第五章现代宇宙学、地球科学与空间技术 甘贵广超电悦大学 一、字宙的结构 什么是字宙？从定义上讲，字宙是天地万物，是广漠空间和其中存在的各种天体以及你 漫物质的总称。字宙有饶一性又有多样性，字宙的饶一性在于它的物质性，字宙是饶一普 寿的物质世界：字害的多样性是指字宙物质的表现形式多种多样。 我们通常所说的“宇宙”是指目前人类天文观测所及的整个时空范围，称为“可观测 字出”，或者“我门的字宙”。这样的“字由”有它诞生发展的历史。宇宙年静是极其漫长 的，的为150亿岁：“字宙”空间是极为庞大的。己观测到的最近的星系距离我们大约150 亿光年。 字宙中最主要的天体是板层和星云，太阳设是恒最。有科学家称，整个可见字宙空间 大釣有？0万亿亿颗恒星。星云是由极其稀薄的气体和尘埃组成的似云雾状的天体。由无数 :星和星云等星际物质构成的巨大集合体称为星系，太阳所在的银河系就是一个星系，大约 包含10002000亿颗恒星，人们把目前所认识到的字害中已观测到的所有星系，称为总星系， 总星系中目前能观测到的屋系钓有1000亿个，除根河系外，其他显系离我们太远了，看上 去也像云雾般星云的形状，我们统称它们为河外星系。 恒星又由围绕它蒙转的行星以及彗星等天体组成了次一级天体系统，例如太阳系。行 星往往有卫星环饶，例如月球饶地球旋转，组成地月系， 因此，字宙是有序存在的，地月系、太财系、银河系、总星系就是字宙中不再层次的天体系 统。 由此可见，人类所在的地球只是字宙中的沧海一果。要真正认识地球必须了解宇宙。 二、宇由大爆炸理论 人类对于学宙的队识是随着人类文明的进步和科学技术的发展而逐步加深的，并开始科 学地探时字宙的起源。0世纪初期，科学家提出了“字宙大爆炸理论。 提出并完善这一理论的代表人物是们莫夫和霍金， 大军年理论的主要观点是：我们的字宙有开璃，是由大约150亿年前发生的一次大爆 炸形成的。字宙从密到稀、从热到冷、不斯膨张，形成了我们的字宙。最初那次爆发就棱称 为宇宙大爆炸，这一关于学宙起源的理论就被称为“宇宙大爆炸理论
1 第五章 现代宇宙学、地球科学与空间技术 甘肃广播电视大学 一、宇宙的结构 什么是宇宙？从定义上讲，宇宙是天地万物，是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥 漫物质的总称。宇宙既有统一性又有多样性。宇宙的统一性在于它的物质性，宇宙是统一普 遍的物质世界；宇宙的多样性是指宇宙物质的表现形式多种多样。 我们通常所说的“宇宙”是指目前人类天文观测所及的整个时空范围，称为“可观测 宇宙”，或者“我们的宇宙”。这样的“宇宙”有它诞生发展的历史，宇宙年龄是极其漫长 的，约为 150 亿岁；“宇宙”空间是极为庞大的，已观测到的最远的星系距离我们大约 150 亿光年。 宇宙中最主要的天体是恒星和星云，太阳就是恒星。有科学家称，整个可见宇宙空间 大约有 700 万亿亿颗恒星。星云是由极其稀薄的气体和尘埃组成的似云雾状的天体。由无数 恒星和星云等星际物质构成的巨大集合体称为星系，太阳所在的银河系就是一个星系，大约 包含 1000~2000 亿颗恒星。人们把目前所认识到的宇宙中已观测到的所有星系，称为总星系， 总星系中目前能观测到的星系约有 1000 亿个。除银河系外，其他星系离我们太远了，看上 去也像云雾般星云的形状，我们统称它们为河外星系。 恒星又由围绕它旋转的行星以及彗星等天体组成了次一级天体系统，例如太阳系。行 星往往有卫星环绕，例如月球绕地球旋转，组成地月系。 因此，宇宙是有序存在的，地月系、太阳系、银河系、总星系就是宇宙中不同层次的天体系 统。 由此可见，人类所在的地球只是宇宙中的沧海一粟。要真正认识地球必须了解宇宙。 二、宇宙大爆炸理论 人类对于宇宙的认识是随着人类文明的进步和科学技术的发展而逐步加深的，并开始科 学地探讨宇宙的起源，20 世纪初期，科学家提出了“宇宙大爆炸理论”。 提出并完善这一理论的代表人物是伽莫夫和霍金。 大爆炸理论的主要观点是：我们的宇宙有开端，是由大约 150 亿年前发生的一次大爆 炸形成的。宇宙从密到稀、从热到冷、不断膨胀，形成了我们的宇宙。最初那次爆发就被称 为宇宙大爆炸，这一关于宇宙起源的理论就被称为“宇宙大爆炸理论
服据这一理论，字宙滴化过程起始于大约150亿年前，当时字宙内的所存物质和能量 都聚集到了一起，并浓增成很小的体积。温度极高，密度极大。突然，这个体积无限小的点 在“无”中爆炸了，时空从这一刻开始，物质和能量也由此产生，这就是字宙创生的大爆炸。 字宙演化分为三个阶段： 第一个阶段：是字宙的极早期“太初第一秒”。这个阶段的时间特别短，短到以秒来 计。字宙处于一种极高温、高密的状态，除氢核一一质子外，没有任何别的化学元素，贝由 质子，中子，电子、光子等基本粒子混合而成。随着学宙迅速密胀，温度急速下降： 第二个阶段大约经历了数千年，是化学元素形成阶段。此时字宙间的物质主要是氢， 氢等比较轻的原子核和质子、电子、光子等，光辐射很强，自没有星体存在。整个字宙体系 不斯影账，温度根快下降。 第三个阶段：是字宙形成的主体阶受，至今我们仍生活在这一阶段中。字宙雅线张。 温度不断降低。字宙先后形成了各级天体：宇宙间的气态物质逐渐凝聚成星云，并遥渐滴化 成星系、恒星和行星，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天所看到的五老筑份 的星空世界。 字宙大爆炸理论在它诞生前后得到了一系列天文观测事实的支特，是有实际依暴的。 例如：星系红移、微被背景辐射、字宙元素的丰度、字宙的年龄等，成为大爆炸理论的重要 迁据，尤其星系红移就是字宙影胀的反映，微被背景辐射是字宙大爆炸高温的直接速迹。这 些观测事实都使宇宙大爆饰理论越米越受刊世人的关注 三、似犀的特征 夜晚星空所见的绝大多数是恒星，恒星是折由炽热气态物质组成，能自行发热发光的球 形或核近球形的天体。 关于恒星的特征强调几点： 1.恒星发光的能力：是有强有弱的。恒星表面的温度也有高有低。由于每颗恒星的表面温 度不用。它发出的光的履色也不一样。一般说来，恒屋表面的温度感低，它的光越偏红：温 度越高。光则越偏楹。因此，观察到的恒星有不同的颜色，例如，太财看上去的黄颜色的， 它的表面温度是6000摄氏度：织女星发出白色光，它的表面温度是1万摄氏度. 2,恒星的寿命：恒星有形成、发展，死亡和再生的过程，恒星的寿命长短是不一致的，这 取决于恒星的质量。大质量恒星中心的温度比小质量恒屋高的多，其植藏的俺量消耗也快， 因而存在时阿短，面小质量恒星的寿金则要长得多。 2
2 根据这一理论，宇宙演化过程起始于大约 150 亿年前，当时宇宙内的所存物质和能量 都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大。突然，这个体积无限小的点 在“无”中爆炸了，时空从这一刻开始，物质和能量也由此产生，这就是宇宙创生的大爆炸。 宇宙演化分为三个阶段： 第一个阶段：是宇宙的极早期“太初第一秒”。这个阶段的时间特别短，短到以秒来 计。宇宙处于一种极高温、高密的状态，除氢核——质子外，没有任何别的化学元素，只由 质子、中子、电子、光子等基本粒子混合而成。随着宇宙迅速膨胀，温度急速下降。 第二个阶段大约经历了数千年，是化学元素形成阶段。此时宇宙间的物质主要是氦、 氢等比较轻的原子核和质子、电子、光子等，光辐射很强，但没有星体存在。整个宇宙体系 不断膨胀，温度很快下降。 第三个阶段：是宇宙形成的主体阶段，至今我们仍生活在这一阶段中。宇宙继续膨胀， 温度不断降低。宇宙先后形成了各级天体：宇宙间的气态物质逐渐凝聚成星云，并逐渐演化 成星系、恒星和行星，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天所看到的五彩缤纷 的星空世界。 宇宙大爆炸理论在它诞生前后得到了一系列天文观测事实的支持，是有实际依据的。 例如：星系红移、微波背景辐射、宇宙元素的丰度、宇宙的年龄等，成为大爆炸理论的重要 证据，尤其星系红移就是宇宙膨胀的反映，微波背景辐射是宇宙大爆炸高温的直接遗迹。这 些观测事实都使宇宙大爆炸理论越来越受到世人的关注。 三、恒星的特征 夜晚星空所见的绝大多数是恒星。恒星是指由炽热气态物质组成，能自行发热发光的球 形或接近球形的天体。 关于恒星的特征强调几点： 1．恒星发光的能力：是有强有弱的，恒星表面的温度也有高有低。由于每颗恒星的表面温 度不同，它发出的光的颜色也不一样。一般说来，恒星表面的温度越低，它的光越偏红；温 度越高，光则越偏蓝。因此，观察到的恒星有不同的颜色，例如，太阳看上去的黄颜色的， 它的表面温度是 6000 摄氏度；织女星发出白色光，它的表面温度是 1 万摄氏度。 2．恒星的寿命：恒星有形成、发展、死亡和再生的过程，恒星的寿命长短是不一致的，这 取决于恒星的质量。大质量恒星中心的温度比小质量恒星高的多，其蕴藏的能量消耗也快， 因而存在时间短，而小质量恒星的寿命则要长得多
恒星形成是由星云并进一步收缩成原恒星的。再发展为主序星，主序星是恒屋一生中 最长的黄金阶段，当恒星变成红巨星时线选入了绕年， 太阳就是一颗奥型的处在主序星阶段的小质量恒显，太阳的主序星阶段长达10亿年， 在该阶段它己经存在50亿年，在这一阶段还有50亿年， 恒星的归宿也与其初始质量有关：有三种不同的结局，即白矮星、中子星和黑荆。初 始质量小一些的恒屋主要演化成白矮星，质量比较大的恒星就有可能形成中子星，质量更大 的相星则可脆彩成黑洞 3。恒星的分布：是不均匀的，许多恒星紧集在一起，分为：双星，两颗恒星紧靠在一起， 井互相烧转着：聚星，是3、4颗减更多颗恒星聚集在一起：星团，指10颗以上，甚至成千 上方颗星聚集在一起成团。例如银河系中心方向的武仙座球状星团由大的0万颈星组 成。 4.星空的划分：为便于说明恒星在天空中的位置，人们把天空的星斗划分为若干区域。192网 年国际天文学联合会确定，全天空分为8感个星座。以动物或神话中的人物为犀座命名，例 如大，座、撕子座、仙女座等，但星座的大小相差悬殊，各个星座内所包含的肉眼可见星数 也各不相等。 四、太阳系的特狂 太阳是恒星的典型代表。太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统，太阳系的成 员包括：太阳（恒星）、九大行星（包括地球），无数小行星，众多卫星（包括月球），还 有售屋、流屋体以及大量尘埃物质和稀薄的气老物质。 关于太阳系的特征强调以下几点： 1.太阳是中心天体。在太阳系中，太阳的质量占太阳系总质量的99.8等，其它天体的总和 不到总质量的0.汽。太阳的引力控制着整个太阳系，使其它天体绕太阳公转。 2。太阳系有九大行星。包括水星、金层、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，冥 王星，都在接近同一平面的近圆轨道上，沿同一方向绕太阳公转。 九大行星按物理性质可分为两类，第一类是类地行星，以地球为代表，包括水星、金 星、患球和火星，离太阳的距离近，共同特点是由石质和铁质构成，半径和顺量较小，们密 度较高：第二类是类木行星，以木星为代表，包括木显、土星、天王星和离王星，距离太阳 较远，共同特点是主要由氢，氯、冰、甲烷，氯等构成，石质和铁质只占极小的比例，它门 的质量和半径均运大于地球，侧密度却较低。此外，以行最距离太阳的远近，又将九大行星
3 恒星形成是由星云并进一步收缩成原恒星的。再发展为主序星，主序星是恒星一生中 最长的黄金阶段，当恒星变成红巨星时就进入了晚年。 太阳就是一颗典型的处在主序星阶段的小质量恒星，太阳的主序星阶段长达 100 亿年， 在该阶段它已经存在 50 亿年，在这一阶段还有 50 亿年。 恒星的归宿也与其初始质量有关：有三种不同的结局，即白矮星、中子星和黑洞。初 始质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星就有可能形成中子星，质量更大 的恒星则可能形成黑洞。 3．恒星的分布：是不均匀的。许多恒星聚集在一起，分为：双星，两颗恒星紧靠在一起， 并互相绕转着；聚星，是 3、4 颗或更多颗恒星聚集在一起；星团，指 10 颗以上，甚至成千 上万颗星聚集在一起成团。例如银河系中心方向的武仙座球状星团由大约 250 万颗恒星组 成。 4．星空的划分：为便于说明恒星在天空中的位置，人们把天空的星斗划分为若干区域。1928 年国际天文学联合会确定，全天空分为 88 个星座。以动物或神话中的人物为星座命名，例 如大熊座、狮子座、仙女座等，但星座的大小相差悬殊，各个星座内所包含的肉眼可见星数 也各不相等。 四、太阳系的特征 太阳是恒星的典型代表。太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统，太阳系的成 员包括：太阳（恒星）、九大行星（包括地球）、无数小行星、众多卫星（包括月球），还 有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。 关于太阳系的特征强调以下几点： 1．太阳是中心天体。在太阳系中，太阳的质量占太阳系总质量的 99.8%，其它天体的总和 不到总质量的 0.2%。太阳的引力控制着整个太阳系，使其它天体绕太阳公转。 2．太阳系有九大行星。包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥 王星，都在接近同一平面的近圆轨道上，沿同一方向绕太阳公转。 九大行星按物理性质可分为两类：第一类是类地行星，以地球为代表，包括水星、金 星、地球和火星，离太阳的距离近，共同特点是由石质和铁质构成，半径和质量较小，但密 度较高；第二类是类木行星，以木星为代表，包括木星、土星、天王星和海王星，距离太阳 较远，共同特点是主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成，石质和铁质只占极小的比例，它们 的质量和半径均远大于地球，但密度却较低。此外，以行星距离太阳的远近，又将九大行星
分为外行星和内行星， 3。九大行星绕日运动都遵循着一定的规律。它们的轨道具有近圆性、共面性和月向性特点。 近圆性指所有行星轨道的偏心幸都额小，几乎近于圆形。共面性是说所有行星的公转轨道面 都是比较接近的，大体在一个平面上。与地球轨道面的交角都不大，同向性指行星绕日公转 的方白是相月的，也同太阳自转的方向一数。 五、地球重层的特征 具有圈层结构是地球最重要的特征。圈层结构是指地球从核心到外部由不同的圈层构 成，每个圈层都有各自的物质成分，物质运动特点和物理化学等性质，厚度也各不相同。但 都以地心为共同的球心，又被称为同心翻层。 首先，认识图层的组成。以四体的地球表面为界，整个地球主要划分为外部图层和内 部圈层两大部分，即内三圈和外三圈。 内三圆指固体地球内部的主要分层，由地表到地心依次分为地壳、地幔、地核：其中 地壳及地幔项部是由坚硬的岩石所组成的，又称为岩石圈。 外三圈折地球外郭离地表平均80干米以内的周层，包括大气围、水围和生物固： 这里要强调一个特殊部分，在内、外圈层相互接触处，也就是地球表面附近各图层， 是相互渗透甚至相互重叠的，主要是生物圈、水圈，与大气图、岩石圈多园层相互渗透被此 交织在一起，这部分就棱称为地球表层，这是特殊的圈层组合，也是与人类生存关系最为密 切的地球部分。 其次，重点学习地球的外部圈层。 (1)大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，存在于整个地球外层。大气圈是地球 海陆表面到星际空间的过液圈层，没有明显的上限，一直可以延续到80千米高度以上， 大气圈的底层是对流层，其厚度在两极是9千米，赤道附近为7千米，大气总质量的 70%一5%集中在这一层内。天气变化和气候变异以及祖室效应主要都发生在对流层. 大气圈对生物的形成、发育和保护有根大的作用。由于大气圈的存在，挡住绝大多数 飞向地球的限石，拦裁下太阳辐射中的大部分餐外线和来自字宙的高能校子流，保护了地球 生金，免通外来的打击。因此，大气圈是地球表面和生命的酒牌。 (2)水圈是新连续包围地缘表面的水层，包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地 下水等。它是一个连铁但不根规则的圈层。既有液态水，也包括气老水和因志水。 4
4 分为外行星和内行星。 3．九大行星绕日运动都遵循着一定的规律。它们的轨道具有近圆性、共面性和同向性特点。 近圆性指所有行星轨道的偏心率都很小，几乎近于圆形。共面性是说所有行星的公转轨道面 都是比较接近的，大体在一个平面上，与地球轨道面的交角都不大。同向性指行星绕日公转 的方向是相同的，也同太阳自转的方向一致。 五、地球圈层的特征 具有圈层结构是地球最重要的特征。圈层结构是指地球从核心到外部由不同的圈层构 成，每个圈层都有各自的物质成分、物质运动特点和物理化学等性质，厚度也各不相同。但 都以地心为共同的球心，又被称为同心圈层。 首先，认识圈层的组成。以固体的地球表面为界，整个地球主要划分为外部圈层和内 部圈层两大部分，即内三圈和外三圈。 内三圈指固体地球内部的主要分层，由地表到地心依次分为地壳、地幔、地核；其中 地壳及地幔顶部是由坚硬的岩石所组成的，又称为岩石圈。 外三圈指地球外部离地表平均 800 千米以内的圈层，包括大气圈、水圈和生物圈； 这里要强调一个特殊部分，在内、外圈层相互接触处，也就是地球表面附近各圈层， 是相互渗透甚至相互重叠的，主要是生物圈、水圈，与大气圈、岩石圈多圈层相互渗透彼此 交织在一起，这部分就被称为地球表层。这是特殊的圈层组合，也是与人类生存关系最为密 切的地球部分。 其次，重点学习地球的外部圈层。 （1）大气圈 是地球外圈中最外部的气体圈层，存在于整个地球外层。大气圈是地球 海陆表面到星际空间的过渡圈层，没有明显的上限，一直可以延续到 800 千米高度以上。 大气圈的底层是对流层，其厚度在两极是 9 千米，赤道附近为 17 千米，大气总质量的 70％～75％集中在这一层内。天气变化和气候变异以及温室效应主要都发生在对流层。 大气圈对生物的形成、发育和保护有很大的作用。由于大气圈的存在，挡住绝大多数 飞向地球的陨石，拦截下太阳辐射中的大部分紫外线和来自宇宙的高能粒子流，保护了地球 生命，免遭外来的打击。因此，大气圈是地球表面和生命的盾牌。 （2）水圈 是指连续包围地球表面的水层，包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地 下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。既有液态水，也包括气态水和固态水
海洋水是水图的主体，约占全球总水量的96.5%。陆地水大部分是国态水，即覆盖 两极的冰原和高山冰川，而存在于河流湖语的地表水是有限的。 水圈是地球特有的环境优劳。水圈的运动和循环影响了地球上各种环境条件的变化， 影响各个圈层，使地球处在不断地变换之中。更重要的是水对亿万种生命以及人类能在地球 上生存和发展。具有决定性的意义。 (3)生物图是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特图层。生物圈是指地球表 层生物有机体及其生存环境的总称，是一个有生命的特殊圈尽。 现存的生物瓷生活在岩石圈的上层、大气圈的下层和水圈的全部，其上限一般为000 米一8000米，其下限在大洋中的深度为10000米，在陆地上深度一般为百余米，生物图是 一个和大气圈、水圆甚至地壳交织在一起的图层，是有机体活动和影响的范围。有机界的粗 成除了人类以外，还有植物、动物和微生物，是极其丰富多彩的。现有生存的植物的有40 万种，动物的有110多万种，微生物至少有10多万种。生物之间相互依存和制的，共同构 成整个生态系统。 生物圈是地球特有的圈层，它是地球大气，水和地壳长期演化，相互作用的姑果。它 又参与了对岩石、大气和水等其他图层的成迹，对地表物质的循环、能量转换和积聚具有特 殊作用。 大、板块构造理论 地球白从形成以来在地表和内部进行着水不停息的运动变化，地球表面形态特征正是地 球的内外力综合作用的结果，其中内力是形成地球表面差异的重要原因。探讨地壳运动的产 生原因。需要用大地构造理论加以解释，板块构造说是0世纪0年代提出的一种新的全球 构迹学说。 板块构造说的理论是在大陆潭移学说、喜底扩张学说的基础上发展起来的。 1.大陆漂移学说：魏格纳在1915年写出了（大陆和海洋的起潭》一书，较完整地提出了这 一学说。提出今天所知的南北美洲大陆，非洲大陆，欧亚大陆，南极大陆等是由大约3亿年 前一块“超级大陆”分裂，经过漫长岁月的移动最终形成的。 2。海底扩张学说：现代料学技术特别是海洋探测技术的飞建发展。使地球料学家门开始了 对春洋盆地以及洋底岩石学的所究，从0世纪50年代开始，科学家拥示出洋底的基本面舰。 1960一162年，解斯和油茨提出了“海底扩张说”，以地慢对道说为基础，认为地球内部 的地慢物质在大洋中部上涌，向两边酒流，并推开阳有的洋底物质，逐渐向两侧附称地扩张， 5
5 海洋水是水圈的主体，约占全球总水量的 96．5％。陆地水大部分是固态水，即覆盖 两极的冰原和高山冰川，而存在于河流湖沼的地表水是有限的。 水圈是地球特有的环境优势。水圈的运动和循环影响了地球上各种环境条件的变化， 影响各个圈层，使地球处在不断地变换之中。更重要的是水对亿万种生命以及人类能在地球 上生存和发展，具有决定性的意义。 （3）生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。生物圈是指地球表 层生物有机体及其生存环境的总称，是一个有生命的特殊圈层。 现存的生物就生活在岩石圈的上层、大气圈的下层和水圈的全部，其上限一般为 7000 米～8000 米，其下限在大洋中的深度为 10000 米，在陆地上深度一般为百余米，生物圈是 一个和大气圈、水圈甚至地壳交织在一起的圈层，是有机体活动和影响的范围。有机界的组 成除了人类以外，还有植物、动物和微生物，是极其丰富多彩的。现有生存的植物约有 40 万种，动物约有 110 多万种，微生物至少有 10 多万种。生物之间相互依存和制约，共同构 成整个生态系统。 生物圈是地球特有的圈层，它是地球大气、水和地壳长期演化、相互作用的结果，它 又参与了对岩石、大气和水等其他圈层的改造，对地表物质的循环、能量转换和积聚具有特 殊作用。 六、板块构造理论 地球自从形成以来在地表和内部进行着永不停息的运动变化，地球表面形态特征正是地 球的内外力综合作用的结果，其中内力是形成地球表面差异的重要原因。探讨地壳运动的产 生原因，需要用大地构造理论加以解释。板块构造说是 20 世纪 60 年代提出的一种新的全球 构造学说。 板块构造说的理论是在大陆漂移学说、海底扩张学说的基础上发展起来的。 1．大陆漂移学说：魏格纳在 1915 年写出了《大陆和海洋的起源》一书，较完整地提出了这 一学说，提出今天所知的南北美洲大陆、非洲大陆、欧亚大陆、南极大陆等是由大约 3 亿年 前一块“超级大陆”分裂，经过漫长岁月的移动最终形成的。 2．海底扩张学说：现代科学技术特别是海洋探测技术的飞速发展，使地球科学家们开始了 对海洋盆地以及洋底岩石学的研究。从 20 世纪 50 年代开始，科学家揭示出洋底的基本面貌。 1960～1962 年，赫斯和迪茨提出了“海底扩张说” ，以地幔对流说为基础，认为地球内部 的地幔物质在大洋中部上涌，向两边溢流，并推开旧有的洋底物质，逐渐向两侧对称地扩张
形成新的洋底。 3.板块构造学说，20世纪60年代以米，勒皮雄等人把大陆漂移和春底扩张的顺念发展成 为著名的“版块构造说”。甚本观点是：地球的岩石圈划分为许多版块，岩石圈版块是在软 流圈上滑动的。岩石圈板块之间在相互运动。板块作用的里动力是地慢对流作用。 七、空间技术及其类型 空间技术就是探索、开发和利用宇宙空间的技术，又被称为太空技术和航天技术。目 的是利用空间飞行器作为手段来研究发生在空间的物理、化学和生命等自然现象。 要实现空间话动就要建立航天系统。航天系统是一个鹿大的系统工程，是由特定的运 载工具、就天器、航天发射场，航天地面站及其他有关系绕组成。其中航天器是核心。 1。运载工具：运载工具用于将航天器如速至字宙速度，并送入预定的运行轨道。现代航天 运载工具分运载火箭和航天飞机两种，运载火箭发履最早使用也最普遍。我国已发展了长征 系列运载火箭。“神舟”五号载人飞船藏是由长征二号F型运载火箭准确送入太空的，航天 飞机则可多次使用。 2.航天器：航天器是指在地球大气层以外有规律运行的飞行器，包括各种人迹卫星、载人 飞船，空同站、行星探测器等。其中人造卫星发射数量最多，人造卫星种类很多，有通信卫 星、图场卫限、导航定位卫星、科学卫层等。 3。就天地面站：包括跟馨测控站（网》和卫星应用业务站。前者对航天器发射和运行的轨 道进行跟鉴，监测航天器的工作状态，发送各种工作指令。后者接收处理卫星的遥感图像， 传递、转发、接收各种信息，如气象云图接收站。地球资源接收站，通信站，电视接收站等 等。 八、空闻技术的应用 半个世纪以来空间技术的成纸是巨大的。它己迅速并泛应用于众多的领线。 1。卫星通信、广播：世界上的跨洋通信、交通不便，通信干线不到之处儿平全都应用通信 卫星。卫星电视广播不仅丰富了人民的新闻文化生活，面且为教育有事业做出了重要贡献： 2,卫星导航定位，卫星导航定位系统具有范围大，时效好、精度高等特点，己广泛应用于 海上程船、空中飞机、陆上车辆的行驶导航，以及各种工程建设和业务活动中的定位。高精 度的卫星导航定位为各种交通工业提高运输效率及安全保障做出重要贡献。 3。资鬻调查和测绘：利用卫星照片调查陆地和海洋资源己广泛应用，不仅节约人力物力， 而且时间快。我国己利用国内外卫星对全国的主要经济区的资源和环境进行勘测和调查。同
6 形成新的洋底。 3．板块构造学说：20 世纪 60 年代以来，勒皮雄等人把大陆漂移和海底扩张的概念发展成 为著名的“板块构造说”。基本观点是：地球的岩石圈划分为许多板块，岩石圈板块是在软 流圈上滑动的，岩石圈板块之间在相互运动，板块作用的驱动力是地幔对流作用。 七、空间技术及其类型 空间技术就是探索、开发和利用宇宙空间的技术，又被称为太空技术和航天技术。目 的是利用空间飞行器作为手段来研究发生在空间的物理、化学和生命等自然现象。 要实现空间活动就要建立航天系统。航天系统是一个庞大的系统工程，是由特定的运 载工具、航天器、航天发射场，航天地面站及其他有关系统组成。其中航天器是核心。 1．运载工具：运载工具用于将航天器加速至宇宙速度，并送入预定的运行轨道。现代航天 运载工具分运载火箭和航天飞机两种。运载火箭发展最早使用也最普遍，我国已发展了长征 系列运载火箭，“神舟”五号载人飞船就是由长征二号 F 型运载火箭准确送入太空的。航天 飞机则可多次使用。 2．航天器：航天器是指在地球大气层以外有规律运行的飞行器，包括各种人造卫星、载人 飞船、空间站、行星探测器等。其中人造卫星发射数量最多，人造卫星种类很多，有通信卫 星、遥感卫星、导航定位卫星、科学卫星等。 3．航天地面站：包括跟踪测控站（网）和卫星应用业务站。前者对航天器发射和运行的轨 道进行跟踪，监测航天器的工作状态，发送各种工作指令。后者接收处理卫星的遥感图像， 传递、转发、接收各种信息，如气象云图接收站，地球资源接收站，通信站，电视接收站等 等。 八、空间技术的应用 半个世纪以来空间技术的成就是巨大的。它已迅速并广泛应用于众多的领域。 1．卫星通信、广播：世界上的跨洋通信、交通不便，通信干线不到之处几乎全部应用通信 卫星。卫星电视广播不仅丰富了人民的新闻文化生活，而且为教育事业做出了重要贡献。 2．卫星导航定位：卫星导航定位系统具有范围大、时效好、精度高等特点，已广泛应用于 海上舰船、空中飞机、陆上车辆的行驶导航，以及各种工程建设和业务活动中的定位。高精 度的卫星导航定位为各种交通工业提高运输效率及安全保障做出重要贡献。 3．资源调查和测绘：利用卫星照片调查陆地和海洋资源已广泛应用，不仅节约人力物力， 而且时间快。我国已利用国内外卫星对全国的主要经济区的资源和环境进行勘测和调查。同
时，还利用卫星照片绘制了地形图和各种专业图。 4.气象与灾害预报：气象卫星不仅提高了天气预报的准确率，同时对台风、暴风用等的预 测以及海面温度的监测和海洋渔业的发展都起着极为有效的作用。自从有了气象卫星以来， 台风天气预报几乎准确无误， 5.军事应用：应用卫星中军事卫星占有重要地位，包括军事侦察、导弹预警、军事通信指 挥、导航和气象候障等。候察卫星不仅可以实封大范围监视敌方的军事行动，而且可以对重 要军事目标进行详查。各种军事卫屋不仅提供平时都队各种需要，而且在战时发挥重要作用。 此外，空间技术在科学研究等方面也发挥了积极的作用。 九、我国的空间活动 我国在20世纪50年代末开始发展空间技术，在过去的30年中已取得了态出的成就， 进入21世纪后将持续快速发展。19？0年4月24日我国着次将“东方红一号”卫星送入太 空。003年10月15日，我国白行研制的“神舟”五号载人飞船成功发射，将我国航天员 杨利伟送入太空，环绕地球14圈，在太空遨瓣了2】小时后安全运回，成为世界上第三个掌 掘载人航天技术的国家，我国空间技术筹合水平在国际上名列前5位。 1.运载火箭 我国已发展了长征系列运载火箭，形成了12种型号的长征火箭家族，从常温推进到低 温推进、从非联到捆绵、从一箭单星到一箭多星、从发射卫星载荷到发射载人飞船，具备了 发射低、中、高不同轨道、不同航天器的能力。中国已经建成了清泉、西昌、太原3个发射 基地。 2.卫星和卫景应用 我国在20世纪0年代，90年代分别发射了静止通信卫星，还发射了气象卫星，和其 它一些用于科研的卫星，在我国已发射的卫星中，从195年开始有18颗为返回式，日收成 功率基本上是100%。 从0世纪80年代起，我国卫星很快从试验转向应用阶段，为经济建授发挥了作用， 产生了根大的杜会效益。在郎电、通讯，电视广播，教育、，金融，农林、气象，海洋，环境 与资源、地矿、交通、水利电力及军事部门得到了广泛的应用。 今后我国要发展大容量的通讯广播卫星、气象卫星、资源卫星、减灾、导航定位卫星 等。研制容量大、寿命长，有多种频段的大型通信卫星。以适应不同用途：通过卫星开展电 7
7 时，还利用卫星照片绘制了地形图和各种专业图。 4．气象与灾害预报：气象卫星不仅提高了天气预报的准确率，同时对台风、暴风雨等的预 测以及海面温度的监测和海洋渔业的发展都起着极为有效的作用。自从有了气象卫星以来， 台风天气预报几乎准确无误。 5．军事应用：应用卫星中军事卫星占有重要地位，包括军事侦察、导弹预警、军事通信指 挥、导航和气象保障等。侦察卫星不仅可以实时大范围监视敌方的军事行动，而且可以对重 要军事目标进行详查。各种军事卫星不仅提供平时部队各种需要，而且在战时发挥重要作用。 此外，空间技术在科学研究等方面也发挥了积极的作用。 九、我国的空间活动 我国在 20 世纪 50 年代末开始发展空间技术，在过去的 30 年中已取得了杰出的成就， 进入 21 世纪后将持续快速发展。1970 年 4 月 24 日我国首次将“东方红一号”卫星送入太 空。2003 年 10 月 15 日，我国自行研制的“神舟”五号载人飞船成功发射，将我国航天员 杨利伟送入太空，环绕地球 14 圈，在太空遨游了 21 小时后安全返回，成为世界上第三个掌 握载人航天技术的国家。我国空间技术综合水平在国际上名列前 5 位。 1．运载火箭 我国已发展了长征系列运载火箭，形成了 12 种型号的长征火箭家族，从常温推进到低 温推进、从串联到捆绑、从一箭单星到一箭多星、从发射卫星载荷到发射载人飞船，具备了 发射低、中、高不同轨道、不同航天器的能力。中国已经建成了酒泉、西昌、太原 3 个发射 基地。 2．卫星和卫星应用 我国在 20 世纪 80 年代、90 年代分别发射了静止通信卫星，还发射了气象卫星，和其 它一些用于科研的卫星。在我国已发射的卫星中，从 1975 年开始有 18 颗为返回式，回收成 功率基本上是 100％。 从 20 世纪 80 年代起，我国卫星很快从试验转向应用阶段，为经济建设发挥了作用， 产生了很大的社会效益。在邮电、通讯、电视广播、教育、金融、农林、气象、海洋、环境 与资源、地矿、交通、水利电力及军事部门得到了广泛的应用。 今后我国要发展大容量的通讯广播卫星、气象卫星、资源卫星、减灾、导航定位卫星 等。研制容量大、寿命长，有多种频段的大型通信卫星，以适应不同用途；通过卫星开展电
视数育，进行高等教育：使用卫星解决我国的通讯拥挤，提高效率：利用卫星的在减灾方面 发挥积极作用：依章空间技术，开发地球的深部和海洋鬓源。 3.载人航天 载人航天是空间科学事业的必经之路。包括载人飞船，建造空间站、大型运载火箭等。 目前世界上贝有美国、俄罗斯和中国掌挥了载人航天技术。今后10年或翰后一个时期我国 将实现载人航天飞行三步由，建立初步配套的载人航天工程研制试验体系，第一步是进入太 空实观载人航天：第二步是要开展航天员出舱话动试验，进行空间交会对接，发射短期有人 無料的空间试验室：第三步就是要建适大型长期有人照料的水久型空间站： 4。探月工程 我国2003年正式启动月球探测计划“第娥工程”，研制探月卫星。“婚娥工程”分为 “环绕、降落、返国”三个阶段实施。探月工程第一阶段，将发射月球深测卫星环月飞行， 进行退感探测。日标包括：获取月球表面三推影像、分析月球表面有用元素含量和物质类型 分布特点、探测月痒厚度，探测地月空间环境等：第二阶段，发射月球探测器，将在月球“软 着陆”，进行实地深测：第三阶段，送机器人上月球，建立观测站，实地实验采样并返回地 球，为载人登月及月球基地选址做准备。整个计划大服需要二十年的时间。中国己具备摆月 基本条件，有级在2006年发射探月卫星，完成第一阶段目标。 我国的空间技术正持续稳定地朝翰发屏，我们的目标是务力探素和开发空间贤源，为 人类的文明选步作出应有的贡献。 十、人类对字宙的认视 人类对学宙的认识是不所发展的，水无止境，是随着科学技术的发展而不斯前选的。 在人类的早期，生产力水平低下，科学技术极不发达，因此对字宙的认识十分幼相， 但充裤着想象。世界上的各文明古国都有关于天地起源和结构的种种传说。各民族辉把自己 生活的地方当作天地的中央，并各自独立地产生了关干字出结构的地心学说。 随着近代科学的进步，人类对半宙的认识有了转变。16世纪中叶，波兰天文学家哥白 尼提出“日心说”，创立了日心字宙体系，如利略发明了天文望远镜，他的观黎和发现支持 了日心说。1718世纪，牛领提出了万有引力定律和牛领三定律，创立了天体力学，以力学 方法研究宇古学。0世纪初德国物理学家爱因斯坦发表了“广义相对论”，并率先运用这 一理论考察了字宙整体的运动特征和可能的演化方式，从理论上开创了现代字宙学。 同时人类的视野逐步扩展到越来越遥远的太空深处，20世纪初美国天文学家证实太阳 8
8 视教育，进行高等教育；使用卫星解决我国的通讯拥挤，提高效率；利用卫星的在减灾方面 发挥积极作用；依靠空间技术，开发地球的深部和海洋资源。 3．载人航天 载人航天是空间科学事业的必经之路，包括载人飞船，建造空间站、大型运载火箭等。 目前世界上只有美国、俄罗斯和中国掌握了载人航天技术。今后 10 年或稍后一个时期我国 将实现载人航天飞行三步曲，建立初步配套的载人航天工程研制试验体系。第一步是进入太 空实现载人航天；第二步是要开展航天员出舱活动试验，进行空间交会对接，发射短期有人 照料的空间试验室；第三步就是要建造大型长期有人照料的永久型空间站。 4．探月工程 我国 2003 年正式启动月球探测计划“嫦娥工程”，研制探月卫星。“嫦娥工程”分为 “环绕、降落、返回”三个阶段实施。探月工程第一阶段，将发射月球探测卫星环月飞行， 进行遥感探测，目标包括：获取月球表面三维影像、分析月球表面有用元素含量和物质类型 分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等；第二阶段，发射月球探测器，将在月球“软 着陆”，进行实地探测；第三阶段，送机器人上月球，建立观测站，实地实验采样并返回地 球，为载人登月及月球基地选址做准备。整个计划大概需要二十年的时间。中国已具备探月 基本条件，有望在 2006 年发射探月卫星，完成第一阶段目标。 我国的空间技术正持续稳定地朝前发展，我们的目标是努力探索和开发空间资源，为 人类的文明进步作出应有的贡献。 十、人类对宇宙的认识 人类对宇宙的认识是不断发展的，永无止境，是随着科学技术的发展而不断前进的。 在人类的早期，生产力水平低下，科学技术极不发达，因此对宇宙的认识十分幼稚， 但充满着想象。世界上的各文明古国都有关于天地起源和结构的种种传说。各民族都把自己 生活的地方当作天地的中央，并各自独立地产生了关于宇宙结构的地心学说。 随着近代科学的进步，人类对宇宙的认识有了转变。16 世纪中叶，波兰天文学家哥白 尼提出“日心说”，创立了日心宇宙体系，伽利略发明了天文望远镜，他的观察和发现支持 了日心说。17~18 世纪，牛顿提出了万有引力定律和牛顿三定律，创立了天体力学，以力学 方法研究宇宙学。20 世纪初德国物理学家爱因斯坦发表了“广义相对论”，并率先运用这 一理论考察了宇宙整体的运动特征和可能的演化方式，从理论上开创了现代宇宙学。 同时人类的视野逐步扩展到越来越遥远的太空深处，20 世纪初美国天文学家证实太阳
也不在银河系的中心，而是比较靠近银河系的边蜂。到了0世纪0年代，美国天文学家哈 勃进一步证明了银河系只是宇宙间无数星系中的普通一员。 现代学宙学的发展很大程度上得益于深测手段的提高。特别是人类文明进入空闻时代 以来，科学技术允其是航天技术的快速发展，带米了新的观测技术和手段， 天文观测经历了三次变革。第一次是从肉眼观测发展到光学望远镜的观测，意大利料 学家如利略于1？赋纪初发明了天文望远镜。第二次是从可见光扩展到其他电题波段的天文 观测，它以0世纪30年代开创的射电天文学为起点。第三次是从地面观测，进入到人造卫 星和字害飞船的空间天文观测，以及对太阳系天体进行实地或近距考察，以20世纪50年代 航天时代的来临为标志。正是这三大变革，以及与其他学科交融渗透的结果，逐步揭示着宇 宙之速
9 也不在银河系的中心，而是比较靠近银河系的边缘。到了 20 世纪 20 年代，美国天文学家哈 勃进一步证明了银河系只是宇宙间无数星系中的普通一员。 现代宇宙学的发展很大程度上得益于探测手段的提高。特别是人类文明进入空间时代 以来，科学技术尤其是航天技术的快速发展，带来了新的观测技术和手段， 天文观测经历了三次变革。第一次是从肉眼观测发展到光学望远镜的观测，意大利科 学家伽利略于 17 世纪初发明了天文望远镜。第二次是从可见光扩展到其他电磁波段的天文 观测，它以 20 世纪 30 年代开创的射电天文学为起点。第三次是从地面观测，进入到人造卫 星和宇宙飞船的空间天文观测，以及对太阳系天体进行实地或近距考察，以 20 世纪 50 年代 航天时代的来临为标志。正是这三大变革，以及与其他学科交融渗透的结果，逐步揭示着宇 宙之谜