 鲁 诺 大 胆 取 消 了 这 层 恒 星 天 ， 认 为 恒 星 都 是 遥 远 的 太 阳 。 18 世 纪 上 半 叶 ， 由 于 E.哈 雷 对 恒 星 自 行 的 发 展 和 J.布 拉 得 雷 对 恒 星 遥 远 距 离 的 科 学 估 计 ， 布 鲁 诺 的 推 测 得 到 了
8、越 来 越 多 人 的 赞 同 。 18 世 纪 中 叶 ， T.赖 特 、 I.康 德 和 J.H.朗 伯 推 测 说 ， 布 满 全 天 的 恒 星 和 银 河 构 成 了 一 个 巨 大 的 天 体 系 统 。 弗 里 德 里 希 威 廉 赫 歇 尔 首 创 用 取 样 统 计 的 方 法 ， 用 望 远 镜 数 出 了 天 空 中 大 量 选 定 区 域 的 星 数 以 及 亮 星 与 暗 星 的 比 例 ， 1785 年 首 先 获 得 了 一 幅 扁 而 平 、 轮 廓 参 差 、 太 阳 居 中 的 银 河 系 结 构 图 ， 从 而 奠 定 了 银 河 系 概 念 的 基 础
9、。 在 此 后 一 个 半 世 纪 中 ， H.沙 普 利 发 现 了 太 阳 不 在 银 河 系 中 心 、 J.H.奥 尔 特 发 现 了 银 河 系 的 自 转 和 旋 臂 ， 以 及 许 多 人 对 银 河 系 直 径 、 厚 度 的 测 定 ， 科 学 的 银 河 系 概 念 才 最 终 确 立 。 18 世 纪 中 叶 ， 康 德 等 人 还 提 出 ， 在 整 个 宇 宙 中 ， 存 在 着 无 数 像 我 们 的 天 体 系 统 ( 指 银 河 系 )那 样 的 天 体 系 统 。 而 当 时 看 去 呈 云 雾 状 的 “星 云 ”很 可 能 正 是 这 样 的 天 体 系
10、统 。 此 后 经 历 了 长 达 170 年 的 曲 折 的 探 索 历 程 ， 直 到 1924 年 ， 才 由 E.P.哈 勃 用 造 父 视 差 法 测 仙 女 座 大 星 云 等 的 距 离 确 认 了 河 外 星 系 的 存 在 近 半 个 世 纪 ， 人 们 通 过 对 河 外 星 系 的 研 究 ， 不 仅 已 发 现 了 星 系 团 、 超 星 系 团 等 更 高 层 次 的 天 体 系 统 ， 而 且 已 使 我 们 的 视 野 扩 展 到 远 达 200 亿 光 年 的 宇 宙 深 处 宇 宙 演 化 观 念 的 发 展 在 中 国 ， 早 在 西 汉 时 期 ， 淮 南
11、 子 俶 真 训 指 出 ： “有 始 者 ， 有 未 始 有 有 始 者 ， 有 未 始 有 夫 未 始 有 有 始 者 ”， 认 为 世 界 有 它 的 开 辟 之 时 ， 有 它 的 开 辟 以 前 的 时 期 ， 也 有 它 的 开 辟 以 前 的 以 前 的 时 期 。 淮 南 子 天 文 训 中 还 具 体 勾 画 了 世 界 从 无 形 的 物 质 状 态 到 浑 沌 状 态 再 到 天 地 万 物 生 成 演 变 的 过 程 。 在 古 希 腊 ， 也 存 在 着 类 似 的 见 解 。 例 如 留 基 伯 就 提 出 ， 由 于 原 子 在 空 虚 的 空 间 中 作 旋 涡
12、 运 动 ， 结 果 轻 的 物 质 逃 逸 到 外 部 的 虚 空 ， 而 其 余 的 物 质 则 构 成 了 球 形 的 天 体 ， 从 而 形 成 了 我 们 的 世 界 。 太 阳 系 概 念 确 立 以 后 ， 人 们 开 始 从 科 学 的 角 度 来 探 讨 太 阳 系 的 起 源 。 1644 年 ， R.笛 卡 尔 提 出 了 太 阳 系 起 源 的 旋 涡 说 ； 1745 年 ， G.L.L.布 丰 提 出 了 一 个 因 大 彗 星 与 太 阳 掠 碰 导 致 形 成 行 星 系 统 的 太 阳 系 起 源 说 ； 1755 年 和 1796 年 ， 康 德 和 拉 普
13、 拉 斯 则 各 自 提 出 了 太 阳 系 起 源 的 星 云 说 。 现 代 探 讨 太 阳 系 起 源 z 的 新 星 云 说 正 是 在 康 德 - 拉 普 拉 斯 星 云 说 的 基 础 上 发 展 起 来 。 1911 年 ， E.赫 茨 普 龙 建 立 了 第 一 幅 银 河 星 团 的 颜 色 星 等 图 ； 1913 年 ， 伯 特 兰 阿 瑟 威 廉 罗 素 则 绘 出 了 恒 星 的 光 谱 -光 度 图 ， 即 赫 罗 图 。 罗 素 在 获 得 此 图 后 便 提 出 了 一 个 恒 星 从 红 巨 星 开 始 ， 先 收 缩 进 入 主 序 ， 后 沿 主 序 下
14、滑 ， 最 终 成 为 红 矮 星 的 恒 星 演 化 学 说 。 1924 年 ， 亚 瑟 斯 坦 利 爱 丁 顿 提 出 了 恒 星 的 质 光 关 系 ； 1937 193 9 年 ， C.F.魏 茨 泽 克 和 贝 特 揭 示 了 恒 星 的 能 源 来 自 于 氢 聚 变 为 氦 的 原 子 核 反 应 。 这 两 个 发 现 导 致 了 罗 素 理 论 被 否 定 ， 并 导 致 了 科 学 的 恒 星 演 化 理 论 的 诞 生 。 对 于 星 系 起 源 的 研 究 ， 起 步 较 迟 ， 目 前 普 遍 认 为 ， 它 是 我 们 的 宇 宙 开 始 形 成 的 后 期 由
15、原 星 系 演 化 而 来 的 。 1917 年 ， A.阿 尔 伯 特 爱 因 斯 坦 运 用 他 刚 创 立 的 广 义 相 对 论 建 立 了 一 个 “静 态 、 有 限 、 无 界 ”的 宇 宙 模 型 ， 奠 定 了 现 代 宇 宙 学 的 基 础 。 1922 年 ， G.D.弗 里 德 曼 发 中小学教育资源站（ )，百万资源免费下载，无须注册！ 中小学教育资源站 现 ， 根 据 阿 尔 伯 特 爱 因 斯 坦 的 场 方 程 ， 宇 宙 不 一 定 是 静 态 的 ， 它 可 以 是 膨 胀 的 ， 也 可 以 是 振 荡 的 。 前 者 对 应 于 开 放 的 宇 宙 ，
16、后 者 对 应 于 闭 合 的 宇 宙 。 1927 年 ， G.勒 梅 特 也 提 出 了 一 个 膨 胀 宇 宙 模 型 .1929 年 哈 勃 发 现 了 星 系 红 移 与 它 的 距 离 成 正 比 ， 建 立 了 著 名 的 哈 勃 定 律 。 这 一 发 现 是 对 膨 胀 宇 宙 模 型 的 有 力 支 持 。 20 世 纪 中 叶 ， G.伽 莫 夫 等 人 提 出 了 热 大 爆 炸 宇 宙 模 型 ， 他 们 还 预 言 ， 根 据 这 一 模 型 ， 应 能 观 测 到 宇 宙 空 间 目 前 残 存 着 温 度 很 低 的 背 景 辐 射 。 1965 年 微 波 背
17、 景 辐 射 的 发 现 证 实 了 伽 莫 夫 等 人 的 预 言 。 从 此 ， 许 多 人 把 大 爆 炸 宇 宙 模 型 看 成 标 准 宇 宙 模 型 。 1980 年 ， 美 国 的 古 斯 在 热 大 爆 炸 宇 宙 模 型 的 基 础 上 又 进 一 步 提 出 了 暴 涨 宇 宙 模 型 。 这 一 模 型 可 以 解 释 目 前 已 知 的 大 多 数 重 要 观 测 事 实 宇 宙 图 景 当 代 天 文 学 的 研 究 成 果 表 明 ， 宇 宙 是 有 层 次 结 构 的 、 像 布 一 样 的 、 不 断 膨 胀 、 物 质 形 态 多 样 的 、 不 断 运 动
18、发 展 的 天 体 系 统 。 层 次 结 构 行 星 是 最 基 本 的 天 体 系 统 。 太 阳 系 中 共 有 八 颗 行 星 ： 水 星 金 星 地 球 火 星 木 星 土 星 天 王 星 海 王 星 。 （ 冥 王 星 目 前 已 被 从 行 星 里 开 除 ， 降 为 矮 行 星 ） 。 除 水 星 和 金 星 外 ， 其 他 行 星 都 有 卫 星 绕 其 运 转 ， 地 球 有 一 个 卫 星 月 球 ， 土 星 的 卫 星 最 多 ， 已 确 认 的 有 26 颗 。 行 星 小 行 星 彗 星 和 流 星 体 都 围 绕 中 心 天 体 太 阳 运 转 ， 构 成 太 阳
19、 系 。 太 阳 占 太 阳 系 总 质 量 的 99.86 ， 其 直 径 约 140 万 千 米 ， 最 大 的 行 星 木 星 的 直 径 约 14 万 千 米 。 太 阳 系 的 大 小 约 120 亿 千 米 （ 以 冥 王 星 作 边 界 ） 。 有 证 据 表 明 ， 太 阳 系 外 也 存 在 其 他 行 星 系 统 。 2500 亿 颗 类 似 太 阳 的 恒 星 和 星 际 物 质 构 成 更 巨 大 的 天 体 系 统 银 河 系 。 银 河 系 中 大 部 分 恒 星 和 星 际 物 质 集 中 在 一 个 扁 球 状 的 空 间 内 ， 从 侧 面 看 很 像 一 个
20、 “铁 饼 ”， 正 面 看 去 则 呈 旋 涡 状 。 银 河 系 的 直 径 约 10 万 光 年 ， 太 阳 位 于 银 河 系 的 一 个 旋 臂 中 ， 距 银 心 约 3 万 光 年 。 银 河 系 外 还 有 许 多 类 似 的 天 体 系 统 ， 称 为 河 外 星 系 ， 常 简 称 星 系 。 现 已 观 测 到 大 约 有 10 亿 个 。 星 系 也 聚 集 成 大 大 小 小 的 集 团 ， 叫 星 系 团 。 平 均 而 言 ， 每 个 星 系 团 约 有 百 余 个 星 系 ， 直 径 达 上 千 万 光 年 。 现 已 发 现 上 万 个 星 系 团 。 包 括
21、 银 河 系 在 内 约 40 个 星 系 构 成 的 一 个 小 星 系 团 叫 本 星 系 群 。 若 干 星 系 团 集 聚 在 一 起 构 成 更 大 、 更 高 一 层 次 的 天 体 系 统 叫 超 星 系 团 。 超 星 系 团 往 往 具 有 扁 长 的 外 形 ， 其 长 径 可 达 数 亿 光 年 。 通 常 超 星 系 团 内 只 含 有 几 个 星 系 团 ， 只 有 少 数 超 星 系 团 拥 有 几 十 个 星 系 团 。 本 星 系 群 和 其 附 近 的 约 50 个 星 系 团 构 成 的 超 星 系 团 叫 做 本 超 星 系 团 。 目 前 天 文 观 测 范 围 已 经 扩 展 到 200 亿 光 年 的 广 阔 空 间 ， 它 称 为 总 星 系 。
