注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

初中物理教师的博客

教师把敬业内化为一种品质,实践于行动中,不仅是学生的幸事,自己也将终生受益

 
 
 
 
 

日志

 
 

宇宙与恒星的演化  

来自惊鸿岂止一现   2014-06-06 14:55:28|  分类: 宇宙奥秘 |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

宇宙与恒星的演化



人们总是对宇宙、恒星充满好奇,今天我们就来沿着物理学家们探究的轨迹谈谈宇宙、恒星的形成与演化。

一、宇宙的演化

物理学中有一个非常有趣的现象:研究微观世界的粒子物理、量子理论,与研究宇宙的理论竟然相互沟通、相互支撑。正如诺贝尔物理学奖获得者格拉肖所说:“隐藏在原子内心的,是宇宙结构的秘密。”根据宇宙大爆炸的理论,宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期。在大爆炸后约10-44 s,那时的温度为1032K,产生了夸克、轻子胶子等粒子。大爆炸后约10-6s,温度下降到1013K左右,夸克构成了质子和中子等强子,成为强子时代。再晚一些时候,温度下降到1011K时,只剩下少量夸克,而自由的光子、中微子和电子等轻子大量存在,此时代成为轻子时代。当温度下降到109K时,中子和质子结合成氘核,并很快形成氦核,同时有氚核、氦3等轻核生成,此时代成为核合成时代。目前宇宙中存在的大部分氦是那时侯形成的。大爆炸1万年之后,温度降到104K,此时的宇宙由电子、质子和氦核的混合电离气体组成。当温度降到3000K时,电子与质子复合成为中性的氢原子。继续冷却,质子、电子、原子等与光子分离逐步组成恒星和星系。

二、恒星的演化

根据大爆炸宇宙学,大爆炸10万年后,温度下降到了3000K左右,出现了有中性原子构成的宇宙尘埃。某些尘埃间的距离相对近些,由于万有引力的作用,形成了更密集的尘埃。尘埃像雪球一样越滚越大,形成了气体状态的星云团。星云团的进一步凝聚使得引力势能转变为内能,温度升高。温度上升到一定程度就开始发光。于是,恒星诞生了。这颗星继续收缩、继续升温。当温度超过107K时,氢通过热核反应成为氢,释放的核能主要以电磁波的形式向外辐射。辐射产生的向外的压力与引力产生的收缩压力平衡,这时星体稳定下来。恒星在这一阶段停留的时间最长。太阳目前正处于这一阶段的中期,要再过50亿年才会转到另一个演化阶段。

当恒星核心部分的氢大部分聚变为氦之后,核反应变弱,辐射压力下降,星核在引力作用下再次收缩。这时引力势能产生的热将使温度升得更高,于是发生了氦核聚合成碳核的聚变反应。类似的过程一波又一波地继续下去,出现氧、硅,直到铁等更重要的元素。恒星在这个阶段要经历多次膨胀与收缩,光度也发生周期性的变化。 当各种热核反应都不再发生时,由热核反应维持的辐射压力也消失了。星体在引力作用下进一步收缩,中心密度达到极大。

恒星最后的归宿是什么?这与恒星的质量大小有关。天体物理的研究表明,如果恒星的质量小于1.4倍的太阳质量,它会演变为白矮星,即体积很小,但质量不太小的恒星。如果恒星的质量是太阳质量的1.4-2倍,更强大的压力使得原子被“压碎”,电子和质子被压在一起,整个恒星成为中子组成的天体,叫做中子星。当恒星的质量更大时,其内部的任何物质都无法抵抗巨大引力产生的压力,物质被“压”成了更为神奇的天体——黑洞。

物理学分析:人掉进黑洞里会怎么样?




试想,拥有一艘不错的带有自毁报警器的飞船,并准备跳进一个不带电、无自旋的史瓦西黑洞。在掉入黑洞之前,我不能看到这类或其他黑洞视界以内的任何东西。但视界与周围的区域相比并不会有什么特殊之处。然而当我到达视界的时候,我就完蛋了,连超人也救不了我,因为他没法阻止星期天变成星期一。

    最终我会一头扎进里面。但在此之前,将会有无比巨大的潮汐力——由于时空扭曲而引起的力——从某些方向上将我压扁,又从另外一些方向上将我抻长,直到我看起来象一根意大利面条。在里面会发生什么,目前的物理学对此一无所知。但我根本不关心这个,因为我将死去。

    对于普通的有着几个太阳质量的黑洞来说,在视界之外的确有巨大的潮汐力,因此在到达视界之前我可能早就承受不住而被解体了。

    例如对于有8个太阳质量的黑洞来说,致命的潮汐力作用半径r400公里左右,而其半径仅有24公里。但潮汐力的大小与M/r3成比例,即致命半径r是质量的三次方根,而黑洞的半径与其质量成正比。

    对于有1000个太阳质量的黑洞,我可能会活着掉进去;对于一些更大的黑洞,在通过半径一去不回之前我可能根本不会感到潮汐力的存在。

行为古怪的水星




导言:1974 年3 月29 日, 行星探测器`水手10 号'飞到了太阳系里离太阳最近的行星——水星附近, 对水星进行了第一次`访问', 为科学家们提供了首批宝贵的水星资料.水星是太阳系九大行星中个儿最小的一

1974 年3 月29 日, 行星探测器`水手10号'飞到了太阳系里离太阳最近的行星——水星附近, 对水星进行了第一次`访问', 为科学家们提供了首批宝贵的水星资料.

水星是太阳系九大行星中个儿最小的一个.它的直径只有4870 公里;它离太阳的平均距离为5790万公里.水星绕太阳旋转的速度约为每秒48公里, 公转一圈只需87 天23 小时半.

水星虽然名为水星, 但它上面一滴水也没有.由于离太阳太近, 即便有水也会立即被蒸发掉.水星表面也象月亮表面那样, 千疮百孔, 满目疮痍.水星上的大气非常希薄, 因此昼夜温差极大.赤道区中午温度高达400, 到半夜却冷到零下162

水星最奇特之处是它的轨道长轴方向相对于恒星缓慢地转动.通过实测, 它的转动角度为每百年5600″, 这就说, 大约要过二万三千年才转过一圈.引起转动的原因是多种多样的, 但是当把这些影响消除之后, 仍留下每百年42.的转动.这个转动成为长期以来经典引力理论无法解释之谜.

在上个世纪中叶, 法国天文学家勒韦里尔提出这个多余的转动可能是由于在水星和太阳之间存在一个尚未发现的新行星的引力干扰所致.他把这个假想的行星命名为`祝融星'.但是经过反复观测, 压根儿就不存在这么个`祝融星'.

水星运动轨道

经典引力理论对这种奇妙的现象已无能力了.1914 年爱因斯坦创立广义相对论, 这个谜终于揭开了.根据广义相对论求出的行星轨道, 不是闭合的, 它会发生进动 (如图所示) .椭圆的长轴缓慢地转动着, 也在空间描画出一个椭园.水星离太阳最近, 它的转动速度最大, 因此这种效应就特别明显.根据广义相对论计算出的水星轨道长轴进动的角速度为每百年43″, 这与观测值42.符合得相当好, 水星的这种进行我们称之为近日点进动.

  评论这张
 
阅读(86)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017