宇宙的基本结构 - 图文

上海高考物理知识备忘录

宇宙的基本结构

1、地月系

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（一）、地球：是一颗直径约为12756km、质量约为6.0*10kg的行星，以约30km/s的平均速率绕太阳高速旋转。 ⑴地球球形的证明：

①船只出海时渐渐没入地平线，最后完全消失在地球的弧线下方。 ②人们向南旅行和向北旅行时所见的星空是不同的 ③月食时观察到地球投到月球上的影子，正好符合地球与月球两者都是球状时所预期的形状

④1519至1522，葡萄牙航海家麦哲伦率领的船队第一次环球航行成功，实践证明了地球是球形的。

⑤现代，外太空拍摄的地球照片证实地球是球形的 ⑵北极星附近的星星经长时间曝光摄得的照片说明什么？

由于地球的自转，星星在天极附近画出美丽的弧线

每隔1h或15min观察一次星星。看到星星和月球一样在东方升起，西方落下，不同的星星彼此相对位置不变而成群地穿越天空，而北极星几乎不动，它周围附近的星星环绕着它做圆周运动。

（二）月球：月球走径约为3476km，质量约为地球的1/81，平均密度几乎和地球地壳的密度相等。1609年伽俐略第一次用自己发明的望远镜看到了月球表面的环形山、高地和月海。 ⑴从地球上看，我们总是看到同样的一些月海，因此我们推断月球总是以同一个面来对着地球。 Ａ 月球 ⑵月球对地球的影响——潮汐

①潮汐现象产生的原因：由于月球对地球同同部分施加不同的万有引力

Ｃ Ｄ 而产生的

②潮汐：

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A点是离地球最近的点。在这一点上，月球对地表水的引力要大于它对地球其他部位的引力，于是水流向A点，形成高潮。B点是离月球最远的点。在这一点上，月球对地表水的引力要小于它对地球其他部位的引力，加上地球本身的运动，水被抛在其后，这些被抛在身后的水形成另一个高潮。C点和D点为两个低潮点。 *⑶月球的成因：碰撞论的假说

2、恒星和行星 （一）太阳系

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⑴太阳：太阳是一颗自己能发光发热的气体星球。太阳的直径约为1.4*10km，总质量约为

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2*10kg。太阳的能源为：内部的热核反应（轻核聚变）

⑵太阳系的结构：行星在太阳的引力作用下，几乎在同一平面内绕太阳公转。距离太阳越近的行星，公转速度越大。

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行星的分类：常按照行星离太阳的远近及其结构对行星进行分类

以地球轨道为界，把水星和金星称为地内行星；把火星、木星、土星、天王星、海王星称做地外行星。

根据行星的轨道序列，以火星和木星之间的小行星带为界，把水星、金星、地球和火星，称做带内行星；而把木星、土星、天王星、海王星，称做带外行星。

根据有无坚硬个壳，把水星、金星、地球和火星称类地行星，把木星、土星、天王星和海王星称为类木行星。 （二）恒星

⑴恒星就是象太阳一样本身能发光发热的星球

⑵有一些是3颗、4颗或更多颗恒星聚在一起，称为聚星，如果是十颗以上，甚至成千上万颗星聚在一起，形成一团星，这就是星团 ⑶有时侯天空中会突然出现一颗很亮的星，在两三天内会突然变亮几万倍甚至几百万倍，我们称它们为新星

⑷有一种亮度增加得更厉害的恒星，会突然变亮几千万倍甚至几亿倍，这就是超新星

⑸除了恒星之外，还有一种云雾似的天体，称为星云。星云由极其稀薄的气体和尘埃组成，形状很不规则，如有名的猎户座星云

3、银河系和河外星系

星系：星系是由宇宙中一大群运动着的恒星、大量的气体和尘埃组成的物质系统。宇宙中的星系估计可达1000亿个以上，银河系就是其中一个。银河系以外的星系统特称为河外星系。

⑴、星系按外形大致分为：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系 ⑵、银河系是一种旋涡状的星系，太阳处于其中的一个旋臂上。 ⑶恒星距离的测量

除太阳外，离我们最近的恒星大约位于4.3l.y.（光年，光在一真空中运行一个所行进

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的距离。1l.y.=9.46*10m）处。

周年视差法：利用地球绕太阳运动的性质来测量恒星的距离。

4、大尺度结构

宇宙：天文学家把所有的空间及其中的万物定义为宇宙。

⑴、星系团：上千个以上的星系构成的大集团叫星系团，直径达上千万光年。

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⑵、超星系团：若干个星系团组成的更大的超星系团

⑶、大尺度结构：从更大尺度上看，宇宙中的可见物质分布在一些巨大的空洞周围，呈纤维状态或薄膜状分布，这就是大尺度结构。

⑷宇宙在膨胀

天体的演化

1、 恒星的分类（根据恒星的物理特征来分类，用来分类的主要特征是恒星的体积、温度和

亮度）

我们观测到的恒星有超巨星、巨星、主序星、自矮星（像地球一样大小）和中子星（只有几千米到几十千米） ⑴、恒星的颜色和温度

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恒星的颜色显示了它的温度，温度较低的恒星，在天空中呈现暗红色。表面温度达5500C

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的太阳发出白光。更热的恒星（表面温度高于10000C）则会呈现比太阳稍蓝的颜色。 ⑵、恒星的亮度

恒星的亮度取决于它的体积、温度以及离地球的距离。 “视星等”：在地球上所见的星体亮度

“绝对星等”：该星体在离地球个标准距离情况下所具有的亮度

“标准距离”：假想把星体放到10秒差距（即32.6光年，秒差距也是天文学上常用的单位，1秒差距等于3.26光年）远的地方，所观察到的视星等就是绝对星等 ⑶、恒星的温度和亮度（绝对星等）的关系

天文学家把已经发现的恒星的温度和亮度建立了相互关系，称为赫罗图。在赫罗图中，

大部分恒星构成了一个天文

学上称为主序对角线，在这个主序对角线中，恒星的亮度越大，说明恒星表面的温度越高。

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在赫罗图中处于主序对角线中的恒星称为主序星。现在观测到的恒星中，90%都是主序星（包括太阳），恒星一生中在这个阶段停留时间最长。

2、恒星的演化

恒星演化为分诞生期、存在期、和死亡期 ⑴、恒星的寿命

①一颗恒星的寿命取决于它的质量，质量越大，寿命更短。

②太阳的寿命大约为100亿年，太阳正值“壮年”。 ③当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星将要度过它光辉的一生了。 ⑵、恒星的演化

恒星的寿命（×10亿年） 15 太阳 10 5 0 1 2 3 4 恒星的质量（与太阳相比）

小质量的恒星：星云→原恒星→主星序→红巨星→行星状星云→白矮星 大质量的恒星：星云→原恒星→主星序→超红巨星→超新星→中子星或黑洞

随着燃料的耗尽，恒星的核心将开始收缩，而其外层部分则开始膨胀，于是这个恒星就会成为一颗红色的巨星或超星。

小型或中型的恒星，在其膨胀成红巨星之后，其外层部分最终会进太空中，那个被留下来的内核变成一颗白矮星。当白矮星不再发出光芒时，就成为一颗完全死寂的黑矮星。

如果行将就木的巨星或超巨星突然发生爆炸，这种爆炸就会形成超新星，超新星形成后，外层物质会继续扩散到太空中，成为星去的组成部分，这些星支而后会坍缩成为一个新的恒星。由于爆炸的反作用为，超新星中心的物质被进一步压缩，电子也会陷入到原子核内部，与质子结合形成中心，最终成为一颗中子星。

物质的结构

*一、晶体和非晶体（知道） 1、晶体与非晶体的区别

⑴、外形：晶体（大多数固体）具有规则的外形、非晶体（玻璃）没有规则的外形 ⑵、晶体具有一定的熔点，而非晶全没有一定的熔点

⑶、晶体在不同方向上的物理性质（力学、热学、电学、光学性质等——是不尽相同的，这种现象称为晶体的各向异性。而非晶体是各向同性的。

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2、单晶体和多晶体

整个物体就是一个晶体的叫做单晶体。整个物体是同大量不规则排列的小晶体组成的，就叫做多晶体。多晶体的物理性质表现为稳中有各向同性。但多晶体仍有一定的熔点。

二、固体的微观结构 1、分子间的相互作用力

物质是由大量不停地做无规则运动的分子所组成，分子间还存在着相互作用力。

分子间的相互作用力很复杂，为了处理方便，采用简化的模型进行研究：假设分子间同时存在引力和斥力的作用，且斥力的有效作用距离比引力小。 2、 空间点阵

⑴、组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子）依照一定

的规律在空间整齐地排列，构成“空间点阵”。（固体中分子或原子间距离在零点几纳米左右，相互作用比较明显）

微粒在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动。

⑵、晶体的各向异性的解释：在不同的方向上，物质微粒的数目均不同，使晶体在不同方向上的力学性质、导热性、对光的折射率等物理性质都会不同。

三、液体的微观结构

1、液体与固体和气体的区别

（1）、液体和气体没有一定的形状，是流动的。

（2）、液体和固体具有一定的体积；而气体的体积可以变化千万倍；

（3）、液体和固体都很难被压缩；而气体可以很容易的被压缩；

液体的性质介于气体和固体之间，它与固体一样具有一定的体积，不易压缩，同时又像气体一样，没有固定的形状，具有流动性。 2、液体的微观结构

跟固体一样，液体分子间的排列也很紧密，分子间的作用力也比较强，在这种分子力的作用下，液体分子只在很小的区域内做有规则的排列，因此具有一定的体积，且不昴被压缩。但这种区域是不稳定的，具有明显的不确定性：边界、大小随时改变，液体就是由这种不稳定的小区域构成，只在很小区域内表现出一定的规则性而且这种区域还是暂时形成的，大小、边界随时瓦解，再重新组合，宏观液体是由大量暂时形成的小区域组成，而这些小区域又杂乱无章的排布着，使得液体表现出各向同性。非晶体的微观结构跟液体非常类似，非晶体随着温度的升高而逐渐软化，流动性也逐渐增加，因此，有时把非晶体看作是过冷液体，而固体往往只专指晶体。

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