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1、 五年級上冊第一單元 從太陽系到無限宇宙 1 制作“宇宙”模型 宇宙是什么樣的呢？ 一般理解的宇宙指人類所存在的一個時空連續(xù)系統(tǒng)，包括其 間的所有物質(zhì)、能量和時間。對于這一體系的整體解釋構(gòu)成 了宇宙論。 在中國古代就有“上下四方曰宇，往古來今曰宙”的說法， 宇宙一詞也出自于“旁日月，挾宇宙”。 近數(shù)世紀(jì)以來，科學(xué)家根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)，建立關(guān)于 宇宙的現(xiàn)代科學(xué)理論，稱為物理宇宙學(xué)。 根據(jù)相對論，信息的傳播速度有限，因此在某些情況下，例 如在發(fā)生宇宙膨脹的情況下，距離我們非常遙遠的區(qū)域中我 們將只能收到一小部分區(qū)域的信息，其他部分的信息將永遠 無法傳播到我們的區(qū)域。可以被我們觀測到的時空部分稱
2、為 “可觀測宇宙”、“可見宇宙”或“我們的宇宙”。應(yīng)該強 調(diào)的是，這是由于時空本身的結(jié)構(gòu)造成的，與我們所用的觀 測設(shè)備沒有關(guān)系。 遠古時代，人們對宇宙結(jié)構(gòu)的認識處于十分幼稚的狀態(tài)，他們通 常按照自己的生活環(huán)境對宇宙的構(gòu)造做出推測。在中國西周時期， 生活在華夏大地上的人們提出的早期蓋天說認為，天穹像一口鍋， 倒扣在平坦的大地上；后來又發(fā)展為后期蓋天說，認為大地的形 狀也是拱形的。而渾天說可能始于戰(zhàn)國時期。屈原 天問 ： “圜則九重，孰營度之？”這里的“圜”有的注家認為就是天球 的意思。西漢末的揚雄提到了“渾天”這個詞，這是現(xiàn)今所知的 最早的記載。他在 法言 重黎 篇里說：“或問渾天。曰：落下 閎
3、營之，鮮于妄人度之，耿中丞象之?！边@里的“渾天”是渾天 儀，實即渾儀（見渾儀和渾象）的意思。揚雄是在和 天問 對 照的情況下來說這段話的。由此可見，落下閎時已有渾天說及其 觀庖瞧鰲。我國古代天文學(xué)家張衡提出的“渾天說”，認為“天 之包地，猶殼之裹黃”。張衡的想象中，地球就像包裹在雞蛋中 的蛋黃一樣。 眾多觀點 公元前 7世紀(jì)，巴比倫人認為，天和地都是拱形的，大地被 海洋所環(huán)繞，而其中央則是高山。古埃及人把宇宙想象成以 天為盒蓋、大地為盒底的大盒子，大地的中央則是尼羅河。 古印度人想象圓盤形的大地負在幾只大象上，而象則站在巨 大的龜背上，公元前 7世紀(jì)末，古希臘的泰勒斯認為，大地 是浮在水面上的
4、巨大圓盤，上面籠罩著拱形的天穹。 也有 一些人認為，地球只是一只龜上的一片甲板，而龜則是站在 一個托著一個又一個的龜塔上 宇宙里不光有銀河系 在哥白尼的宇宙圖像中，恒星只是位于最外層恒星天上的 光點。 1584年，喬爾丹諾 布魯諾大膽取消了這層恒星天， 認為恒星都是遙遠的太陽。 18世紀(jì)上半葉，由于 E.哈雷對 恒星自行的發(fā)展和 J.布拉得雷對恒星遙遠距離的科學(xué)估計， 布魯諾的推測得到了越來越多人的贊同。 18世紀(jì)中葉， T. 賴特、 I.康德和 J.H.朗伯推測說，布滿全天的恒星和銀河構(gòu) 成了一個巨大的天體系統(tǒng)。弗里德里希 威廉 赫歇爾首創(chuàng) 用取樣統(tǒng)計的方法，用望遠鏡數(shù)出了天空中大量選定區(qū)域
5、 的星數(shù)以及亮星與暗星的比例， 1785年首先獲得了一幅扁 而平、輪廓參差、太陽居中的銀河系結(jié)構(gòu)圖，從而奠定了 銀河系概念的基礎(chǔ)。在此后一個半世紀(jì)中， H.沙普利發(fā)現(xiàn) 了太陽不在銀河系中心、 J.H.奧爾特發(fā)現(xiàn)了銀河系的自轉(zhuǎn) 和旋臂，以及許多人對銀河系直徑、厚度的測定，科學(xué)的 銀河系概念才最終確立。 18世紀(jì)中葉，康德等人還提出，在整個 宇宙中，存在著無數(shù)像我們的天體系統(tǒng) (指銀河系 )那樣的天體系統(tǒng)。而當(dāng)時看去 呈云霧狀的“星云”很可能正是這樣的 天體系統(tǒng)。此后經(jīng)歷了長達 170年的曲折 的探索歷程，直到 1924年，才由 E.P.哈 勃用造父視差法測仙女座大星云等的距 離確認了河外星系的存
6、在。 星空圖景 層次結(jié)構(gòu) 行星是最基本的天體系統(tǒng)。太陽系中共有八顆行星： 水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。 除水星和金星外，其他行星都有衛(wèi)星繞其運轉(zhuǎn)，地球有一個 衛(wèi)星 質(zhì)量： 1.4819 1023 kg （地球的 0.025 倍） 月球，就如今的數(shù)據(jù)來看，木星的衛(wèi)星數(shù)量最多。截止到 2007年 5月，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的木星衛(wèi)星為 66顆，而土星為 62顆， 木衛(wèi)三是太陽系中最大的衛(wèi)星，其直徑大于水星，質(zhì)量約為 水星的一半。具體數(shù)據(jù)如下： 平均半徑： 2631.2 km （地球的 0.413倍） 表面積： 87000000km2 （地球的 0.171 倍） 體積： 7.6 1010
7、 km3 （地球的 0.0704 倍） 宇宙的起源 無限宇宙 “大爆炸學(xué)說”認為宇宙是從一點極高密度的空無突然爆炸擴 散而成的大爆炸的時間推算為大約在距今一百億年至二百億年 前（ 10 to 20 billion years ago），于今擴散仍在進行之中。 “大爆炸學(xué)說”認為我們的宇宙是“同質(zhì)均勻的” （ Homogeneous）及“物理上均等的劃一的” ( Isotropic) 。 前面一詞的意義，就是說，無論從任何一個角度來觀察，宇宙 都是相同的。換言之，我們無論旅行到達宇宙內(nèi)任何一點，它 的狀況都與我們所居地球的周圍相似相同。后面一詞的意義是 說：宇宙中的構(gòu)成，無論在任何點，任何角度，都是物理上均 等的，換言之，我們在宇宙中，就好比在沙漠中的螞蟻，身邊 的，遠處的，全都是看來完全相似相等的沙粒。
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