Đang tải... (xem toàn văn)
• Theo thời gian, một số vùng có mật độ vật chất cao hơn sẽ hút nhau do lực hấp dẫn và càng làm cho các vùng đó đặc hơn nữa để hình thành nên các. đám mây vật chất, các ngôi sao, các[r]
(1)Xác định tuổi Xác định tuổi Trái đất tiến Trái đất tiến
hoá vũ trụ hoá vũ trụ
Giáo viên: Triệu Quỳnh Trang
(2)I.KHÁI QUÁT VỀ MÔN I.KHÁI QUÁT VỀ MÔN
(3)1 Khái niệm
1 Khái niệm : :
Nghiên cứu chuyển động, chất vật lý, cấu tạo hoá học,
quá trình phát sinh phát triển của thiên thể hệ
(4)2 Ý nghĩa vai trò 2 Ý nghĩa vai trò
của Thiên văn học của Thiên văn học
- Thiên văn đo lường, xác định
phương hướng, xác định thời gian toạ độ địa lý
- Thiên văn hàng hải, thiên văn hàng không phục vụ cho việc lại
(5)- Xác định nước, thuỷ triều, xác định gia tốc trọng trường, thăm dị
khống sản, dầu khí
- Sử dụng thiên thể nhân tạo phục vụ cho kinh tế quốc phòng - Thiên văn vật lý giúp người hiểu
(6)- Nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch lòng Mặt trời sao,
sự tiến hoá gợi mở vấn đề lý thuyết hạt nhân
hạt
- Xây dựng vũ trụ quan vật biện chứng, góp phần to lớn chống lại tư
(7)
- Hình thành cho em học sinh giới quan vật biện
chứng, giúp em hiểu thêm tượng tự nhiên sống Đồng thời khơi dậy em tình
(8)3 Quá trình phát triển
3 Quá trình phát triển
ngành thiên văn học Việt
ngành thiên văn học Việt
Nam
Nam
- Trước cách mạng tháng 8, nước ta có đài thiên văn Phủ Liễn
(Kiến An, Hải Phòng)
- Sau cách mạng tháng 8, mơn Thiên văn khơng cịn giảng dạy
(9)- Ngày 22/04/1993, Hội Thiên văn vũ trụ Việt Nam thành lập - Các lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu :
+ Cơ học thiên thể +Thiên văn vĩ độ thấp
(10)II XÁC II XÁC
ĐỊNH ĐỊNH
TUỔI TUỔI
CỦA CỦA TRÁI TRÁI
(11)1 Những khám đầu 1 Những khám đầu
tiên: tiên:
• Năm 1650, A.J Ussher dự đốn tạo thành Trái đất vào Chủ nhật, ngày 23 tháng 10 năm 4004 trước
Công nguyên Nghĩa Trái đất 5654 tuổi
• Năm 1715, E.Halley dự đoán tuổi
(12)• Năm 1785, J.Hulton dự đốn Trái đất có nhiều triệu năm tuổi
từ chứng địa chất xói mịn trầm tích (hố thạch)
• Năm 1830, theo C.Lyell tuổi Trái đất 500 triệu năm,
cũng dựa theo tỷ lệ trầm tích • Những năm 1860, W.Thomson
(13)2 Sự phân rã phóng xạ 2 Sự phân rã phóng xạ
• Năm 1896, H.Becquerel khám phá tượng phóng xạ
• Hiện tượng phóng xạ tượng tự biến đổi hạt nhân thành hạt nhân khác
• Có họ phóng xạ tự nhiên:
+ Họ A=4n+2: U238 thành Pb206
(14)(15)3 Ứng dụng tượng 3 Ứng dụng tượng phân rã phóng xạ để xác phân rã phóng xạ để xác
định tuổi Trái đất: định tuổi Trái đất:
* Nguyên tắc chung
- Sau đơn vị thời gian, hạt nhân mẹ có xác suất phân rã
để sinh hạt nhân Đối với hạt nhân xác định xác suất
(16)- Với mẫu cho, biết số hạt nhân mẹ thời điểm thời điểm ban đầu
tính tuổi mẫu
- Thực tế, ta dựa vào độ biến thiên tương đối số hạt nhân Với yêu cầu, hạt nhân mẹ có hàm lượng cao hệ nghiên cứu lập với
(17)- Số hạt nhân mẹ B lại sau thời gian t là:
- Số hạt nhân bền C thời điểm t :
ln2
.exp
T
B Bo
N N t
ln2
( ) exp
T
C Bo B Co B
N N N N N t
(18)- Giả thiết, thời điểm ban đầu, kèm theo ngun tố cịn có
đồng vị D hình thành khơng phải phân rã phóng xạ Trong
mẫu vật, tỷ lệ số đồng vị không thay đổi
ln2
exp . 1 T
C B Co
D D D
N N N
t
N N N
(19)* Xác định tuổi vỏ Trái
* Xác định tuổi vỏ Trái
đất
đất
• Tỷ lệ U235/U238 137,8/1 không
đổi mẫu vật
• Chu kỳ bán rã U235 0,7.109
năm U238 4,5.109 năm
(20)- Giả thiết thời điểm ban đầu số hạt nhân U235 U238
- Trái đất có 4,54 tỷ năm tuổi
235 238 235 238
235 238
0
0
(21)*Xác định tuổi Mặt trời:
*Xác định tuổi Mặt trời:
• Dãy phóng xạ Sr87 Rb87
• Tuổi Mặt trời vào
khoảng tỷ năm
(22)(23)• MH = 2.1026
• Tỷ lệ sử dụng H = 620 triệu tấn/ giây ( Khối lượng Mặt trời giảm với tỷ lệ
4,3 triệu tấn/ giây )
(24)*Xác định tuổi Ngân Hà từ
*Xác định tuổi Ngân Hà từ
phóng xạ Uranium Thorium:
(25)- Các nguyên tố nặng hình thành từ vụ nổ siêu sản phẩm Uranium Thorium xác định vào khoảng 6,8
tỷ năm trước với sai số 2,2 tỷ năm
- Như vậy, coi Ngân hà hình thành cách
(26)* Tuổi số thiên
* Tuổi số thiên
thể vũ trụ
thể vũ trụ
Thiên thể Tuổi (tỷ năm) Trái đất 4,54 ± 0,05 Mặt trăng 4,5± 0.05
Mặt trời
(27)III SỰ TIẾN HOÁ VŨ TRỤ
(28)1 BIG BANG
1 BIG BANG
Là lý thuyết khoa học nguồn gốc vũ trụ, đề George
(29)- Vũ trụ điểm kỳ dị có mật độ vật chất nhiệt độ lớn vô hạn thời điểm hữu hạn
quá khứ
( vũ trụ đặc nóng, có điểm khởi đầu ) - Từ đó, khơng gian mở rộng
với thời gian làm cho thiên hà di chuyển xa tạo vũ trụ
(30)1 Lịch sử đời (lý thuyết
1 Lịch sử đời (lý thuyết
cũ):
cũ):
• Năm 1910, hầu hết tinh vân hình xốy ốc rời xa Trái Đất
• Lý thuyết tương đối rộng Albert Einstein thừa nhận vũ trụ khơng
(31)• Năm 1929, Hubble chứng minh rằng, tinh vân hình xốy ốc thiên hà, rời xa theo tất
hướng với vận tốc tỷ lệ với
(32)• Năm 1965 khám phá xạ phơng vi sóng vũ trụ lý thuyết vụ nổ lớn
được coi lý
thuyết tốt để mơ tả nguồn gốc tiến hóa vũ
(33)2 Lý thuyết Vụ Nổ Lớn 2 Lý thuyết Vụ Nổ Lớn
hiện đại: hiện đại:
Ba giả thuyết:
• Tính phổ qt định luật
vật lý
(34)2.a Bằng chứng thực 2.a Bằng chứng thực
nghiệm nghiệm
• Định luật Hubble giãn nở vũ trụ:
Ánh sáng từ thiên hà quasar xa xôi phát bị dịch chuyển phía
các ánh sáng có bước sóng dài (dịch chuyển đỏ) dịch chuyển
(35)(36)(37)* Bức xạ phông vũ trụ:
Một xạ đẳng hướng đồng phân bố giống phổ phát xạ
vật đen có nhiệt độ 2,726 K
(38)Bức xạ phông vũ trụ
(39)(2001-* Sự hình thành nguyên tố 4He/H = 0,25 ; 2H/H = 10-3
3He/H = 10-4 ; 7Li/H = 10-7
Đây lý thuyết giải thích thống trị
(40)* Sự phân bố tiến hóa thiên hà:
Các quasar thiên hà hình thành khoảng tỷ năm sau vụ nổ
lớn, từ cấu trúc lớn hình thành nhóm thiên
(41)3 Bức tranh tiến hoá vũ
3 Bức tranh tiến hoá vũ
trụ
trụ
t = 0. Vũ trụ đời bigbang
t = 10^-43s Kích thước vũ trụ 10^-33cm, Nhiệt độ
khoảng 10^32K
(42)t = 10^-33s, nhiệt độ 10^27K: Kích thước vũ trụ tăng nhanh, tăng thêm khoảng 10^50 lần
Các quark lepton hình thành với phản hạt chúng
(43)t = 10^-6s Nhiệt độ 10^13K
Nhiều photon cặp quark - phản
quark bị tập hợp lại với tạo thành hadron (barion phản barion)
t = 10^-3s
Vũ trụ đậm đặc photon vượt qua lượng lớn
(44)t = phút Nhiệt độ 8.10^8K:
(45)t = 300.000 năm, Nhiệt độ 4000K Các electron bắt đầu tự
Chúng bị hạt nhân bắt giữ tạo thành nguyên tử, mật độ vật chất vũ trụ bắt đầu có xu hướng
(46)t = tỷ năm
Sự kết hợp hạt tạo dạng vật chất gần giống với ngày
nay, lượng khí vào buịo vũ trụ tăng lên nhanh tập hợp lại
thành nhóm, thiên hà đời
(47)(48)Hiện nay:
Hiện nay:
• phép đo giãn nở vũ trụ siêu loại I
• phép đo trồi sụt xạ phơng vi sóng vũ trụ
• phép đo hàm liên kết thiên hà
(49)Quá trình hình thành
Quá trình hình thành
thiên thể hệ thiên thể:
thiên thể hệ thiên thể:
• Theo thời gian, số vùng có mật độ vật chất cao hút lực hấp dẫn làm cho vùng đặc để hình thành nên
đám mây vật chất, sao, thiên hà cấu trúc vũ trụ mà
(50)• Có ba loại vật chất biết vật chất tối lạnh, vật chất tối nóng
vật chất thường
• Các phép đo thực nghiệm cho thấy dạng vật chất tối lạnh thống trị
(51)• Khoảng 70% mật độ lượng toàn phần vũ trụ tồn dạng lượng tối Sự có mặt dạng
năng lượng làm cho không thời gian giãn nở nhanh trông đợi
(52)4 Các toán lý thuyết
4 Các toán lý thuyết
Vụ Nổ Lớn:
Vụ Nổ Lớn:
• a, Bài tốn chân trời:
• Thơng tin khơng thể truyền nhanh vận tốc ánh sáng
• Nếu hai vật thể đầu hai khoảng cách xa biết thông tin
nhau, điều tương tự tồn chân trời, mà đằng sau nó, chúng
(53)• Sự bất hợp lý giải lý thuyết lạm phát: trường
(54)4 b,
4 b, Bài toán độ phẳngBài toán độ phẳng
• Nói chung, vũ trụ có ba loại hình dáng: hình hyperbol, hình Euclide
và hình ellip Vũ trụ có dạng phẳng
• Giải thích: Trong thời kỳ lạm phát, khơng-thời gian giãn nở nhanh đến mức độ cong có liên quan bị
(55)4.c,
4.c, Bất đối xứng baryonBất đối xứng baryon
Có nhiều vật chất phản vật chất
4.d, Các đám cầu
- Các mơ máy tính cầu cho thấy đám cầu có tuổi khoảng 15
(56)4.e,
4.e, Vật chất tốiVật chất tối
• 90% vật chất vũ trụ vật chất khơng bình thường, khơng tạo thành từ hạt baryon gọi vật chất tối
• Nếu khơng có giả thuyết vật chất tối khơng giải thích vũ trụ lại q phẳng có q
(57)4 f,
4 f, Năng lượng tốiNăng lượng tối
• Từ quan sát xạ phông vũ trụ người ta thấy vũ trụ phẳng
70% mật độ lượng vũ trụ chưa tính đến
• Để giải thích tính gia tốc q trình giãn nở, phần lớn vũ trụ tạo
(58)5 Một số vấn đề khác: 5 Một số vấn đề khác:
• a, Vũ trụ hữu hạn vơ biên • b, Tương lai lý thuyết Vụ Nổ
Lớn
- Nếu mật độ khối lượng vũ trụ cao mật độ tới hạn: vũ trụ giãn nở, co lại, đặc kết thúc
(59)- Mật độ vũ trụ thấp mật độ tới hạn: giãn nở chậm
đi không dừng lại, hình thành khơng cịn vũ trụ trở lên loãng lạnh Nhiệt độ vũ trụ tiệm cận đến nhiệt độ không tuyệt đối Các hố đen
(60)• Các quan sát đại: ngày có nhiều vật chất khả kiến khỏi chân trời kiện thoát khỏi
tầm tương tác với
• Các thiên hà chịu chết nhiệt vũ trụ giãn nở lạnh Các
hành tinh, sao, thiên hà dần lạnh tới nhiệt độ tuyệt đối
(61)