10.4 浩瀚的宇宙（课件21页）2025-2026学年八年级物理下册沪粤版（2024）

(课件网) 10.4 浩瀚的宇宙 一、宇宙的整体图景：无尽的时空 宇宙，这个承载着万物的巨大时空容器，其浩瀚程度远超人类的想象。它没有边界，没有中心，包含了从微观粒子到巨大星系团的所有物质和能量。从我们所在的地球出发，向外延伸，依次是太阳系、银河系、本星系群、室女座超星系团，直至可观测宇宙的边缘。可观测宇宙的直径约为 930 亿光年，而这可能仅仅是整个宇宙的一小部分。宇宙的浩瀚不仅体现在空间尺度上，还体现在时间的跨度上，它已经经历了约 138 亿年的演化，并且还在不断地膨胀和变化。 二、宇宙的尺度拓展：超乎想象的距离 （一）太阳系内的尺度 在太阳系中，地球与太阳的距离约为 1.5 亿千米（1 个天文单位），而海王星作为太阳系中距离太阳最远的行星，与太阳的距离约为 30 个天文单位，即约 45 亿千米。如果以光速飞行，从太阳到地球需要约 8 分钟，到海王星则需要约 4 小时。太阳系的边界远不止于此，奥尔特云是太阳系的最外层结构，距离太阳约 5 万至 10 万天文单位，这里是彗星的发源地，从奥尔特云到太阳，光需要飞行约 1 年的时间。 （二）银河系及以外的尺度 银河系的直径约为 10 万光年，这意味着光从银河系的一端传播到另一端需要 10 万年的时间。太阳系距离银河系中心约 2.6 万光年，距离银河系边缘约 2.4 万光年。而银河系只是本星系群中的一个普通成员，本星系群由约 50 个星系组成，直径约为 300 万光年。本星系群又属于室女座超星系团，室女座超星系团包含了约 100 个星系群和星系团，直径约为 1.1 亿光年。在可观测宇宙中，像室女座超星系团这样的超星系团还有无数个，它们通过引力相互联系，形成了巨大的宇宙网结构。 （三）光年的意义 光年作为计量天体距离的单位，1 光年约为 9.46×10 千米。这个巨大的距离单位让我们能够更直观地理解宇宙的尺度。例如，距离我们最近的恒星（除太阳外）是比邻星，距离约为 4.2 光年；仙女座星系距离我们约 250 万光年；而可观测宇宙中最遥远的星系距离我们约 130 多亿光年，我们现在看到的光是它们在宇宙诞生后不久发出的。 三、宇宙中的天体多样性：从恒星到黑洞 （一）恒星的多姿多彩 恒星是宇宙中最基本的天体之一，它们通过核聚变产生能量，发出光和热。恒星的大小、质量、温度和亮度各不相同： 小质量恒星：如红矮星，质量通常小于太阳质量的一半，表面温度较低，颜色发红，寿命很长，可达数百亿年甚至更长。 中等质量恒星：如太阳，处于主序星阶段，通过氢核聚变产生能量，寿命约为 100 亿年。 大质量恒星：质量可达太阳质量的数十倍甚至上百倍，表面温度极高，颜色发白或发蓝，寿命较短，通常只有数百万年到数千万年。大质量恒星在生命末期会发生剧烈的超新星爆发，形成中子星或黑洞。 （二）致密天体的神秘 超新星爆发后，恒星的核心会残留下来，形成致密天体： 白矮星：由中低质量恒星演化而来，体积小，密度大，一颗与太阳质量相当的白矮星体积约与地球相当。 中子星：由大质量恒星演化而来，密度极高，直径通常只有十几千米，质量却可达太阳质量的 1.44 至 3 倍。中子星具有极强的磁场和高速自转，会发出周期性的电磁脉冲，因此也被称为脉冲星。 黑洞：当大质量恒星的核心质量超过一定限度（约 3 倍太阳质量）时，引力会将核心压缩成一个密度无限大、体积无限小的奇点，周围形成一个连光都无法逃脱的事件视界，这就是黑洞。黑洞无法直接观测，但可以通过它对周围物质的引力作用和吸积盘等现象来间接探测。 （三）星系的多样形态 星系是由大量恒星、星云、星团、星际气体和尘埃组成的巨大天体系统，它们的形态各异： 椭圆星系：呈椭圆形或圆形，没有明显的旋臂结构，主要由老年恒星 ... ...