人类怎样认识宇宙赵君亮

人类怎样认识宇宙-赵君亮

主讲人简介：

赵君亮，中科院上海天文台原台长，研究员。发表多篇天文学术著作，同时致力于天文科普事业，亦有多篇天文科普著作问世。

内容简介：

天文学是最古老的自然科学学科之一。人类正确认识宇宙以及地球在宇宙中的地位经历了漫长的过程，这一过程与历史上许多著名学者的辛勤劳动——细致的观测和深入的理论研究——是密切不可分的。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。同时早在两千多年前，古希腊天文学家阿里斯塔克就已提出了朴素的“日心说”。

1584年，意大利人布鲁诺明确提出宇宙是无限的，恒星都是遥远的太阳，太阳只是无数个恒星中的普通一员。1750年，英国天文学家赖特指出，银河和所有观测到的恒星构成一个巨大的扁平状天体系统，由于太阳连同地球位于这一系统的内部，从不同方向观测才看到了银河和离散分布的点点繁星。1785年，英籍德国天文学家威廉·赫歇耳建立了第一个银河系模型。1917年，美国天文学家沙普利通过对银河系内天体分布的分析，确认太阳并不位于银河系的中心，而是处于相对说来比较靠近银河系边缘的地方，从而纠正了赫歇耳银河系模型的错误。

这样，太阳的地位也发生了变化，从居于银河系中心的特殊恒星，降为银河系中一颗毫无特殊地位可言的普通恒星，地球在宇宙中的地位也就更无特殊性可言了。地球不是上帝刻意安排的，人类自然也不是上帝创造的。不过，就是在这样一颗行星上，人类演出了光辉灿烂的文明史，并最终正确地认识了宇宙的概貌。

（全文）

天文学是最古老的自然科学学科之一。每天太阳从东方升起，从西方落下。古人于是就有了对宇宙的朴素认识。人类正确认识宇宙以及地球在宇宙中的地位经历了漫长的过程，这一过程与历史上许多著名学者的辛勤劳动——细致的观测和深入的理论研究——是密切不可分的。

早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。早在两千多年前，古希腊天文学家阿里斯塔克就已提出了

朴素的“日心说”。他指出，太阳位于宇宙中心静止不动，地球则绕着太阳运动，同时又绕轴自转。可惜由于科学水平的限制，这一天才的思想未能为人们所认识。直到中世纪末，由于用托勒密地心体系推算出来的行星位置与实际天象的观测结果不符，人们才开始怀疑地心说的正确性。

1543年，波兰天文学家哥白尼在他的不朽名著《天体运行论》中系统地提出了日心说。在他阐释的日心体系中，太阳居于宇宙的中心，地球和其他行星沿着圆形轨道绕太阳运行。这样一来，托勒密地心体系中需要用极为复杂的运动图像来解释行星运动天象的烦琐的工作一下子变得十分简单。后来，德国天文学家开普勒指出，行星绕太阳运动的轨道应该是椭圆而不是圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。这一重大发展使得观测结果完全可以用理论来加以解释和预报，日心说的地位进一步得以巩固。按照日心学说，就地球上的人来看，天上恒星的位置应随着地球绕太阳运动而发生变化。在哥白尼提出日心说后的近300年中，人们进行了大量的观测，企图证明这一点，可是始终没有成功。原来，恒星离开地球十分遥远，最近的一颗也远达43万亿千米。因此，地球围绕太阳运行造成的这颗恒星的位置变化只有12.5。恒星越远，这一变化也越小，当时的观测仪器是无法探测到的。直到1838年，德国天文学家白塞尔才首次利用三角方法测出一颗名为天鹅61的恒星的位置变化，并推算出它的距离为11.2光年，从而最终证实了哥白尼的日心地动学说。

地球的地位从居宇宙之中的特殊天体降为绕太阳运动的一颗普通行星。1608年，荷兰人李波尔赛在一次偶然的机会中发明了望远镜。翌年，意大利物理学家、天文学家伽利略在得知这一消息后，立刻亲自动手制作了第一架天文望远镜，并不断加以改进。伽利略利用他的望远镜发现了月球表面的环形山、金星月相、木星的卫星、太阳黑子，发现了茫茫银河由无数个恒星所组成。早在15世纪中叶，德国大主教尼古拉就已猜测黑夜天穹中的恒星都是一个个十分遥远的太阳。1584年，意大利人布鲁诺明确提出宇宙是无限的，恒星都是遥远的太阳，太阳只是无数个恒星中的普通一员。1750年，英国天文学家赖特指出，银河和所有观测到的恒星构成一个巨大的扁平状天体系统，由于太阳连同地球位于这一系统的内部，从不同方向观测才看到了银河和离散分布的点点繁星。1785年，英籍德国天文学家威廉·赫歇耳利用他自制的当时世界上最大的46厘米望远镜，通过长期的实际观测，并经过精心的分析研究，建立了第一个银河系模型。在这一模

型中，太阳仍然位于当时人们所认识的宇宙范围——银河系的中心。由于赫歇耳个人在当时的威望，这一观念一直维持了130余年之久。恒星这一名称，无论在中国还是在西欧，它的含义都是“恒定不动的星体”。因为在很长时间内人们都发现恒星间现对位置固定不动，故而取了这么个名字。1718年，英国天文学家哈雷通过观测和分析，首次指出恒星不动的概念是错误的。后来，赫歇耳正确地认识到，我们所观测到的恒星运动是由恒星自身的运动和太阳的空间运动两部分合成的结果。1783年，他通过对所观测到的大量恒星运动的统计分析，发现太阳以大约每秒20千米的速度朝着织女星方向运动。太阳空间运动的发现彻底动摇了哥白尼日心体系中太阳固定不动的观念。1917年，美国天文学家沙普利通过对银河系内天体分布的分析，确认太阳并不位于银河系的中心，而是处于相对说来比较靠近银河系边缘的地方，从而纠正了赫歇耳银河系模型的错误。这样，太阳的地位也发生了变化，从居于银河系中心的特殊恒星，降为银河系中一颗毫无特殊地位可言的普通恒星，地球在宇宙中的地位也就更无特殊性可言了。银河系是否已经包括了宇宙的全部内容呢？早在赫歇耳尝试确定银河系结构之前，人们就已观测

到天空中除恒星外还存在着一些暗弱而又模糊的云雾状天体，取名为“星云”。比如，1612年德国天文学家马里乌斯率先用望远镜发现了仙女大星云。1750年赖特天才地猜想，这类星云中有一些可能是同银河系相似的巨大恒星系统。1755年德国人康德首次明确提出在银河系外的宇宙空间中存在着无数个类似的天体系统，称为河外星系，或简称星系，甚至确指仙女大星云即是一个很好的例子。可是当时人们对星云的精细结构缺乏了解，更不知道它们的距离，无从妄下断语。因为尽管在赫歇耳时代之后，观测手段不断改进，物理学研究方法不断介入天文学，但直到20世纪初，关于星云的本质仍然没有明确的定论。但是康德的猜想可以说是一个天才的猜想，这是天文学上三个天才的猜想之一。

第一个是亚里士多德，他猜想地球绕太阳转。第二是布鲁诺，他猜想天上的星云都是“太阳”。第三个猜想就是康德，他猜想在银河系外，有很多很多和银河系同样大小或者差不多大小的河外星系。下面我会给大家看仙女星云，这个星云实际上如果你知道它的确切位置，人的眼睛勉强可以看到的，就是正常1.5的眼睛。他说这个不是星云，那么星云什么样呢？这个给大家看两个星云：这是一个叫蟹状星云，一千多年前一次恒星死亡前的爆炸到现在就成这个模样很漂

亮的一个星云。那个是个马头星云，这里是个暗星云，这是真正的星云。那么当时赫歇耳是权威，而且他手头当时有世界上最大的望远镜。他说你们也不要吵了，这个星云到底是星云还是星系？我的望远镜来看，我的望远镜能够把星云看成一颗一颗恒星，伽利略看银河系不是这样看的吗？我如果把星云分成一颗一颗恒星，那么这个星云就是星系。对不对？如果这个星云看来看去，不能够分解成一颗一颗恒星，那么这个康德这个观点不能成立。然后赫歇耳就看，看到后来他自己也糊涂了。这是什么意思呢？有一些星云的确他分解很清楚了，但是有一些星云他又没有办法把它分解成恒星。实际上他没有办法分解为恒星的是一些真正的星云在银河系里面的，而给它分解成恒星的呢也不是星系，是银河系里面的一些星团。那么他就搞糊涂了，所以他一会儿说河外星系有，一会儿又说河外星系没有。那么别人就跟着这个大权威在那儿倒来倒去，所以这个问题就没解决。

这个事情一直闹到二十世纪初，1920年4月份美国科学院专门举办了一次讨论会，这个星云的本质到底是什么？这个讨论会一个专门的名字叫“宇宙的尺度”，这是天文学史上有名的叫做沙普利-柯蒂斯之争。这两个人好像吵架一样，沙普利倒是证明了太阳不在银河系的中心，就是他。但在这件事情上他的观点是不对的，他坚持没有河外星系。那么柯蒂斯他认为有河外星系，这实际上争论到最后，这个会是没结果的。为什么没结果呢？就是不知道仙女星云的距离，银河系的尺度是十万光年，如果仙女星云离开我们是一百万光年，那就在里面。如果仙女星云离开我们一千光年，那就在银河系外面。那么这个问题当时就没办法解决，这个测定天体的距离，是天文学上非常头痛非常困难的一件事情，那么就是靠了望远镜这场争论就解决了。这个功劳归功于大家知道是哈勃，有个哈勃空间望远镜，就纪念这个哈勃。1923年10月6日，这个哈勃利用当时世界上最大的2.5米的望远镜就观测争论不休的那个仙女星云，结果发现了就把仙女星云边缘的一颗一颗星分开来，它的分辨本领起作用，然后又发现了里面的造父变星，然后利用造父变星的观测推算出这个仙女星云离开我们是225万光年，那么这个距离远远在银河系以外，所以仙女星云现在我们就叫仙女星系了，你不能叫它仙女星云了，那么这场争论就到1923年结束，这个仙女星系就是这个样子的，大体和我们银河系的样子差不多，但是比我们银河系大，你看它这个像个漩涡星系，那么哈勃观测的就是这种边上的星，这团还是看不出，密密麻麻的

星都在里面。刚才我不是讲了，康德说有各种各样河外星系吗？现在天文学家就拍到各种各样的河外星系，这就是一些河外星系照片，这个小的星系给大的星系甩出去的。这个都离开我们很远很远，每一个这样的系统里面，就有几百、几千亿恒星，非常远！有的星系还把东西抛出去，这都是天文学上需要研究的问题。

那么我们如果总结一下哥白尼他正确地认识太阳系，赫歇耳把我们带入恒星世界，就是扩大到银河系，哈勃使我们进入了星系世界。那么现在同样地通过理论计算知道，宇宙中间各种各样星系的数目大概有一千亿，这个数字好像很巧，银河系里面的恒星数目有一千亿个，这个宇宙中间的星系数目一千亿个，最远的离开我们大概是150亿光年不到一点。那么这些星系或者说恒星集团，它又构成更大的集团——星系团。星系团还会构成更大更大的集团——就是超星系团。所以我们把恒星构成星系，星系构成星系团、超星系团，这个现象成为宇宙的成团结构。宇宙中间大概有85％的星系都构成各种各样的星系团，这里是张星系团的照片，请大家注意，除了这个以外，其他都是星系。就是这颗是银河系中间暗的恒星，你们看看这个地方，你看这一个叫漩涡星系，像水里面的漩涡一样。仔细看，看得出来，这个还有一点小的漩涡，这都是星系，这就是一个离开我们比较近的一个星系团。

那么天文学家始终为测定不同天体的距离而进行不懈的努力。除了三角测量方法外，又发展了由光度测量确定天体距离的各种办法，其中之一就是利用一种有特殊光度变化特性的变星——造父变星。原来，造父变星光度的变化十分有规则，而且光度越大光变周期也越长。因此，只要测出造父变星的光变周期，就可以推算出它的实际光度，再把实际光度与观测到的亮度进行比较，就可以推算出它的距离来了。这种推算相当准确，因而造父变星有“量天尺”之称。20世纪初，美国威尔逊山天文台建成了当时世界上最大口径的2.5米天文望远镜。1923年10月6日，美国天文学家哈勃利用这台望远镜拍摄了仙女星云的照片，照片上星云的外缘已被分解成一颗颗恒星。哈勃从中发现了多颗这类变星。利用这些造父变星，哈勃推算出仙女星云的距离为225万光年，远远超出银河系范围。河外星系的存在最终得以确认。人类对宇宙的认识又大大地跨进了一步。我们的地球在宇宙之中毫无特殊之处可言，地球不是上帝刻意安排的，人类自然也不是上帝创造的。不过，就是在这样一颗行星上，人类演出了光辉灿烂的文明史，并最终正确地认识了宇宙的概貌。好了！

作为今天这个报告的结束，我们前面讲了人类怎样认识宇宙的三个主要里程碑：地心说到日心说、日心说到银河系、银河系到河外星系。那么我们来看看我们这个宇宙到底整体是个什么模样？它将来会向何处去？这就是宇宙学研究的内容。它从总体上整体角度探讨宇宙的结构和演化，那么这个历史过程很长，我讲了几个主要的阶段性，那么印度人又说大地是在几头大象上，大象在乌龟上，乌龟在海里游。古人都有各种各样的想法，那么到了十七世纪牛顿开始利用力学方法来研究宇宙，这个就是经典宇宙学。在牛顿时代这个时间和空间是分开的，时间和空间是没有关系的。到了二十世纪初，爱因斯坦发现了广义相对论，他开始用广义相对论来研究宇宙学。这就开创了现代宇宙学，那么在爱因斯坦时代时间和空间已经联系在一块儿，不分了。

但是爱因斯坦的宇宙是一个静态的宇宙，它是不动的。到了1922年弗里德曼，他就探讨非静态宇宙，就是这个宇宙会不会膨胀？1927年比利时的主教，这个人是个主教，勒梅特。他提出宇宙是膨胀的，而且是均匀各向同性膨胀。到1948年美国籍的俄国人伽莫夫，他首先建立了大爆炸宇宙学。大爆炸宇宙学的说法是：大约在150亿年之前，宇宙处于一个温度极高、体积极小、密度极高、或者说是一个奇点，然后开始膨胀。膨胀以后体积不断变大，密度下降、温度下降，经过150亿年时间的演化，变成今天的宇宙。那么这个大爆炸模型得到一些观测事实的支持，比如说哈勃发现河外星系在离开我们，而且越远的河外星系离开我们的速度越大，这就证明宇宙膨胀。还有从理论上可以算出来，早期宇宙的温度经过不断下降，现在我们应该可以观测到大约在绝对温度三度左右的均匀各向同性的背景辐射。这个波长在微波阶段，这件事情居然被观测成功，这个是一个得诺贝尔奖的，等等还有些重要观测事实。所以大爆炸宇宙学成为一种主流学说，就是大部分天文学家都赞成。

现在问题是我们以后宇宙跑哪儿去？就是一直膨胀，最后它的结局是怎么样？那么这个就要看，这个膨胀过程是一个斥力起作用还是引力起作用？宇宙中间存在着很多物质，物质之间有万有引力，因此这个过程是一个引力与斥力之争，到底谁厉害？是引力厉害还是斥力厉害？这就要看宇宙中间物质的密度，如果这个宇宙中间物质比较多，密度比较高，这个斥力最后顶不过引力的。总会有一天膨胀结束，然后就开始收缩。如果宇宙中间这个物质密度不够高，它顶不住那个斥力，那么这个宇宙就会一直不断地膨胀下去。一直不断膨

胀下去的宇宙称为开宇宙，开放式的。有一天要收缩的，这个叫闭宇宙。那么这两类宇宙有不同的情况。首先我们探讨一下开宇宙，开宇宙不断地膨胀，宇宙中间的恒星不断诞生。十的十四次方年以后，恒星不但不会诞生，而且恒星已经全部死亡了，全部失去光辉了，星系中间只剩下星系核中间的黑洞了。到十的十七次方和十的十八次方年以后，只有黑洞和死亡的恒星，而且恒星中的质子开始变得不稳定，就是质子要衰变。经过十的二十四次方年，质子开始衰变，就变为光子和其他轻子。经过十的三十二次方年衰变过程结束，这个宇宙中间只剩下了光子轻子和大黑洞。但是到了十的一百次方年以后，这个宇宙恐怕就完蛋了。就是所有的黑洞全部蒸发了，这个大概可以称为宇宙的末日。

那么另一个结局闭宇宙，这个就比较差劲一点。这个闭宇宙就是说宇宙膨胀要停止了，然后这个宇宙就开始收缩，收缩过程和膨胀的过程恰好相反，就倒过来。开始收缩得很慢，然后变快，越来越快。那么膨胀是五百亿年，收缩也是五百亿年。所以一千亿年以后又回到大爆炸的那个状态，这个时候称为大暴缩。我想我们不需要担心，我今天讲这个课，你们也不会担心。这个时间尺度实在太长！将来怎么办完全不是我们考虑的问题，对吧！你像太阳，太阳已经生活五十亿年了。再过五十亿年，太阳要膨胀，那时怎么办？那是近的事情，太阳膨胀可能会把地球吞掉，等等这些问题呢，那只有靠我们科学技术的发展来解决。比如说把这个地球，我的设想，我们把整个地球当成一个宇宙飞船飞走。因为五十亿年以后，你想人类有文明史大概四千年吧，我们一百年前才发明的飞机，现在计算机发展快得不得了，所以我们对开宇宙也好，闭宇宙也好，都不要多去想，以前说杞人忧天，这个不要去杞人忧天，未来是美好的！

人类对宇宙的新探索的教案(基于资源的教案)

人类对宇宙的新探索 【教学重点】 本节内容是以人类对宇宙的认识为线索，由探测宇宙、开发宇宙和保护宇宙环境等内容组成。充分体现了人类活动和宇宙环境的关系。人类探测宇宙的目的是为开发宇宙资源，开发宇宙带来的一个重要问题是宇宙环境的保护，因而在教学中，使学生认识开发宇宙资源和保护宇宙环境的重要意义是本节的重点。本节的知识难度不大，但思想性比较强，教学中要充分利用教材中的图表资料或补充一些课外资料，运用读图、阅读分析资料和讨论等方法，有利于掌握知识，同时也使学生受到正确的思想观念教育。 【教学手段】多媒体资料库，多媒体课件 【教学过程】 【课前活动】要求学生分组收集有关世界和我国航天技术发展的资料，不同小组负责不同的领域。教师也可以把自己搜集的资料分发给学生。 【导入新课】通过了解地球的宇宙环境和日、月、地的关系，已认识到宇宙环境对地球的影响。然而人类对宇宙的探测经历了怎样的发展过程？探测宇宙的意义是什么呢？ 【活动】①由学生把课前收集、了解的关于航天发展的资料内容做简要介绍。②阅读教材P11文字和插图，强调学生注意人类对宇宙的新探索“新”在哪里，并加以说明。 【提问】人类借助航天器和航天技术的发展，克服重重困难，穿过地球大气层，进入宇宙太空，开创了探测宇宙环境的新时代。在进入宇宙太空的新探索中，探测器、探测方式、探测内容和意义上，有哪些发展和变化？ 【多媒体课件演示】展示相关的航天科学知识。如航天飞机、空间站、宇宙飞船等。 【活动】通过阅读教材内容，归纳填写下列表格内容。

【视频播放】播放“人类对火星的探测过程”视频。 【视频播放】播放“拓荒者号火星探测”视频。 【讲述】通过教材和刚才播放的视频片断，我们了解到，航天飞机的试航成功，使人类对宇宙空间的认识，已经从空间探索进入到空间开发和利用的新阶段。这是因为航天飞机能重复使用，是地球表面和近地轨道之间运送有效载荷的飞行器。在轨道上运行时，可以完成多种任务。航天飞机的出现是航天史上一个重要的里程碑，使人类自由往返宇宙空间、开发利用宇宙资源成为现实。 【多媒体演示】课本“中国向宇宙空间进军大事记”说明我国已步入世界航天技术先进国家的行列。多媒体课件中介绍我国航天领域的重大事件。 【提问】宇宙太空有哪些可供人类开发利用的资源？如何进行开发？开发宇宙资源的重要意义是什么？ 【活动】学生分组，根据所了解的知识和教材有关内容，进行议论。（对上述问题的回答，不仅限于书本内容，要让学生充分发表个人见解，可举实例说明，也可大胆想象未来开发宇宙的广阔前景，培养学生的发散思维）。 【讲述】美国的整个阿波罗工程包括（1）确定登月方案；（2）准备了四项登月飞行辅助计划—“徘徊者”号探测器计划，发射9个探测器；“勘测者”号探测器并发射5个自动探测器在月面软着陆；“月球轨道环行器”计划，发射三个绕月飞行的探测器；“双子星座”号飞船计划，先后发射10艘各载2名宇航员的飞船。（3）研制运载火箭；（4）进行实验飞行；（5）研制阿波罗号飞船；（6）实现载人登月飞行。这项工程历时11年，耗资255亿美元。参加该工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。这一切说明探测开发宇宙资源需要以强大的国力做基础，以科学技术做支撑，否则是难以实现宇宙空间探测和开发的。 【视频播放】播放“太空殖民”、“太空生命维持系统”、“人类登陆火星”等视频。【总结】宇宙太空是人类未来发展的后备空间，在人类面临人口增长、资源枯竭、环境污染、生态破坏诸多问题的情况下，探索开发宇宙资源，有着重要和深远的意义。宇宙开发离我们并不遥远，目前人类的技术完全能够利用地球周围的资源，如何利用以及什么程度上的利用取决于经济上的可行性。宇宙开发对现在的社会生活逐渐发挥越来越重要的作用。

人类宇宙探索过程

人类宇宙探索过程 1957年10月4日，前苏联第一颗人造卫星上天，拉开了人类航天时代的序幕。前苏联宇航员、大名鼎鼎的加加林，于1961年4月12日，乘坐前苏联“东方号”飞船，环绕地球飞行了一圈，历时近两个小时，成为了第一位进入太空的人。 月球是距离地球最近的天体(约38万公里)，是人类进行太空探险的第一站。前苏联1959年发射的月球2号探测器在月球着陆，这是人类的航天器第一次到达地球以外的天体。同年10月，月球3号飞越月球，发回第一批月球背面的照片。1970年发射的月球16号着陆于丰富海，把100克月球土壤送回了地球 美国的“徘徊者”3-5号月球探测器

“勘测者”月球探测器 美国发射的月球轨道器 “阿波罗”11号的登月舱 “阿波罗”11号宇航员阿尔德林迈出登月舱 “阿波罗”11号宇航员阿尔德林在月球表面 宇航员阿尔德林在美国国旗旁留影 “阿波罗”11号宇航员在月球表面留下的足印 “阿波罗”15号的月球车 “阿波罗”17号的月球车在月球上行驶

“克莱门汀”号无人驾驶飞船 环绕月球飞行的“月球勘探者”探测器 美国在20世纪60年代开始的雄心勃勃的“阿波罗”计划的目的就是将人类送上月球进行实地考察。在此之前的1961年到1967年间，9个“徘徊者”、7个“勘测者”探测器和5个月球轨道器先后对月球进行了考察。它们拍摄了月球的照片，并分析了月球的土壤，为登上月球做好了准备。随后美国便使用“土星”5号运载火箭先后向月球发射了17艘“阿波罗”飞船。其中“阿波罗”1-3号是试验飞船，4-6号是无人飞船，7号飞船载人绕地球飞行，8-10号载人绕月飞行，11号至17号是载人登月飞行。 1969年7月16日发射的“阿波罗”11号使人类首次登上了月球。执行该次任务的是阿姆斯特朗、阿尔德林和柯林斯。飞船抵达月球轨道后，柯林斯驾船绕月飞行，另两名宇航局驾驶登月舱于7月20日降落在月球表面的静海。阿姆斯特朗成为第一个登上月球的人。宇航员在月球表面进行了实地的科学考察，并把一块金属纪念牌和美国国旗插上了月球。此后又有5次成功的登月飞行，宇航员在月球上停留的时间总共约300小时。

天文学基础论文——宇宙的观测和假说

宇宙的观测和假说 ——探索神秘瑰丽的宇宙世界摘要：宇宙广袤无垠，我们现在所知道有太阳系，银河系，河外星系，并且通过近半世纪对河外星系的研究，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大约140亿光年的宇宙深处。 关键词：宇宙起源大爆炸太阳九大行星黑洞 宇宙世界神秘莫测，从粒子、宇宙物质、地球、月球、太阳、九大行星到太阳系、银河系、黑洞和宇宙大爆炸，科学家们仿佛一层又一层的揭开了宇宙神秘的面纱，却在欣喜的以为可以了解一个完整的宇宙后，却又发现这只不过是冰山一角。尽管人们在宇宙面前显得无比渺小，却无法阻止宇宙以其独特的魅力吸引着人们去不断探索它，认识它。而我所写的这篇论文就是介绍一些我所了解的关于宇宙的假说。 一、关于宇宙起源的假说（宇宙大爆炸的假说） 宇宙大爆炸（简称大爆炸）是描述宇宙诞生初始条件及其后续演化的宇宙学模型，这一模型得到了科学研究和观测最广泛且最精确的支持。宇宙学家所指的宇宙大爆炸观点为：宇宙是在过去有限的时间之前，由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的（根据2010年所得到的最佳观测结果，这些初始状态大约存在于133亿年至139亿年前），并经过不断的膨胀到达今天的状态。 比利时神父、物理学家乔治·勒梅特首先提出了关于宇宙起源的大爆炸理论，但他本人将其称作“原生原子的假说”。这一模型的框架基于爱因斯坦的广义相对论，又在场方程的求解上作出了一定的简化（例如空间的均匀和各向同性）。 大爆炸理论的建立基于了两个基本假设：物理定律的普适性和宇宙学原理。宇宙学原理是指在大尺度上宇宙是均匀且各向同性的。

这些观点起初是作为先验的公理被引入的，但现今已有相关研究工作试图对它们进行验证。例如对第一个假设而言，已有实验证实在宇宙诞生以来的绝大多数时间内，精细结构常数的相对误差值不会超过10-5。此外，通过对太阳系和双星系统的观测，广义相对论已经得到了非常精确的实验验证；而在更广阔的宇宙学尺度上，大爆炸理论在多个方面经验性取得的成功也是对广义相对论的有力支持。 二、太阳及太阳系九大行星 太阳是太阳系的中心天体，占有太阳系总体质量的99.86%。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳公转，而太阳则围绕着银河系的中心公转。 太阳是位于太阳系中心的恒星，它几乎是热等离子体与磁场交织着的一个理想球体。太阳直径相当于地球直径的109倍；体积大约是地球的130万倍；其质量大约是地球的330000倍。从化学组成来看，现在太阳质量的大约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%，采用核聚变的方式向太空释放光和热。 它是一颗黄矮星（光谱为G2V），黄矮星的寿命大致为100亿年，目前太阳大约45.7亿岁。在大约50至60亿年之后，太阳内部的氢元素几乎会全部消耗尽，太阳的核心将发生坍缩，导致温度上升，这一过程将一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。虽然氦聚变产生的能量比氢聚变产生的能量少，但温度也更高，因此太阳的外层将膨胀，并且把一部分外层大气释放到太空中。当转向新元素的过程结束时，太阳的质量将稍微下降，外层将延伸到地球或者火星目前运行的轨道处（这时由于太阳质量的下降，这两颗行星将会离太阳更远）。 太阳系是以太阳为中心，和所有受到太阳的引力约束天体的集合体。包括八大行星以及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体。 广义上，太阳系的领域包括太阳，四颗像地球的内行星，由许多小岩石组成的小行星带，四颗充满气体的巨大外形星和充满冰冻小岩石被称为

人类探索宇宙的历程

人类探索宇宙的历程 生活在这个星球上的最高等智慧生物，是充满好奇心的白皮肤、黄皮肤、黑皮肤的人类。人类想要知道海洋的尽头是什么，五六百年前就创造了远洋航海技术，“全球文明”即由此发端；人类想要像鸟儿一样展翅高飞，100多年前就发明了飞机，寂寥长空从此成为旅行的驿站；人类想要摆脱地球引力到大气层外的空间看一看，半个世纪间，各式各样的航天器就纷纷射向太空…… ——从自立行走于脚下这片土地到飞出蓝色地球村，人类就是这般孜孜不倦地幻想着，并一步一步地拓展着他们的活动空间。 梦想：脚步开始的地方 无法考证，人类的飞翔之梦，究竟是源自一个沐浴阳光的白天还是默数繁星的夜晚。 在东方的传说中，美貌的嫦娥偷吃了灵药飞天成仙，从此独守寂寞蟾宫；而在古希腊的神话里，太阳神阿波罗则驾着太阳车巡游九天，为人间送来光明和温暖。 充斥着飞天神话的人类幼年记忆，代代相传到今天。在双脚还只能停留在大地上的时候，想象，已经达到了一个人类自己也不知道有多高、多远的地方。 那是人类对太空最初的思考与渴望。 直到500多年前，波兰天文学家哥白尼用“日心说”掀起了一场轰轰烈烈的认知革命，人类才开始了对宇宙的科学审视。 就在“日心说”与统治欧洲一千多年的“地心说”艰难斗争的同一时代，中国的明朝官员万户——一位试图飞出天外的幻想家，却成了人类第一位飞天的真正实践者。 美国学者基姆在其著作《火箭与喷气》中这样描述人类历史上的第一次火箭飞行尝试：万户先做了两个大风筝，并排装在一把椅子的两边，然后在椅子下面捆绑了47支大火箭——中国人发明的一种以火药作燃料的兵器。准备完毕后，万户坐在椅子当中，命仆人点燃火箭…… 人类航天始祖”万户勇敢的生命，最后殒落在了点燃火箭后的巨响中。多年后，月球上的一座环形山被命名为万户山。 从17世纪开始，古老的梦想与发轫期的近代自然科学相遇，诞生出一系列具有强烈科学性的幻想小说。德国天文学家开普勒在1634年出版的《梦游》中第一次对月球旅行展开幻想，法国作家贝尔日拉克在《月球之旅》中用近似科学的态度讨论了太空旅行中的各种飞行方法，法国作家凡尔纳更是在其名作《从地球到月球》中大胆地把巨型炮弹作为未来的航空器，并运用大量的数学、物理学和天文学知识，对炮弹和发射装置进行了严格的计算。 科学，如同孕育在幻想中的胎儿，吮吸着幻想的营养一天天成长。 1903年，人类飞天史上的一个里程碑。那一年，莱特兄弟驾驶着他们在自行车修理车间里制造的第一架飞机“飞行者1号”，实现了人类历史上第一次成功的空中飞行。

中考专题人类认识的宇宙和人类对宇宙的新探索练习

人类认识的宇宙和人类对宇宙的新探索练习 知能达标训练 一、选择题 1．形成天体系统的条件是（） A．重量和体积B．相互吸引和相互绕转 C．数量和亮度D．物质组成和结构特征 2．总星系是指（） A．太阳系和银河系的总称B．地月系和太阳系的总称 C．银河系和河外星系的总称D．太阳系和河外星系的总称 3．在夜晚晴朗的天空，我们能看到的一闪即逝的天体和拖着长尾的天体是（） ①月亮②流星③彗星④星云 A．①②B．①③C．②③D．②④ 4．地球上所以有生命存在，是因为（） ①地球处在一个比较稳定和安全的宇宙环境中②地球具备了生物生存的地形条件③地球具备了生物生存的土壤条件④地球具备了生物生存所必需的温度、大气和水等条件A．①②B．①③C．①④D．②④ 5．星空中视运动最不显著的天体是（） A．木星B．月球C．牛郎星D．北极星 6．宇宙中有丰富的可供开发的资源是（） ①太阳能资源②空间资源③风能资源④水能资源 A．①②B．①③C．①④D．②④ 7．下列对地球宇宙环境的叙述，正确的是（） A．宇宙是物质的，但物质之间没有任何联系 B．宇宙是由物质组成的，任何物质之间都有相互吸引和绕转的关系 C．宇宙是物质的，物质是运动的，但物质的运动没有规律可循 D．宇宙是物质的，物质是运动的，物质的运动和联系是有规律和层次的 8．关于人类对宇宙探索的发展的叙述，正确的是（） A．人类对宇宙探索的手段按发展顺序排列是：航天飞机、载人飞船、人造地球卫星B．随着人造地球卫星的出现，实现了人类对月球的直接取样观测 C．随着载人航天器的出现，实现了人类对天体的直接取样观测 D．宇宙探测的发展，对人们的社会生活没有影响 综合能力训练 1．阅读材料，分析回答问题： 材料一1999年4月1日《人民日报》载文指出：“尽管人类对月球已作过大量的测量和月球样品的分析，但是月球科学中的一些基本问题仍模糊不清。” 材料二我国古代有嫦娥奔月的传说。20世纪60年代美国登月成功。 （1）以地球为中心的天体系统是（） A．太阳系B．地月系C．银河系D．总星系 （2）上述材料说明（） A．意识是人脑对客观事物的反映 B．自然界是客观存在的物质的反映

人类对宇宙的认识过程天圆地方说

1、人类对宇宙的认识过程：天圆地方说、地圆说、地心说、日心说、大爆炸宇宙学说。 2、宇宙的基本特点：由各种形态的物质构成，在不断运动和发展变化。 3、天体的分类：星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、星际物质。 4、天体系统的成因：天体之间因相互吸引和相互绕转，形成天体系统。 5、天体系统的级别：地月系－太阳系－银河系（河外星系）－总星系 6、日地平均距离： 1.496 亿千米。 7、太阳系九大行星的位置：水金地火（小）、木土天海冥。 8、九大行星按结构特征分类：类地行星（水金地火）、巨行星（木土）、远日行星（天海冥）。 9、地球上生物出现和进化的原因：光照条件、稳定的宇宙环境、适宜的大气和温度、液态水。 10、太阳的主要成分氢和氦。 11、太阳辐射能量的来源核聚变反应。 12、太阳辐射对地球和人类的影响维持地表温度，水循环、大气运动等的动力，人类的主要能源。 13、太阳活动黑子（强弱标志| 光球层）、耀斑（最激烈|色球层）、日珥（色球层） 14、我国太阳能的分布：青藏高原（最高）、四川盆地（最低）。 15、太阳外部结构及其相应的太阳活动光球（黑子）、色球（耀斑）、日冕（太阳风）。 16、太阳黑子的变化周期11 年。 17、太阳活动对地球的影响：① 影响气候② 影响短波通讯③ 产生磁

暴现 18、月相新月、蛾眉月、上弦月、满月、下弦月、残月 19、月相变化规律：上上西西（上弦月），下下东东（下弦月） 20、星期的由来：朔望两弦四相。 21、空间探索阶段的开始1957年10月，原苏联第一颗人造地球卫星上天。 22、空间开发阶段的开始1981 年第一架航天飞机试航成功。 23、我国航天事业的发展史：1970年“东方红”一号、2005年“神舟六号”载人航天试验飞船。 24、宇宙自然资源的分类：空间资源（高真空、强辐射、失重）、太阳能资源、矿产资源。 25、保护宇宙环境清除太空垃圾、加强国际合作。 26、地球的平均半径6371 千米 27、地球的赤道周长 4 万千米 28、纬线和纬度，低纬、中纬、高纬的划分连接东西的线。每1 个纬度为111. 1千米；0-30、30-60、60-90。 29、经线和经度连接南北的线。相对的两条经线组成一个经线圈。 30、东西两半球的划分：西经20°和东经160 °的经线圈。 31、南北两半球的划分：以赤道为界，以北的为北半球，以南的为南半球。 32、南北回归线和南北极圈：23 ° 2和66 ° 3纬线 33、本初子午线0°经线，通过英国伦敦格林尼治天文台原址。 34、南北方向的判断有限方向，北极为最北，南极为最南。

人类对宇宙的探索与认识

人类对宇宙的探索与认识 我们的祖先渴望了解宇宙，但是他们没有真正找到了解的办法。今天，我们已找到了一种有效和精确地了解宇宙的办法，我们把这种方法称为“科学”。科学已经表明，宇宙是如此浩瀚而古老，因此人间世事往往显得无足轻重。 宇宙现在是这样，过去是这样，将来也是这样，只要一想起宇宙，我们就难以平静——我们的心情激动，感叹不已，我们知道我们在探索最深奥的秘密。 我们迫切希望能够了解宇宙，我们现有的大部分知识是从地球上获得的，然而地球只不过是宇宙中的一个小小的地方。宇宙是由无数的行星、恒星、彗星、星云等组成的，宇宙中是否有外星生命的存在成了我们所关注的焦点。总之，宇宙对我们的吸引力太大了，以下让我介绍一下人类探索的发展历程和一些宇宙知识吧。 恒星 人们用肉眼看到的星星，除了太阳系内的流星、彗星和五大行星（水、金、火、木和土星）之外，整个天空中的星星都是恒星。恒星是由炽热的气体所组成并能自己产生能量发光的近似球体的天体。由于它们的位置看上去似乎恒古不变，因此，古人它们为“恒星”。 在中国古代，早在司马迁的《史记·天官书》中就有了关于恒星颜色的记载：“白如狼，赤比心，黄比参左肩，苍比参右肩，黑比奎大星”。 恒星为什么会有这么多诱人的色彩呢？天上的星星发出的光在不同波段的强度是不一样的。从恒星光普型我们可以知道，恒星所呈现的不同颜色，代表了它们表面所处的不同温度。一般来说，发蓝光的恒星是年轻的星，会发热、温度较高，大约在2500~3500开，如猎户座η星。发黄光的恒星是常见的星，它们已经到了中年，温度居中，大约在6000~500开，如御夫座的五车二星。而发红光的恒星是垂亡的老年星，温度较低，大约在2000~3000开，如参宿四和心宿二等。 当你用眼睛直接观察恒星时，你会发现恒星有的亮些，有的暗些，为什么呢？这是因为不同亮度的恒星的光给予你的眼睛视网膜的能量大小不同。 不过恒星的这种亮度不是恒星的真实亮度，由于恒星距离有远有近，在夜空中看起来很亮的星可能是因为这颗星距离我们很近，相反，一颗看起来很暗的星，只是由于距离遥远才显得很暗。因此，恒星的目视星等反映不出恒星的真实亮度。 黑洞 广义相对论表明，引力场可以造成空间弯曲，强大的引力场可以造成强烈的空间弯曲，那么无限强大的引力场会产生什么情况呢？ 1916年爱因斯坦发表广义相对论后不久，德国物理学家卡尔?史瓦西就用这个理论描绘了一个假设的完全球状星体附近的空间和时间是如何弯曲的。他

探索宇宙教学设计

四、探索宇宙 一、教学目标 1、能够通过收集资料的方式了解人类观测太空的历史。 2、能够收集有关运载火箭、人造卫星、行星探测器及航天飞机的图片和资料。 3、搜集人类的航天灾难故事。 4、知道太阳系、银河系及宇宙的关系。 5、了解人类对宇宙的探索历史，了解人类走出地球的历史。 6、知道一些重要的探测宇宙的工具，意识到人类对太空的认识随技术的发展而深化。 7、认识各种典型的航天器。 8、了解我国的航天史。 二、教学重难点 1、能够通过收集资料的方式了解人类观测太空的历史。 2、知道太阳系、银河系及宇宙的关系。 3、知道太阳系、银河系及宇宙的关系。 4、了解人类对宇宙的探索历史，了解人类走出地球的历史。 三、教学准备 有关宇宙和探索宇宙的资料。 四、教学过程 （一）导入 在我们生活着的地球之外，是一个广阔无边、无始无终的世界，

被称为“宇宙”。宇宙里的许多奥秘在等着我们去探索，今天我们就来了解一些宇宙的知识，进行“探索宇宙”的活动。 展示星空的图像和太阳系的有关图片。 （二）引导经历人类观察、探索宇宙的过程。 1、了解古人对宇宙的探索和向往。 （1）讨论：在没有先进观测仪器的远古时代，人们是怎样认识宇宙的？ （2）自古以来，人们对浩瀚的宇宙充满了好奇与幻想，在科学技术不发达的远古时代，人们通过编造一些神话传说来寄托他们的向往和追求。 （3）神话故事：盘古开天辟地、嫦娥奔月、女娲补天、夸父逐日等，说明古人对天地产生最初的思考，看到月亮上明暗相间的阴影，看到天空中日月星辰的分布，看到太阳的东升西落，对光明的向往。（4）古代神话是古代人民在科学技术不发达的时代对宇宙的一种认识和看法，反映了古人对宇宙的神住和探索宇宙的强烈愿望。 2、了解古代科学家探索宇宙所取得的研究成果。 （1）古人不但为许多天象编写了神话传说，还做了大量的研究，并取得了丰硕的成果。 中国：张衡、祖冲之、僧一行、郭守敬等等； 外国：哥白尼、布鲁诺等等。以及他们的研究成果，展示古代用来观测天文现象的仪器及古代的星图。 （2）在漫长的历史岁月里，古代劳动人民对宇宙进行着不懈的探索，

宇宙探索与发现各单元

1（）较正确地反映了太阳系的实际，为以后开普勒总结出行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路，从根本上动摇了“人类中心论”的神话。 A.托勒玫的地心说 B.哥白尼的日心说 C.银河的系发现 D.恒星世界的发现 正确答案：B你选对了 2科学家根据拍照发现，几乎所有宇宙星系的某种元素的光谱线，相对于地球实验室内同种元素的广谱线，都具有明显而普遍的（）现象，于是根据物理学的多普勒效应，科学家进一步得出了“目前宇宙正在膨胀”的结论。 A.减弱 B.增强 C.红移 D.蓝移 11718年，（）将自己的观测数据同1000多年前托勒玫（Claudius Ptolemaeus，约90-168）时代的天文观测结果相比较，发现有几颗恒星的位置已有了明显变化，首次指出所谓恒星不动的观念是错误的。 A.哈雷 B.哈勃 C.斯特鲁维 D.勒维特 正确答案：A你选对了 218-19世纪中期，（）兄妹及父子，通过数遍天上星星等大量观测事实提出“银河是一个星系”的观点，第一次为人类确定了银河系的盘状旋臂结构，把人类的视野从太阳系伸展到10万光年之遥，树立了继哥白尼以后开拓宇宙视野的第二个里程碑。 A.伽利略 B.哈雷 C.威廉·赫歇尔 D.哈勃 正确答案：C你选对了 宇宙起源与大爆炸学说（上）单元测试返回 本次得分为：7.00/10.00, 本次测试的提交时间为：2020-04-04, 如果你认为本次测试成绩不理想，你可以选择再做一次。 1单选(2分) 18-19世纪中期，（）兄妹及父子，通过数遍天上星星等大量观测事实提出“银河是一个星系”的观点，第一次为人类确定了银河系的盘状旋臂结构，把人类的视野从太阳系伸展到10万光年之遥，树立了继哥白尼以后开拓宇宙视野的第二个里程碑。 得分/总分 A.伽利略 B.威廉·赫歇尔 2.00/2.00 C.哈勃 D.哈雷 2单选(2分)1718年，（）将自己的观测数据同1000多年前托勒玫（Claudius Ptolemaeus，

宇宙射线的观测-中国物理C

· 48 · 现代物理知识 宇宙射线的观测 ——适合高中以上学生进行之近代物理实验 萧先雄 美国费米国家加速器实验室(FNAL)在2000年成立夸克网(QuarkNet)的组织，开始推动一个结 合高能物理及网络技术的教学计划， 参与的学生能够测量及分析宇宙射线，不但可以了解相关的近代物理知识及高能实验的技术，也学习到团体合作及互相讨论的科学精神。2006年，由东吴大学物理系为代表加入了夸克网的计划， 成立台湾夸克网的组织，目前已有六所大学(东吴大学、辅仁大学、联合大学、中央大学、成 功大学及高雄师范大学)物理相关的系所、中央研究院物理所、网格中心(ASGC)及台北市立天文教育馆参与。以下先介绍夸克网的计划缘起及内容， 然后解释能够进行的近代物理实验及在线实验室(e-Lab)的使用，最后说明台湾夸克网的近程及远程的目标，希望能广泛地邀请各高中及大学加入。 一、夸克网 科学是一个团队合作的工作，学生也应该在大型的科学计划里扮演重要的角色，而且科学本身也提供了一个建构式的学习环境，因此我们可以整合部分的研究内容，探讨只具有粗略架构的问题，就能够有效地帮助学生学习到最新的知识及培养解决问题的能力。 一个由美国费米国家加速器实验室主持的科学教育计划，名称是夸克网，设计了一套教室型宇宙射线探测器及透过网络使用的在线实验（e-Lab ），非常适合高中生以上程度的学生使用。目前北美洲已经有50个不同区域的学校参与，此计划也继续推广到美国之外的地区，有机会成为一个深具科学教育意涵及全球性的宇宙射线探测网，同时也提供给其他研究课题，例如LHC 的CMS 实验及重力波实验的LIGO ，作为推广科学教育的一个范本。 夸克网的宇宙射线探测器主要包括：四支闪烁体计数器、一片数据获取卡、温度计、气压计及一 个全球定位系统（GPS ），全部只需要一个5伏的直流电源就可以操作。这套探测器能准确地获取宇宙射线到达的时间及数量，而闪烁体计数器有足够的灵敏度捕捉从低到高能量的宇宙射线中的基本粒子， 甚至有获得极高能量的稀少事件的可能性，这些经过数据获取卡判读的记录，经USB 线传输储存在计算机的硬盘里，之后再上传到网络的服务器，形成一个庞大的数据库。参与夸克网计划的学生可以组成一个研 究群，联合广大区域内的其他学校的探测器形成一个团队，当数据都上传到了网络上的服务器后，利用在线实验室选择不同学校的数据进行分析， 即使学校没有相关的仪器， 学生也可以在在线实验室上取得这些数据，分析这些数据。加入这个计划，学生就拥有了一个学习的好机会，同时也可以对宇宙射线的科学研究做出实质的贡献。 图1 夸克网的宇宙射线探测器 二、以探测宇宙射线为主题的近代物理实验 1912年，赫斯（Victor Hess ）乘坐气球至数千米的高空，证实了宇宙射线的存在。之后，宇宙射线就一直是科学研究里的一个很重要的课题。 事实上，在我们的大气层的上层部分，充满了从遥远星

1.1 人类对宇宙的认识 同步练习及答案

1.1 人类对宇宙的认识同步练习及答案 一、单选题 1.“模拟实验”是一种常用的科学研究方法，以下不属于该研究方法的是（） A. B. C. D. 2.目前航天飞船的飞行轨道都是近地轨道，一般在地面上方300km左右的轨道上绕地飞行，环绕地球飞行一周的时间约为90min左右．若飞船在赤道上空飞行，则飞船里的航天员在24h内可以看到的日落次数最接近（） A. 2次 B. 4次 C. 8次 D. 16次 3.关于宇宙的产生的看法，下列说法正确是（） A. 宇宙没有起源，天然而成的 B. 多数科学家认为宇宙诞生于150亿年前的一次大爆炸 C. 宇宙肯定是恒星的湮灭造成的 D. 宇宙产生于气候的变化 4.下列关于学说的提出、模型的建立或科学实验完成等先后顺序，不符合科学史实的是（） A. 对太阳系的认识：先提出日心说，后提出地心说 B. 对海陆变迁的认识：先提出大陆漂移假说，后建立板块构造学说 C. 对电磁现象的认识：先发现电磁感应现象，后制造出发电机 D. 对原子结构的认识：卢瑟福先完成了α粒子散射实验，后提出原子的有核模型 5.关于宇宙大爆炸，下列说法中错误的是（）

A. 宇宙诞生于距今约150万年前的一次原始火球大爆炸 B. 大爆炸宇宙模型认为，“原始火球”的温度和密度高得无法想像 C. “原始火球”的爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降 D. 根据宇宙大爆炸理论可推知，所有星系都在背离我们运动 6.下列有关人类探索宇宙过程中的说法不正确的是（） A. 伽利略就用自制的望远镜观察天体 B. 牛顿第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子 C. 科学家把“哈勃”太空望远镜送入太空 D. 目前，人类观测到的最远的天体距离我们约130亿光年 7.下列对宇宙的有关认识正确的是（） A. 月球表面有山、有空气，但无水和生命 B. 宇宙的大小结构层次为：宇宙→银河系→太阳系→地月系 C. 现在有很多证据已经证明宇宙是有边的、膨胀的 D. 太阳是一颗能自行发光发热的气体行星 8.目前能较好地解释火山、地震等地壳变动现象的学说是（） A. 海底扩张学说 B. 大陆漂移学说 C. 板块构造学说 D. 大爆炸宇宙论 9.下列各物体的尺度，按由大到小的顺序排列正确的是（） A. 地球太阳银河 B. 银河系太阳地球 C. 银河系地球太阳 D. 太阳银河系地球 10.人类对行星运动规律的认识有两种学说，下列说法正确的是（） A. 地心说的代表人物是“托勒密” B. 地心说的代表人物是“亚里士多德” C. 日心说的代表人物是“开普勒” D. 地心说有其局限性，日心说没有局限性 11.下列说法正确的是（） A. 恒星是指宇宙中不动的星球 B. 宇宙是由几千个星系组成的天体系统 C. 太阳是银河系中的一颗普通的恒星 D. 银河系只是有群星组成的天体 12.大爆炸宇宙论认为宇宙处于不断的膨胀中，所有的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系，退行 越快。若在我们所在的星系1观测，下图能类比宇宙膨胀的是（箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢）（） A. B. C. D.

人类探索太空历史记录简要归纳

人类探索太空历史记录简要归纳： 1957年10月4日发射了人类历史上第一颗人造卫星:斯普特尼克. 1961年4月12日，苏联成功地发射了世界上第一艘载人飞船“东方”1号，乘坐这艘飞船的航天员是加加林。 1963年6月16日世界上第一位女航天员是苏联的捷列什科娃乘“东方”6号进入太空，在轨道上运行了70小时50分钟，绕地球48圈。 1965年3月18日苏联发射了“上升2号”飞船，该飞船有两名航天员，别列亚耶夫空军上校和列昂诺夫空军中校。列昂诺夫在舱外空间环境中行走了12分钟，成为太空行走第一人。 1967年4月24日，苏联航天员科马罗夫(Komarov)因飞船在再入过程中降落伞失灵，飞船坠毁而身亡，成为世界上第一位在执行太空飞行任务时献身的航天员。1968年12月21日，美国的土星5号火箭发射升空，它携带的阿波罗8号飞船乘坐着3名航天员。在12月24日上午，机组抵达了月球轨道并进入环绕月球的轨道运动。这是人类第一次环绕月球飞行。 1969年1月14日，苏联发射载人飞船联盟4号，1月16日与联盟5号对接成功，这是世界上第一次实现两艘飞船在太空对接飞行。 1969年7月16日，美国阿波罗11号飞船离开地球，飞往月球。7月20日，美国东部时间晚上10点56分，在着陆约6小时后，航天员阿姆斯特朗钻出登月舱，下到月球表面。 1970年4月15日阿波罗13号机组到达月球的远边，距离月球表面254公里，距离地球400171公里，创下了航天员太空飞行最远的纪录。 1970年6月1日，苏联发射了联盟9号飞船，机组人员2名，目的是研究长期无重力飞行对机组的效应。该飞船在太空飞行17天16小时58分55秒，于6月19日返回地面，成为在太空飞行时间最长的飞船。 1971年4月19日，苏联发射了世界上第一座空间站“礼炮”1号，开辟了载人航天的新领域。“礼炮”1号重18425公斤，运行到1971年10月11日。运行时间最长的空间站 1981年4月12日，第一架航天飞机“哥伦比亚”号在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射成功，揭开了航天史上新的一页。

空间观测图像宇宙线噪声去除算法

第41卷第5期 光电工程V ol.41, No.5 2014年5月Opto-Electronic Engineering May, 2014 文章编号：1003-501X(2014)05-0012-07 空间观测图像宇宙线噪声去除算法 张健1,2，沈同圣3，娄树理1，任建存1 ( 1. 海军航空工程学院控制工程系，山东烟台 264001； 2. 中国人民解放军91055部队，浙江台州 318050； 3. 中国国防科技信息中心，北京 100142 ) 摘要：空间观测图像容易受到宇宙线噪声的干扰。本文提出一种空间观测图像宇宙线噪声去除算法。首先利用Top-hat变换抑制观测图像的杂散光，处理之后的观测图像背景均匀，直方图的近Gaussian形状得以恢复。然后利用形态学运算和中值滤波相结合的方法排除高亮过饱和恒星的干扰。最后利用Laplacians边缘检测算法检测宇宙线噪声像素，并利用邻域最小值滤波的方法对宇宙线像素的灰度值进行插值处理。实验结果表明，本文方法在不产生误检测的前提下，检测概率超过90%，综合性能优于本文中提到的其它三种宇宙线噪声去除方法。 关键词：宇宙线；Top-hat变换；形态学运算；中值滤波；Laplacians算子 中图分类号：TP391.4 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-501X.2014.05.003 Cosmic Ray Rejection Algorithm for Space Observation Image ZHANG Jian1,2，SHEN Tongsheng3，LOU Shuli1，REN Jiancun1 ( 1. Department of Control Engineering, Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001, Shandong Province, China; 2. 91055 Troops PLA, Taizhou 318050, Zhejiang Province, China; 3. China Defence Science and Technology Information Center, Beijing 100142, China ) Abstract: Space observation image is easy to be interfered by cosmic rays. A rejection algorithm of cosmic ray in space observation image is presented. Firstly, the stray light is calibrated in observation image by Top-hat transform. After processing, the image background is uniform, and the histogram shape recovered nearly Gaussian. Then, a combination of morphological operations and median filter is used to eliminate the interference from bright saturated stars. Finally, the Laplacians edge detection algorithm is used to detect cosmic noise pixel, and the neighborhood minimum filtering method is used for cosmic ray pixel interpolation. The experimental results show that, the algorithm is superior to other algorithms in two aspects of the detection and false detection probability. Key words: cosmic ray; Top-hat transform; mathematical morphology; median filtering; Laplacian operator 0 引 言 宇宙线噪声是来自宇宙空间的各种高能粒子形成的射流，主要包括质子和各种粒子。宇宙线噪声可以看做观测图像中的椒盐噪声，其灰度值明显高于周围的像素点，并且分布无规律。宇宙线噪声对于CCD 相机拍摄的空间观测图像预处理过程，能够产生较强的干扰作用，例如降低天文图像的压缩效率[1]，干扰天文图像的自主流水线操作[2-3]等。由于宇宙线噪声亮度高，面积大的宇宙线跟目标外形相似，当图像中出现非常多的噪声点时也会对目标的检测造成很大影响。 收稿日期：2013-12-10；收到修改稿日期：2014-01-07 基金项目：国家863资助项目(2011AA1787)；国家自然科学基金资助项目(61302008) 作者简介：张健(1979-)，男(汉族)，河南汝州人。工程师，博士研究生，主要研究工作是空间目标检测。E-mail: i_am_zhangjian@https://www.sodocs.net/doc/c712289276.html,。 https://www.sodocs.net/doc/c712289276.html,

人类怎样认识宇宙

在实践中发展认识 ——观《人类怎样认识宇宙》有感工程管理学院管理科学与工程类 08******* 陈* 摘要：人类对自己所生存的地球及其所在的宇宙空间有一个从近到远、从模糊到清晰、不断更新、不断否定的认识过程，运用马克思主义哲学原理认识并理解这一过程有助于我们更好地认识世界、改造世界。 关键词：宇宙论、认识论、真理、实践 天文学的发展经历了一段漫长而崎岖的道路。它的全部历史贯穿着唯物主义宇宙观与唯心主义或宗教宇宙观的不间断和不可调和的斗争：从天圆地方到地圆天无边；从太阳绕地球转到地球绕太阳转；从地球是宇宙的中心到太阳是宇宙的中心，进而太阳仅是银河系中上千亿颗恒星中一颗很普通的恒星；从光速无限到光速有限；从牛顿时空观到爱因斯坦时空观；从宇宙无限到宇宙大爆炸等，不一枚举。由此可以得出一个明确的结论：我们对宇宙的认识是在不断升华的。 人类从来就生活在地球上，由于直观上感觉不到地球的运动，人们很自然认为地球是不动的，而其他天体都绕着地球转，这就是地心说的认识基础。鉴于它的表观合理性，地心说很容易为人们所接受。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了"地心说"，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。 日心说的确立是天文史上一场“翻天覆地”的重大革命。在历时达半世纪之久的斗争历程中波澜起伏，人才辈出，它的胜利主要归功于这样几个人：哥白尼、布鲁诺、第谷、开普勒、伽利略和牛顿。哥白尼积近四十年的探索和观测，首创以太阳为中心的“日心”宇宙体系，迈出人类认识宇宙历程上最艰难、最重要的一步，向自然科学与宗教神学最敏感的这个问题上首先发难。他那不朽巨著《天体运动》的出版，“给神学写了挑战书”。布鲁诺勇敢地叛逆宗教，以火焰般的热情宣传哥白尼学说，大胆提出宇宙无限论，最后以身殉难，宁愿受火刑，也决不向教会屈服。第谷在没有望远镜的条件下以非凡的技巧，长期对行星的位置进行了准确测定；开普勒则以惊人毅力对第谷的观测数据进行了令人叹为观止的严密分析。伽利略是实验自然科学的创始人，他首创了动力学，促成天文学发生根本的进展；他又是第一个使用望远镜观测天体的人，获得一系列惊人的发现。他观测金星的位相变化和木卫星绕行，这两项发现直观证实了“日心”系列的正确性。伽利略因他的成就而遭到天主教的残酷迫害。尽管他晚年在教会的淫威下被迫声称放弃哥白尼学说，但从严森的宗教法庭上还是传出激励人心的战斗口号——“地球仍在转动！”最后，牛顿把哥白尼、开普勒、伽利略和其他学者在天文学和动力学上的发现汇集起来，加上他自己在数学和力学上的创见，概括成一个迄今

人类探索宇宙的历史给我们的启示

《科学技术史》大作业 姓名：白晋周 学号：201428014226038

人类探索宇宙的历史给我们的启示我本科就读于西北工业大学航天学院，出于兴趣和爱好，自己也主动了解了一些宇航方面的历史与专业知识并有所感触，愿意与你一同分享。 著名哲学家康德有一句名言：世界上有两样东西能深深得震撼我们的心灵：一件是我们心中崇尚的道德准则;另一件是我们头顶灿烂的星空。在整个人类历史长河中，各民族人民都在赞美、探索星空，并从中探讨生命和人生的意义。 宇宙是人类探索的永恒主题之一，千百年来，人类一直渴望解开宇宙的奥秘，一直致力于对宇宙奥秘的探索，探索天体的运动和演化规律，并把获得的真知应用于人类的生产和生活，实现人类社会的持续发展。 人类对宇宙的探索经过了漫长的历程，从古到今。 早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。1543年，波兰天文学家哥白尼在他的不朽名著《天体运行论》中系统地提出了日心说。在他阐释的日心体系中，太阳居于宇宙的中心，地球和其他行星沿着圆形轨道绕太阳运行。1608年，荷兰人李波尔赛在一次偶然的机会中发明了望远镜。翌年，意大利物理学家、天文学家伽利略在得知这一消息后，立刻亲自动手制作了第一架天文望远镜，并不断加以改进。伽利略利用他的望远镜发现了月球表面的环形山、金星月相、木星的卫星、太阳黑子，发现了茫茫银河由无数个恒星所组成。1917年，美国天文学家沙普利通过对银河系内天体分布的分析，确认太阳并不位于银河系的中心，而是处于相对说来比较靠近银河系边缘的地方。至此，地球的地位从居于宇宙之中的特殊天体降级为绕太阳运动的一颗普通行星。银河系是否已经包括了宇宙的全部内容呢？随着观测手段不断改进，新的观测手段的出现，哈勃望眼镜使人类对宇宙的探索更进一步。 人类探索宇宙最重要的动因之一，就是追本溯源，寻求宇宙和我们人类的起源。因此随着科学观测手段的一步步深入，也就有了各种宇宙起源观点和假说的提出，其中一种“宇宙大爆炸理论”认为，宇宙起源于一个单独的无维度的点，即一个在空间和时间上都无尺度，但却包含了宇宙全部物质的奇点。这场大爆炸要追溯至至少120～150亿年以前，而宇宙的时间和空间就由这

七年级科学观测太空

课题：第三章第4节观测太空 教学目标： 1．初步认识著名星座和恒星。 2．掌握观测星空的基本方法和技能。 3．通过探究，实际感受天文观测研究活动，进而培养学生的动手能力和探究宇宙的兴趣。4．学会使用星图，了解当地的四季星空。 5．了解我国古代在天文观测上的贡献，为科学地认识宇宙打好基础。 教学重点：如何找北极星；使用活动星图观测四季星空。 教学难点：活动星图的制作和使用活动星图观察四季星空。 教学安排：本节建议2课时 课前准备：制作好的活动星图、课件、北斗七星在天空中的位置演示实验。 教学过程：（第一课时） 请同学们看一段动画片。（播放《圣斗士星矢》） 提问：圣斗士代表宇宙中的什么？ 回答：星座 提问：那星矢代表什么星座呢？黄金圣斗士又代表什么星座呢？ 回答：星矢代表天马星座，黄金圣斗士一共12个，代表黄道十二星座。 提问：什么是星座？天空中有多少星星呢？（如有同学回答，则让他们自由回答。）请同学们翻开课本第98页。 讲解：由于天上的星星很多，决大多数是恒星（在天上的位置基本上看不出来变化），用人的肉眼能看到大约6000颗。茫茫星海，常常使很多人望而生叹，不知该怎样认星。其实，和星星交朋友也不难。这要首先了解星区是怎样划分的。就像了解你的挚友一样，你应知道他家的住址，他家周围的环境特征。恒星天区的划分，就相当于街区的划分。中国古代把恒星天空划分成三垣二十八宿（xiù）。宿就是住地的意思.把28宿以外的星区划分为三垣：紫微垣、太微垣和天市垣。垣就是墙的意思。意思就是以墙围起的星区。（出示投影片）古代的巴比伦人将天空分成了许多区域，称之为“星座”，每一个星座由其中的亮星的特殊分布来辨认。古希腊人在公元前270年前后把他们所能见到的部分天空划分成48个星座，用假想的线条将星座内的主要亮星连起来，把他们想象为人物或动物的形象，并结合神话故事给他们取了合适的名字，这就是星座名称的由来。（出示各种星座图片）1928年，国际天文学联合会决定，将全天划分成88个星区，叫星座。在这88个星座中，沿黄道天区有