【必读】高中物理竞赛必读之《宇宙与天体》(叶邦角)(共150张PPT)

叶邦角 哈勃定律：美国天文学家哈勃注意到越暗弱的星系红移越大，根据大量观测数据得出：v=Hr 其中v为退行速度，H为哈勃常数，其现时值为: 1. 哈勃常数H与时间有关：若与时间无关则退行速度将会一直增大，而由于万有引力的作用退行速度应当减小才对，推出矛盾. 考虑的时间范围很短时，H可视为定值。 2. 宇宙年龄: 如果近似认为退行速度不随时间而改变，那么表示星系从r＝0运动到现时位置的时间，所以宇宙的年龄为： 1. 哈勃定理 一、 宇观物理若干问题 Closer Galaxies move away from us Farther Galaxies move away from us faster 哈勃定律 星系退行速度随距离线性增加 3.宇宙的空间尺度估计：如果认为最远处的星系以光速退行，则最远处星系的距离为：退行那么该星系你我们的距离为： 4. 宇宙的中心或处处皆为中心：哈勃定律表明星系的退行速度与距我们的距离成正比，这似乎表明我们所在的银河系是宇宙的中心。但这种说法其实是错误的。 由运动的相对性，我们不难发现，无论在什么星系上观察，其他星系都在以它为中心后退。 假设宇宙在星系O0上，根据哈勃定律，星系P（位矢为r0）的速度为v0=Hr0, 若在星系O上观察，设O0O＝d，则星系O0相对于星系O的退行速度为：v=Hd 星系P相对于O的速度为: v=v0-u=Hr-Hd=Hr O亦为宇宙中心。 宇宙并无中心或者说处处皆是中心。 历史上，法国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力的作用，将不允许任何光线离开它。 2. 黑洞 取无限远处引力势能为零。质量m，速度 v的物体与质量M的均匀天体相距r 时具有的引力势能 ， 为使物体脱离天体的控制，其机械能必须满足 v≥0，(机械能为零时，物体达无限远)。 当脱离速度超过光速， 一切物体包括光均不能脱离该天体的束缚，于是得到史瓦西半径: 黑洞的估算 Edwin P. Hubble (1889-1953) 3、银河系的形状 20世纪初，我