宇宙中重元素核合成
【摘要】宇宙中的重元素。
【关键词】AGB星;热脉冲;第三次挖掘;核合成模型
重元素是指比铁族元素更重的元素（原子质量数A>60）。由于铁族核素间强的库仑斥力,比之更重的核素已经不能再通过核聚变来产生，只能通过中子俘获产生。中子俘获有两种过程：快中子俘获过程(r-过程，r即rapid)和慢中子俘获过程(s-过程，s表示slow),它们分别对应于不同的物理环境: r-过程主要发生在爆炸的天体物理环境中, 如超新星爆发;s-过程发生在恒星内部宁静的He燃烧壳层, 对应于红巨星阶段。在r-过程和s-过程中, 种子核俘获中子形成重元素。种子核主要是56Fe及其它铁族元素, 如Co、Ni等。
假定恒星内部有中子源, 即存在放出自由中子的核反应13C(α,n)16O或22Ne(α,n)25Mg, 使自由中子能维持一定的数密度,则这些中子的热运动将导致中子俘获过程的发生。设原子核(Z,A)稳定(不发生衰变), 则中子俘获过程为: (Z,A )+n →(Z,A+1)+
若(Z,A+1)也稳定, 则继续俘获中子:
(Z,A+1)+n →(Z,A+2)+
若(Z,A+2)不稳定,则有两种可能：一是进行β-衰变,平均寿命为; 二是继续吸收中子, 中子俘获的特征时标为, 二者的分支比为/, 其中=n ,为靶核的中子俘获截面,为中子热运动速度,为热中子的麦克斯维尔平均速率,n为中子数密度,～10/nyr。若τ>τ ，则继续俘获中子；而当τ～τ 时，将有一部分（Z，A+2）核进行β衰变，一部分继续俘获中子。
１．无分叉的慢中子俘获过程
从核素图[3]可见,β稳定谷附近, τ在1m～10yr之间。若nn～107-108ncm-3, 则τ～10-102yr。经典s-过程中假定τ<<τ, 即除了一些寿命非常长的核素外，β衰变总是发生在中子俘获之前，这时不稳定核(Z,A+2)将进行β衰变:
(Z,A+2)→ (Z+1,A+2)+e-+
由于这个过程的时标极短, 可直接认为吸收中子的反应为：
(Z,A+1)+n→ (Z+1,A+2)+ e-+
一般情况下，(Z+1,A+2)稳定, 继续俘获中子。这样, 沿β稳定谷，s-过程的
高中地理--《宇宙中的地球》测试题（含答案） 一、单选题 台湾省回归祖国,实现祖国的和平统一是海峡两岸人民的共同愿望。读小题,并根据你所掌握有关台湾省的知识,完成下面小题。 1．图中能正确反映台湾岛年太阳辐射量（单位：4185J／cm2）和某月气温（单位：℃）的分别是（） A．①、③B．①、④C．②、③D．②、④ 2．台湾森林资源丰富,有热带森林、亚热带森林、温带森林等类型,是由于（） A．台湾岛从北向南兼跨北温带和热带B．台湾岛气候类型多样 C．台湾山脉地处低纬且海拔较高D．台湾岛地形复杂 在交通的十字路口处,我们经常见到如下图所示的交通信号灯（以太阳能为能源）。据此完成下列各题。 3．有人注意到在一周白天中,同一交通信号灯的亮度会出现变化,你认为影响的因素主要是（） A．海拔B．阴晴状况C．电网供电D．交通流量
4．下列哪一城市大量设置这种交通信号灯效果会更好（） A．长沙B．重庆C．拉萨D．海口 在德国和日本,随处可见厂房和大楼屋顶的黑色“硅极”,这就是太阳能屋顶。风和日丽的白天,“屋顶”将太阳能转化为电能,把富余的电能送入电网。我国有关专家指出：上海没有油田和煤矿,但有两亿平方米的屋顶,不能辜负了屋顶上这片免费的阳光。回答下列小题。5．上海的年平均太阳辐射量高于德国和日本,是因为（） A．地势高,空气稀薄B．地面裸露,比热容大 C．纬度偏低,晴天较多D．河湖纵横,太阳有效辐射强 6．上海积极推广“太阳能屋顶计划”是因为（） A．上海人口稠密,经济发达,能源蕴藏量大B．上海是我国太阳能资源最丰富的地区 C．太阳能资源清洁,可再生,能量集中D．常规能源短缺,能源需求量大 7．下图反映太阳系八大行星的运动特性是（） A．共面性、近圆性B．共面性、同向性 C．同向性、近圆性D．近圆性、周期性 读下图完成下面小题。 8．图中反映的地理现象,主要由外力作用形成的是（） A．A B．B C．C D．D 9．看上题中的D图,组成该山体的物质主要来自于（） A．地表B．地壳C．上地幔D．下地幔
断膨胀吗？宇宙真的是由一次热大爆炸中形成的吗？如果真的是，那么大爆炸之前的所谓 数学奇点是什么东西？它是怎么形成的？大爆炸前一秒钟的激发机制又是什么？有证据表 明，在最初的时刻，宇宙经历了又一次的巨大爆炸，称为膨胀，这样宇宙中的最大星体就 起源于亚原子量子态的绒毛微细结构。这一膨胀的根本物理原因是个谜。 项目是利用美国新墨西哥州的 ApachePoint 观测站 2.5 米的天体望远镜来观测可见宇宙的 实验。该项目完成对整个天空四分之一的系统测绘任务后，产生详细的图像，确定一亿个 以上的天体的位置和绝对亮度，将在某种程度上阐明膨胀之谜。该实验还将测量距 像。最后，使我们前所未有地了解到可见宇宙边缘的物质分布情况。这会提供质量密度中 表现为不同形式的一种力，那么大爆炸时期温度极高、密度极大的宇宙中，重力、强力、 粒子和反粒子之间就没有什么区别了，爱因斯坦的物质和时空理论是以更普通的水准点为 基础，因此无法解释宇宙初始时炙热的弹丸之地是如何膨胀成今天我们看到的景象的，我 、现代宇宙学中的几个问题 在所有科学学科中，宇宙学是最吸引公众的学科之一。康德说过： 有两种事物，我 们愈是沉思， 愈感到它们的崇高和神圣， 愈是增加虔诚与信仰， 这就是头上的天空和心中的 道德律。”古代天文学，以天体测量为主，主要研究天体在空间的位置及其运动；至牛顿时 代，牛顿创立牛顿力学， 使天文学出现了一个新的分支 -- 天体力学， 这是天文学发展历史上 的一个巨大飞跃； 以爱因斯坦提出广义相对论为标志， 天体物理学自此诞生并一跃成为天文 学研究的主流…。 现代宇宙学从整体上研究大尺度的时空性质, 物质运动的规律。 它是当代 天文学中最活跃的前沿阵地之一。 现代宇宙学的最大特征是必须尊重观测到的客观事实， 须能在理论物理学的基础上给予科学的说明。 它涉及到恒星的起源和演化， 星系的起源和演 化，元素的起源和演化等多方面的基础理论问题。 1、量子引力如何帮助解释宇宙起源？ 现代物理学的两大理论是标准模型和广义相对论．前者利用量子力学来描述亚原子 粒子以及它们所服从的作用力，而后者是有关引力的理论．很久以来，物理学家希望合二 为一，得到一种“万物至理” -- 即量子引力论，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何 随着大爆炸自然地诞生的．实现这种融合的首要候选理论是超弦理论，或者叫 M 理论--这 是其名称的最新"升级版”， M 代表“魔法” (magic)、"神秘” (mystery 或“所有理论之母” (mother of all theories).宇宙真的是在不 Sloan 数字寻天 100 万 多个最近星系的距离，通过一个比我们到目前探索大 100 倍的体积，给出宇宙一个三维图 原始波动情况，膨胀的结果应该是这样。如果自然界的 4 种力量事实上是在几百万度以下
最新地理精品教学资料 2019.4 1.1《宇宙中的地球》测试题 一、选择题 1．图1“天体系统层次示意图”中，各序号所代表的含义正确的是（） 图1 A．①地月系 B．②银河系 C．③太阳系 D．④河外星系 解析:考核正确认识天体系统的级别，答案选C 2．目前人类可以观察到的最高级别天体系统是（） A．总星系B．银河系C．太阳系D．地月系 解析:考核天体系统级别的高低，答案选A 3．下列天体系统中，最低的一级是：（） A．总星系 B．太阳系 C．河外星系D．银河系 解析: 考核天体系统级别的高低，答案选B 我国首个火星探测器“萤火一号”将于今年11月上旬搭乘俄罗斯运载火箭发射升空。回答第4、5题。 4．入轨后的“萤火一号”火星探测器将（） A．到达河外星系B．始终在地月系 C．到达银河系D．始终在太阳系 5．火星与地球（） A．表面温度相同 B．公转方向相反 C．同属类地行星 D．都有液态水存在 解析:利用火星探测器“萤火一号”的案例，对太阳系的范围进行考察，并考核太阳系的八大行星按结构特征如何进行分类。答案第四题选D; 答案第五题选C 地球是我们的家园，月球围绕地球旋转，地球在离太阳很近的第三条轨道上运行。据此完成5～6题。（2010春季） 5．资料中涉及到的天体系统层次有（） A．一个B．两个 C．三 个D．四个 6．地球是太阳系中一颗特殊的行星，主要体现在其（） A．是八大行星中体积最大的行星 B．是八大行星中质量最小的行星 C．既有自转运动，又有公转运动 D．是太阳系中唯一存在生命的行星
解析:考核天体系统的层次及地球是太阳系中一颗特殊的行星,其特殊性表现的方面．答案第5题选B; 答案第6题选D 7．地球作为太阳系一颗特殊的行星，主要表现在（） A．是八大行星中质量最大的行星 B．具有适宜生命生存的温度、大气和水等条件 C．既有自转运动，又有公转运动 D．是太阳系中体积最小的行星 解析:考核地球上有生命存在的条件,答案选B 我国将发射火星探测器──“萤火一号”，寻找火星生命的迹象是其任务之一。据下表回答第8题。 ）A．有相近距日距离和自转周期 B．有适合生物呼吸的相同大气成分 C．有相近体积和质量 D．有岩石、土壤和大量的液态水 解析:考核学生阅读资料提取有用信息的能力．根据资料,火星与地球的结构特征中相近的是距太阳的远近、表面平均温度和自转周期,答案选A 综合题： 读下图，回答下列问题。
粒子和宇宙教案新人教版选修3-5 粒子和宇宙 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史 2．初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一 （二）过程与方法 1．感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法 2．能够突破传统思维重新认识客观物质世界 （三）情感、态度与价值观 1．让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。 2．培养学生的科学探索精神。 ★教学重点 了解构成物质的粒子和宇宙演化过程 ★教学难点 各种微观粒子模型的理解 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 1．Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等。 2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。★课时安排1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 教师：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有启发性的问题。宇宙学中大爆炸论的基本观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的基本粒子。问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？ 学生：构成物体的最小微粒为“原子”（不可再分）。 点评：从宇宙的起源角度去引起对物质构的粒子的了解，激发学生的兴趣，积极回答。教师：其实直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。20世纪初人们发现了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。问题：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？ 学生回忆并回答：现在我们认为原子是核式结构，说明原子可再分，原子核由质子与中子构成。点评：引起学生回忆旧知识并巩固知识。 （二）进行新课 1．“基本”粒子“不” 基本
浅谈宇宙大爆炸理论 机械12-1 121014122 孙静 我们从哪里来？宇宙是什么样的？这自有人类以来的永恒疑问。从西方的海龟驮大陆，到中国的天圆地方，诞生了远古的神话和宗教。十七世纪，开普勒、胡克等人继续为太阳系勾勒大概的轮廓。最终伟大的牛顿建立了完美的经典力学大厦。那时人们确信宇宙间所有的规律都已发现殆尽，所有星系的运动都可纳入牛顿力学的体系中。这一时期人们相信宇宙是无限广大和永恒的存在，也许这使人有某种安全感。但是用牛顿力学解释宇宙有个致命的疑问，如果万有引力是正确的，为什么星系不会因为万有引力聚拢到一起？无论宇宙有没有一个中心，只要时间足够长，星系总会慢慢靠拢，最后碰撞、毁灭。这给现代天文学提出了挑战，但是即使是当时最具有革命精神的人，也无法想象今后的颠覆性的发现。 大爆炸理论（Big Bang）是天体物理学关于宇宙起源的理论。根据大爆炸理论，宇宙是在大约140亿年前由一个密度极大且温度极高的状态演变而来的。本理论产生于观测到的哈勃定律下星系远离的速度，同时根据广义相对论的弗里德曼模型，宇宙空间可能膨胀。延伸到过去，这些观测结果显示宇宙是从一个起始状态膨胀而来。在这个起始状态中，宇宙的物质和能量的温度和密度极高。至于在此之前发生了什么，广义相对论认为有一个引力奇点，但物理学家对此意见并不统一。 “大爆炸宇宙论”认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。[1] 1927年，比利时天主教神父勒梅特（Georges Lema?tre）首次提出了宇宙大爆炸假说。1929年，美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。 现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。该理论的创始人之一是伽莫夫。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论，认为宇宙由大约200亿年前发生的一次大爆炸形成。 大爆炸一词在狭义上是指宇宙形成最初一段时间所经历的剧烈变化，这段时间通过计算大概在距今137亿（1.37 ×10^10）年前；但在广义上指当今流行的揭示宇宙起源和膨胀的理论。这一理论的直接推论是我们今天所处的宇宙同昨天或者明天的宇宙不同。根据这一理论，乔治·伽莫夫在1948年预测了宇宙微波背景辐射的存在。1960年代，这一辐射被探测到，有力地支持了大爆炸理论，从而否定了另一个比较流行的稳恒态宇宙理论。 大爆炸理论是通过实验观测和理论推导发展的。 1910年代，维斯特·斯里弗尔（Vesto Slipher）和卡尔·韦海姆·怀兹（Carl Wilhelm Wirtz）证实了大多数旋涡星系正在退离地球，不过他们并没有因此联想到这对宇宙学意味着什么，也不认为发现的星云其实是银河系外的其他星系。同时在理论上，爱因斯坦的广义相对论成功建立并推出没有稳定态宇宙。通过度量张量描述的宇宙不是膨胀就是收缩，爱因斯坦认为他自己解错了，并加入了一个宇宙学常数来进行改正。第一个不
天外有天 ——现代宇宙学的兴起与发展王远谋101170067 匡亚明学院（大气科学学院基地班）
20世纪的天文学，天体物理学是其主流。最引人瞩目的成就是诞生了将整个宇宙作为研究对象的现代宇宙学。以爱因斯坦的相对论为理论基础，以大尺度的天文观测，特别是河外星系的普通红移和宇宙背景辐射为事实依据，宇宙学展示了宇宙整体的物理特征，将人类对宇宙的探索提升到了一个新的高度。本文就现代宇宙学的几大重要成果——宇宙的诞生（宇宙大爆炸理论的提出），宇宙的年龄（哈勃定律的提出），以及暗物质，暗能量的提出叙述现代宇宙学的兴起与发展。 关键词：宇宙年龄；大爆炸理论；宇宙膨胀；哈勃定律；暗物质，暗能量
在近代自然科学产生以前，传统的观点（亚里士多德）认为，宇宙是一个有边有界的的世界，宇宙的最外层是由恒星天构成，恒星天是宇宙的边界。 在牛顿的无限无边的宇宙图景中，宇宙是一个三维的欧几里得空间，在任何一个方向均可无限延展下去。在这个无限大的“箱子”中，布满了无限多的天体，这些天体在万有引力作用下按牛顿定律运动。然而，这种宇宙图景在解释经验事实上遇到了困难，出现了“引力佯谬”“光度佯谬”等。 “光度佯谬”由奥尔柏斯在1826年提出，表达如下。 按照牛顿的宇宙图景可以作以下推论： 1.在无限的空间中，充满了无限多的星体。 2.每颗星星虽然有生有灭，但从整体上看，可以认为宇宙的物质密度保持常数。 3.时间是无限的，从整体上讲，星体可以无限期存在。 4.无限远处星体的光，总可以通过无限长的时间传到地面。 5.在地面上，黑夜将像白天一样光亮。 这显然是荒谬的。 1.哈勃定律 1929年，哈勃发表了《河外星系距离与视向速度的关系》一文，提出了闻名于世的“哈勃定律”，给出了简明的哈勃公式—— 河外星系离我们越远，它逃离的速度也越快，且二者成正比关系。 这表示我们所在的宇宙是在不断地向外膨胀，这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀。因此，在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。 早在1912年，施里弗(Slipher)就得到了“星云”的光谱，结果表明许多光谱都具有多普勒(Doppler)红移，表明这些“星云”在朝远离我们的方向运动。随后人们知道，这些“星云”实际上是类似银河系一样的星系。1929年哈勃(Edwin Hubble)对河外星系的视向速度与距离的关系进行了研究。当时只有46个河外星系的视向速度可以利用，而其中仅有24个有推算出的距离，哈勃得出了视向速度与距离之间大致的线性正比关系。现代精确观测已证实这种线性正比关系 v d H 其中v为退行速度，以千米／秒为单位，d为星系距离，以百万秒差距为单位, H为比 例常数，称为哈勃常数,这就是著名的哈勃定律。 哈勃定律有着广泛的应用，它是测量遥远星系距离的唯一有效方法。只要测出星系谱线的红移，再换算出退行速度，便可由哈勃定律算出该星系的距离。哈勃定律中的速度和距离不是直接可以观测的量。直接观测量是红移和视星等。因此，真正来自观测、没有掺进任何假设的是红移-视星等关系。在此基础上再加上一些假设，才可得到距离-速度关系。 哈勃这一发现的意义真是无可估量，使人类对于宇宙的认识产生了飞跃的、质的提高，他因而也被人们尊称为“星海将军”、“宇宙边疆开拓者”、“星系天文学之父”。可以说，没有哈勃一系列的开创性工作，就不会有后来的“大爆炸”学说。
现代天文学及空间技术展望 在具体的了解天文学之前，对气的了解只限于世界各民族都有自己的神话传说，内容不一，但几乎都有“开天辟地”或“创世”的故事。说来并不奇怪，只有在开天辟地之后，才能演出一幕幕“女娲补天”、“嫦娥奔月”、“夸父逐日”的戏剧来。“天地”、“世界”都是通俗的说法，，其实指的就是“宇宙”。《淮南子，齐俗训》说：“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇”。就是说，“宇”表示空间，“宙”表示时间，而“宇宙”既表示空间和时间，又是自然界万物的总称。任何客观存在的具体物质都有自己的结构，都在运动和变化；同样，“宇宙”这个客观存在也应该有结构，也要不断地演化。结构就是形态和组成，演化通俗地讲就是指生长老死。研究宇宙结构和演化的科学叫宇宙学。在外国，对宇宙结构也有各种各样的说法和理论。古代巴比伦人认为，大地犹如拱起的乌龟，天空乃是半球形的穹庐。古代印度人认为，大地驮在象背上，大象站在龟身上，海龟浮在海洋上。古希腊对于宇宙结构有不同的学说，有人认为地球是一个浮在水面的扁盘；有人认为地球是一个球，居于世界的中央，这大概是“地球中心说”的雏形；也有人认为，地球绕轴旋转分昼夜，绕日旋转成周岁，这大概可算是“太阳中心说”的前驱了。”制造科学根据。 天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的. 在宇宙结构问题上带革命性的学说，是十六世纪波兰天文学家哥白尼提出的“太阳中心说”。它认为，太阳是宇宙的中心，地球和水星、金星、火星、木星、土星等绕太阳旋转天穹的视运动只不过是地球自旋的反映而已。这个学说冲破了教会的重重阻力，打破了中世纪黑暗的沉闷空气，把科学从僧侣统治下解放出来，功绩是伟大的。它推翻了日动地静的说法，在太阳系范围内，符合实际情况。但是，它认为太阳是宇宙的中心，这显然是不正确的。在哥白尼身后，布鲁诺；伽利略等人把哥白尼的学说朝前发展，认为宇宙是无限的；天上无数个星星就是无数个世界，所以太阳并不是宇宙的中心。对无限的宇宙来讲，根本无所谓中心，或者说，处处是中心. 哥白尼的学说第一次把宇宙学放在科学的基础上。其后，开普勒根据他的老师第谷的大量观测资料，总结出行星运动的三大定律；特别是牛顿发现了万有引力定律和总结出动力学三大定律后，经典的现代宇宙学形成了。从二十世纪爱恩斯坦的广义相对论到二十一世纪霍金的黑洞理论学说，现代天文学对宇宙的起源有了新的理解和定义。 进入新世纪以后我国的航天事业发展越来越快，神州飞船不断发射，在中国的载人航天“三步走”计划中，中国最终要建设的是一个基本型空间站，它的规模不会超过现有的“和平号”或国际空间站。基本型空间站大致包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其他舱，总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守，能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。具备了20吨以上运载能力的火箭，才有资格发射核心舱。为此，我国在海南文昌新建继酒泉、太原、西昌之后的第四个航天发射场，主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。同时，我国还在天津新建总装场。 在最近我国神州八号成功发射，“神八”升空，神舟八号无人飞行器，是中国“神舟”系列飞船的第八个，也是中国神舟系列飞船进入批量生产的代表。神八已于2011年11月1日5时58分10秒由改进型“长征二号”F遥八火箭顺利发射升空。升空后，“神八”将与此前发射的“天宫一号”实现交会对接，并和此后的神舟九号、十号一起组成中国首个空间实验室。2011年11月16日18时30分，神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功分离，返回舱已于11月17日19时许返回地面，标志着中国人有了自己独立研发的空间站。此举不仅意味着中国的技术与产业链已经延伸到当今世界的科技高端，同时也标志着中国的市场能量与潜在机会又有了新的拓展，中国不仅有条件在高科技市场中占有一席之地，还将在更广泛的市场上获得更多话语权。中国的空间活动,运载火箭和卫星。我国50年代末开始发展空间技术，建立了一些实验室并开展基础研究。1965年我国开始搞人造卫星，第一颗人造卫星于1970年发射成功。其重量为173公斤，
1.1宇宙中的地球 姓名班级座号总分 【基础达标】 一、单项选择题 1．宇宙中的基本天体是（） A．恒星、星云 B．恒星、行星 C．星云、行星 D．行星、卫星 2．地球在太阳系中是一颗既普通又特殊的行星，其特殊性主要是指（）A．地球上有高级生命的存在 B．地球上有大气 C．地球上有适宜的温度 D．地球的运动特征与其他行星不同 3．天体系统的层次，由小到大排列顺序正确的是（） A．太阳系→银河系→地月系→总星系 B．银河系→河外星系→太阳系→总星系 C．地月系→银河系→总星系→河外星系 D．地月系→太阳系→银河系→总星系 4．下列物质属于天体的是（） A．北斗七星B．河外星系C．空中飞行的飞机D．彗星和流星体 5．下列事物或事物的组合属于天体系统的是（） ①宇宙中的基本天体—恒星和星云②宇宙中级别最高和最低的天体体系—总星系和地月系③相互吸引的两颗恒星或两颗行星④沿同一轨道运行的流星群或小行星带⑤大熊座、小熊座和狮子座⑥相互吸引且相互绕转的大小天体 A．②⑥B．③⑥C．②④⑥D．②③⑤ 6．下列与地球上存在生物无关的条件是（） A．日地距离适中 B．地球的体积、质量适中 C．地球自转方向适宜 D．地球上昼夜交替周期不长 7． 1998年，在地球上的很多地方，人们可以观察到美丽的狮子座流星雨。下列有关狮子座流星雨的成因，正确的是（） A．狮子座的星星纷纷坠落而划过天空 B．狮子座的流星如同下雨般密集 C．狮子座的星星进入地球大气层燃烧所致 D．是流星群闯入地球大气层燃烧，地面上观测的辐射方位在狮子座方 8． 2003年4月，太阳系中出现难得一见的“五星连珠”现象，这“五星”是指（）A．地球、水星、金星、火星、天王星 B．木星、土星、金星、海王星、冥王星 C．水星、金星、地球、木星、天王星 D．金星、木星、水星、火星、土星 9． 2004年1月，美国“勇气号”探测器成功地在太阳系某大行星表面登陆，并开始了对该行
学院：数学学院学号：20120510293 姓名：陈椿文 简述大爆炸宇宙学所描述的宇宙演化过程大爆炸理论（Big Bang）又称大爆炸宇宙学，是当代关于宇宙起源的理论。也是现代宇宙学中最有影响的一种学说。与其他宇宙模型理论相比，大爆炸宇宙学更能说明一些观测事实。其主要观点是，认为我们的宇宙曾经有过一段从热到冷的演化过程。宇宙并非静止的，而是在不断地膨胀，物质密度从密到稀，就如同一次巨大的爆炸一样。 1927年，比利时天文学家乔治〃勒梅特首次提出了“大爆炸”的概念，认为宇宙开始于一个极小的原始“超原子”（现称为“原始火球”）的灾变性爆炸。1948年，美籍俄裔天体物理学家乔治〃伽莫夫将广义相对论引入到宇宙理论中，提出了宇宙起源的大爆炸模型，其理论出发点是埃德温〃哈勃发现的星系退行速度与距离的关系。既然各星系目前正在彼此退离，那么它们过去必然是彼此互相靠近的。照此追溯下去，大约150亿年（近年来修正为137亿年）前的某一时刻，一个密度极大、温度为10（32次方）K、尺度为10（负36次方）的“原始火球”爆炸，这个无限小点称为“奇点”。从这里诞生了时间和空间、质量和能量，于是宇宙从“无”中诞生。而爆发之“前”，时间和空间毫无意义，因为时间和空间是从奇点开始的。在10（负34次方）秒的极短时间内，宇宙膨胀了10（100次方）倍。极大热能的一部分转化为物质和反物质，包括夸克、反夸克、电子、反电子等基本粒子。物质和反物质碰撞而湮灭并放出光。由于物质远远多于反物质，在10（负5次方）秒后，剩余的物质随着膨胀减速和温度下降，夸克凝聚成中子和质子，进而形成氢核与氦核。此后的30万年间，温度继续下降至5000～4000K，原子核捕捉到曾经无序飞散的电子，构成原子。宇宙变得不透明，进入黑暗时代，这样持续了大约9亿年。此时的宇宙大体上是均匀的，但也存在大约10万分之一的不均匀度。这导致物质凝聚，形成恒星，聚集成星系，星系集结成星系团，更进而聚合成超星系团以及介于其间的超级空洞。现在我们能够通过各种手段观测到的距离100多亿光年宇宙深处的天体，就是宇宙大爆炸后形成的原始天体。 大爆炸学说能较好地解释一些观测事实，也显示了一定的生命力，并且成为目前关于宇宙形成、演化的主流学说。因而取代了另一个比较流行的稳恒态宇宙理论。
现代科技成就 20世纪中后期5大科学成就30年代以来，物质基本结构、规范场、宇宙大爆炸、遗传物质分子双螺旋结构、大地构造板块学说以及信息论、控制论、系统论等理论的创建，使人类的视野进一步拓展到更为宇观、宏观和微观的领域，成为人类文明进步的巨大推动力。1、物质的基本结构从远古时代开始，人们就在探讨物质是由什么组成的，有没有公共的基本单元。直到19世纪末，人们都认为这种共同的基元就是原子。1911年，卢瑟福发现原子内部有一个核；1913年，玻尔指出放射性变化发生在原子核内部，于是研究原子核的组成、变化规律以及内部结合力的核物理学应运而生。1932年，查德威克发现了中子。从此，人们认识到各种原子都是由电子、质子和中子组成的，于是把这三种粒子和光子称为基本粒子。但是，基本粒子并不“基本”。一方面，正电子、中微子、介子等新的基本粒子相继发现；另一方面，基本粒子还有其内部结构。60年代以来，出现了基本粒子结构的“夸克模型”、“层子模型”等，使40年代末诞生的一门新的独立学科——基本粒子物理学（又称高能物理学）至今方兴未艾，成果累累。2、宇宙大爆炸理论现代宇宙学的研究发端于爱因斯坦。他在1915年创立广义相对论后，用它来考察宇宙的结构问题，于1917年提出有限无边的宇宙模型。1922年，弗里德曼提出的非静态宇宙模型，认为宇宙是可能膨胀的。1929年，哈勃确定了星系红移（即退行速度）和距离之间的线性关系，证实了宇宙膨胀理论。1932年，勒梅特提出了宇宙爆炸说。1948年，伽莫夫把核物理学的知识同宇宙膨胀理论结合起来，发展了大爆炸理论，并用它来说明化学元素的起源。这一宇宙大爆炸理论在1965年发现的宇宙背景辐射现象和1998年哈勃望远镜探测到距地球120亿光年之遥的星系中得到了有力的支持。3、DNA分子双螺旋模型1953年4月25日，英国《自然》杂志刊登了25岁的沃森和37岁的克里克合作研究的成果——DNA双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被誉为20世纪生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。DNA是遗传基因的物质载体——脱氧核糖核酸的英文简称。1915至1928年间，摩尔根通过果蝇实验，证明了坐落在细胞核内染色体上的基因决定着生物性状，从而创立了基因理论。染色体是由蛋白质和DNA组成的。过去生物学界一直认为蛋白质是遗传信息的载体，直到1944年埃弗里等人通过实验才证明了遗传载体不是蛋白质，而是DNA。1953年DNA分子结构双螺旋模型的建立是打开遗传之谜的关键。60年代尼伦柏格等人破译了遗传密码，证明地球上所有生物的遗传密码都是相同的——DNA的4种核苷酸碱基的序列代表了基因的遗传信息，决定着蛋白质的20种氨基酸的组成和排列顺序。作为基因载体的DNA是生命的后台指挥者，生命的一切性状通过受DNA决定的蛋白质来表现。4、大地板块构造学说1912年，魏格纳提出大陆漂移说，认为在地质历史上的古生代，全球只有一块巨大陆地，周围是一片大洋；中生代以来，这块古陆开始分裂、漂移，逐渐成为现在的几个大陆和无数岛屿，原来
【2017年高考题】 （2017?新课标Ⅱ卷）汽车轮胎性能测试需在不同路面上进行。芬兰伊瓦洛（位置见图2）吸引了多家轮胎企业在此建设轮胎测试场，最佳测试期为每年11月至次年4月。据此完成4—5题。 图2 4．推测该地轮胎测试场供轮胎测试的路面是 A．冰雪路面B．湿滑路面 C．松软路面D．干燥路面 5．在最佳测试期内，该地轮胎测试场 A．每天太阳从东南方升起B．有些日子只能夜间进行测试 C．经常遭受东方寒潮侵袭D．白昼时长最大差值小于12时 【答案】4．A 5．B 考点：区域不同时期的天气状况、太阳直射点移动及昼夜长短、日出方位。 【点睛】解答此题的关键是明确最佳测试期内，太阳直射点的位置，每年11月至次年4月，太阳直射点先向南回归线移动，后由南回归线向北移动，一直移动到赤道以北的北半球，由此可知该地在此
过程中的昼夜长短及日出方位的变化，进而可以顺利获取正确答案。 （2017?新课标Ⅲ卷）某日，小明在互联网上看到世界各地好友当天发来的信息： 甲：温暖的海风夹着即将到来的夏天的味道扑面而来。 乙：冬季临近，金黄的落叶铺满了一地。 丙：又一次入秋失败了，这还是我四季分明的家乡吗？ 丁：又是黑夜漫长的季节，向北望去，小城上空的极光如彩色帷幕般挂在夜空。 据此完成10~11题。 10．以上四人所在地从北到南的排列顺序是 A．甲乙丙丁B．丁乙丙甲C．丁丙甲乙D．甲丙乙丁11．当天可能是 A．4月28日B．6月28日 C．9月2日D．11月2日 【答案】10．B 11．D 11．由上题判断，丁地出现极夜现象，且位于北半球，说明太阳直射点位于南半球，结合选项，4月28日、6月28日和9月2日太阳直射点都是位于北半球，故选D。 考点：地球运动的地理意义、四季变化规律。 【点睛】该题难度较大，关键是找到突破口，根据丁地“又是黑夜漫长的季节、小城上空的极光如彩 色帷幕般挂在夜空”，可以判断丁地位于北半球的高纬度地区，该日为北半球的冬半年，然后在以丁 地的纬度为参照，依此判断其他三地的纬度位置。！网 （2017?天津卷）我国A市某中学（图5所示）的旗杆影子在北京时间14:08为一天中最短。冬至前后，师生们能在学校升国旗时（北京时间10:00）看到日出。结合图文材料，回答6—7题。
第十九章原子核 第八节粒子和宇宙 教学目标： （一）知识与技能 1、了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史。 2、初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一。 （二）过程与方法 1、感知人类探究宇宙奥秘的过程和方法。 2、能够突破传统思维重新认识客观物质世界。 （三）情感、态度与价值观 1、让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。 2、培养学生的科学探索精神。 教学重点： 了解构成物质的粒子和宇宙演化过程。 教学难点： 各种微观粒子模型的理解。 教学方法： 教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具： Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体、多媒体教学设备。 教学过程： （一）引入新课 教师讲述：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有启发性的问题。宇宙学中大爆炸论的基本观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的基本粒子。 问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？ 学生回答：构成物体的最小微粒为“原子”。 教师讲述：其实直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。20世纪初人们发现了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。 问题：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？ 学生回忆并回答：现在我们认为原子是核式结构，说明原子可再分，原子核由质子与中子构成。 （二）新课教学 1、“基本粒子”不基本 教师讲述：1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再
分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。那么随着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子呢？ 学生活动：学生阅读教材，思考，讨论。 2、发现新粒子 教师：20世纪30年代以来，人们在对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子。要求学生阅读教材“发现新粒子”部分并思考下面的问题： （1）从宇宙线中发现了哪些粒子？这些粒子有什么特点？ （2）通过科学核物理实验又发现了哪些粒子？ （3）什么是反粒子？ （4）现在可以将粒子分为哪几类？ 学生活动：阅读教材，思考，讨论，回答问题： （1）1932年发现正电子；1937年发现μ子；1947年发现K 介子与π介子 （2）实验中发现了许多反粒子，现在发现的粒子多达400多种。 （3）许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及其他一些物理性质相反的粒子，叫做反粒子。 （4）按粒子与各种相互作用的关系，可分为三大类：强子、轻子和媒介子。 师生共同总结并举例： 强子：是参与强相互作用的粒子。如质子、中子… 轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。如电子、电子中微子… 媒介子：传递各种相互作用的粒子。如光子、胶子… 3、夸克模型 教师指导学生阅读教材“夸克模型”部分并思考问题：上述粒子是不是最小单位，有没有内部结构呢？现代科学认为夸克有哪几种？有什么特征？ 学生活动：阅读教材，回答问题：1964年提出夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克（quark ）。夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受。现代科学认为夸克有：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。它们带的电荷为元电荷的3 2+或31-倍每种夸克都有对应的反夸克。 教师提示：科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”。能否解放被禁闭的夸克，是物理学发展面临的一个重大课题。 夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的发展。 4、宇宙的演化、恒星的演化 教师讲述：前面我们提到要了解宇宙起源需了解物质的组成的粒子，这是因为在物理学中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。
精选作文:科幻说·宇宙大爆炸篇(700字)作文 我们生活的地球，在银河系这一庞大星系中是非常渺小的，这也启发者人类对宇宙的探索，随即一些谜题涌现出来。宇宙好比一座发电厂，有一定的负荷，如果超负荷运转，难免会有一场大爆炸。多年来，人们在不断的大胆猜测。1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个原始原子中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释。宇宙大爆炸所产生的威力是不可想象的，也不容我们想象，有这样一种假设：如果小行星脱离地心引力，而到了同地球同一轨道，运行速度远远超过了地球，那会不会对地球造成威胁呢？这种假设也不能完全被否定。宇宙的温度逐渐升高，宇宙是由一个极小的点爆炸而形成的，并处于不断膨胀中。这个爆炸的点是个密度超级大，体积超级小的点，一般人是难以想象的。如果宇宙真的发生爆炸，那我们全人类将如何躲避呢？霍金预言：宇宙会在2020年发生大爆炸，而人类只能移民，最好的去处就火星。我们这一代人，要勇于探索神秘的宇宙，敢于发现，大胆设想。通过近年来人们的努力，宇宙的神秘面纱一一被揭开，不久将会公诸于世。爆炸是一个什么概念？可不仅仅是爆炸，它的威力可比三四十万座核电站爆炸还恐怖，其危害可想而知。宇宙离我们不远了。初二:逍遥先森 篇一：科幻作文 我的小发明 2025年，我发现树木、水大量减少，垃圾却越来越多，“我们人类命苦呀!该增加的减少了，不该增加的却增加了!”我抱怨着，“怎样才能让水、树变多呢?”这个问题我想了三天三夜，终于发明出了“环境保卫队”。 首先由它们的头领——树苗复制机上场，我把5棵树苗放进它的肚子里，只听“轰隆隆”几声，5棵树苗变成了5000棵树苗，我开心极了，把4000棵树苗交给“植树机器人”，“植树机器人”带着许多树苗去了一座山，它4秒钟就挖了4000个坑，又用4分钟的时间把4000棵树都种完了。这时它拿出我给它的通迅器对三号说：“喂，三号，快来一号秃山。”“来了，来了!”这时三号已经站在种植机器人面前了，三号是一台生产水的机器，它给小树们用了“快速生长药水”让4000棵小树变成参天大树。“主人，主人，顺利完成任务!”种植机器人向我报告，“嗯，你先休息会儿吧!” “产水机”的工作还没完呢!它又去了黄河，把黄河的脏水排了出去，又把清水放进了黄河，哈哈!黄河变成了“清河”了! “扫地机器人”只要用30秒的时间就能打扫完一个城市，可是，人们每天都乱扔垃圾，我真担心把它累坏了。于是，我又发明了“机器克隆仪“，还配了一个表，这个表虽小，五脏俱全。晚上，所有的机器都会变小，缩进表里，让它们好好地休息。 “思思起床了!“我睁开眼，原来是妈妈在叫我，唉?我不是在未来世界吗?原来，这是一场梦呀!但我相信，只要
《现代宇宙学》思考题和习题精解 第1章 1.1 你喜欢宇宙学吗？为什么？ 1.2 你觉得公众对探索宇宙奥秘的兴趣越来越浓的原因是什么？ 1.3 A. 爱因斯坦指出：宇宙中最不可理解的事，是宇宙居然是可以理解的！ 1.4 宇宙是均匀的，这是很重要的一点，叫做宇宙学原理。 1.5 宇宙究竟是什么？古人的定义：“古往今来谓之宇，四方上下谓之宙。” 宇宙是天地万物的总称，是无限的空间和时间的统一，“宇”是空间的概念，是 无边无际的；“宙”是时间的概念，是无始无终的。 1.6 在中国古代，关于宇宙的结构，主要有三派学说，即盖天说、浑天说和 宣夜说，此外还有昕天论、穹天论、安天论等。 1. 7 西方古宇宙说种种古印度的宇宙说更为生动，他们把宇宙的天地解释 为“海中龟驮着大象，大象背着大陆，周围环绕大蛇”的“大象龟蛇”说。在西 方有古西方的宇宙鸟龟塔说。 1.8 1924年，美国天文学家哈勃（Edwin Powell Hubble，1889-1953）发现T 仙女座大星云中的造父变星，并根据其光度变化周期推算出“仙女座大星云远在 银河系之外，是尺度同银河系相当的巨大恒星系统”的结论。这一重大发现最终 结束了多年来关于这类旋涡状星云是近邻天体还是银河系外的“宇宙岛”的争论，将人类认识宇宙的范围从银河系扩展到众多星系组成的广阔世界，开启了研究浩 瀚宇宙的新航程。 第2章 2.1 .1 仅通过直接观察，你怎样辨别天空中的一个特定天体是不是行星？ 2.2 图2.1-4中的星星是顺时针旋转还是逆时针转动？ 2.3 描述一个你用眼睛能做的观察以否定下述理论：各行星附在一些透明球 壳上，这些球壳以复杂的方式旋转，但总是以地球为中心，行星就是这样绕地球 运行的（地心说）。 2.4我们怎么知道地球是圆的？ 答：认真研究教材。 2.5 开普勒喜欢哥白尼的理论中的那些地方，不喜欢哪些地方？ 答：认真研究教材。 2.6 哥白尼赞成毕达哥拉斯学派，认为宇宙是和谐的，可以用简单数学关系 表达宇宙规律的基本思想。可是在托勒密的地心说中，对环绕地球运动的太阳 和其他五颗行星的运动描述非常烦琐复杂、牵强。哥白尼发现如果把太阳 作为宇宙的中心，一切将变的简单、清晰。 第3章 3.1我们怎么知道地球和别的行星绕太阳公转？ 答：认真研究教材。 3.2 从哥白尼日心说的诞生过程看，宗教对科学的作用是推动还是阻碍？ 3.3 开普勒在第谷的观测数据的基础上，经过各种尝试，认识到了行星运动轨道不是圆而是椭圆，由此他提出了两个定律，分别是： ①椭圆定律，即每个行星的轨道是一个椭圆，太阳位于一个焦点上； ②等面积定律，即在行星与太阳间作一条直线，则此直线在行星运动时
《宇宙中的地球》测试题 一、单选题 2014年5月5日，据日本本州岛东部海域5日晚发生里氏6．1级地震。结合所学知识，回答1～2题。 1．地震时，位于地震附近海域船只中的人应感到 ( ) A．上下颠簸 B．左右摇晃 C．无感觉 D．先上下颠簸，再左右摇摆 解析：纵波可以通过液体传播，横波不能，故船上的人只能感受到上下颠簸，不会感受到左右摇晃。 答案：A 2．地震、海啸的发生，对下列哪一圈层影响最小 ( ) A．水圈B．大气圈 C．生物圈 D．岩石圈 解析：地震直接作用于岩石圈，并通过地震波影响水圈产生海啸，从而影响海洋生物及人类(生物圈)，对大气圈的影响最小。 答案: B 据报道，最近一名摄影师在北极拍摄到一道造型奇特的极光，很像一个巨大的“龙头”，如图1所示。据此回答3～4题。 图1 3.结合所学知识推断极光产生的原理是（） ①极光是地球周围的一种大规模放电的过程②地球磁场迫使来自太阳的带电粒子全部沿着磁场线集中到南北两极③当来自太阳的带电粒子进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光④只要有高能带电粒子就可以形成极光 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 解析：极光是地球周围的一种大规模放电的过程；地球磁场迫使来自太阳的带电粒子中一部分沿着磁场线集中到南北两极；当来自太阳的带电粒子进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光；极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。 答案：C 4.有关极光的表述正确的是（） A. 极光只是出现在地球上 B. 极光常见于高磁纬地区 C. 地球上随处可见美丽的极光 D. 阿拉斯加被称为“北极光首都” 解析：极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光；极光只能在地球的南北极被看见；由于地磁场的作用，这些高能粒子转向极区，所以极光常见于
在中国古代，关于宇宙的结构主要有三派学说，即盖天说、浑天说和宣夜说。盖天说认为大地是干坦的，天像一把伞覆盖着大地；浑天说认为天地具有蛋状结构，地在中心，天在周围；宣夜说则认为天是无限而空虚的，星辰就悬浮在空虚之中。在古代希腊和罗马，从公元前六世纪到公元一世纪，关于宇宙的构造和本原有过许多学说。如毕达哥拉斯学派的中心火焰说(设想宇宙中心有一团大火焰)；赫拉克利特的日心说；柏拉图的正多面体宇宙结构模型等等。 进入中世纪后，宇宙学被纳入经院哲学体系，地心说占据正统的地位。十六世纪哥白尼倡导日心说。到十七世纪，牛顿开辟了以力学方法研究宇宙学的途径，建立了经典宇宙学。二十世纪以来，在大量的天文观测资料和现代物理学的基础上，产生了现代宇宙学。 从历史上看，随着时代的发展，作为宇宙学研究对象的天体系统，在深度和广度上不断扩展。古代自然哲学家所讨论的天文学的宇宙，不外乎大地和天空。哥白尼在《天体运行论》一书中说“太阳是宇宙的中心”，意味着宇宙实质上就是太阳系。 十八世纪天文学家引进“星系”一词，当时这个词在一定意义上说只不过是宇宙的同义语。二十世纪以来，天文观测的尺度大大扩展，达到上百亿光年的时空区域。现代宇宙学所研究的课题，就是现今观测直接或间接所及的整个天区的大尺度特征，即大尺度时空的性质、物质运动的形态和规律。 宇宙学 - 现代宇宙学 现代宇宙学包括密切联系的两个方面，即观测宇宙学和理论宇宙学。前者侧重于发现大尺度的观测特征，后者侧重于研究宇宙的运动学和动力学以及建立宇宙模型。 观测宇宙学已经发现，在目前观测所及的天区上，存在着一些大尺度的系统性特征，比如：河外天体谱线红移；微波背景辐射；星系的形态；天体时标；氦丰度等。 除了几个近距星系之外，河外天体谱线大都有红移，而且绝大多数是一致红移，即各种谱线的红移量是相等的。此外，在星系团尺度上，对于不同类型的星系，在各自的红移量与视星等之间、红移与星系角径之间存在着系统性的关系。它们反映着红移量与距离之间的规律。 在整个背景辐射中，微波波段比其他波段都强，谱型接近温度为3K的黑体辐射。微波背景辐射大致是各向同性的。这种辐射的小尺度起伏不超过千分之二、三：大尺度的起伏则更小一些。 河外星系的形态虽有多种，但绝大多数星系都可归纳为不多的几种类型，即椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜型星系和不规则星系。而且，各种类型星系的物理特征，弥散范围不算太大。 从球状星团的赫罗图形状可以判断，较老的球状星团的年龄差不多都达到100 亿年左右。按照同位素年代学计算，太阳系中某些重元素是在50亿到100亿年前形成的，即最老天体的年龄都不超过200亿年。 在宇宙中，氢和氦是最丰富的元素，二者丰度之和约占99％。而且氢和氦的丰度比在许多不同的天体上均约为三比一左右。