上海天文馆///基本展陈布展大纲（02宇宙）

宇宙大爆炸是现代宇宙学的核心理论，描述了宇宙从一个极热极密的奇点开始膨胀的过程。大爆炸发生在约138亿年前，时间和空间从此诞生。

：1965年发现的来自宇宙各个方向的微弱电磁辐射，是大爆炸后约38万年的余晖，温度约为2.7K。其均匀性和微小的温度涨落为大爆炸理论提供了直接证据。大爆炸核合成理论预测宇宙中氦元素的丰度约为25%，实际观测结果与理论相符，支持了大爆炸理论。

：远处星系的光谱向红端移动，表明宇宙在膨胀。红移是测量宇宙尺度和星系距离的重要工具。

：波源或观察者发生移动时，波的频率会发生变化。光的多普勒效应表现为红移（远离）和蓝移（靠近）。

：星系的退行速度与其距离成正比，公式为v = H₀d，其中H₀是哈勃常数，反映了宇宙膨胀的速度。

：天文学观测表明，宇宙中存在大量不发光、不与电磁相互作用的物质，称为暗物质。暗物质通过引力影响星系的旋转曲线和宇宙的大尺度结构，但其本质仍未知。

：宇宙加速膨胀的发现表明，宇宙中存在一种未知的能量形式，称为暗能量。暗能量占据了宇宙总能量的约68%。

时间单位从秒到年，再到宇宙学时间单位（如光年、天文单位）。光年是光在一年内传播的距离，约为9.46万亿千米。

：通过地球公转轨道的两端观测恒星的位置变化，计算其距离。适用于近距离恒星。

：利用已知亮度的天体（如Ia型超新星）作为标准烛光，通过观测其视亮度计算距离。

：通过分析CMB的温度涨落，推算宇宙的年龄和尺度。

：日晷、水钟、沙漏等。

：机械钟表、石英钟、原子钟。原子钟利用原子的能级跃迁频率计时，精度极高。

将宇宙的历史压缩到一年，大爆炸发生在1月1日，地球诞生于9月21日，人类出现于12月31日晚上11点59分。

热力学第二定律指出，孤立系统的熵总是增加，表现为从有序到无序的演化。时间之箭反映了这一不可逆性。

爱因斯坦的广义相对论提出，引力是由时空弯曲引起的。质量大的物体（如恒星）会使周围的时空发生弯曲，从而影响其他物体的运动轨迹。

：恒星内部的核聚变反应释放能量，与引力达到平衡，维持恒星的稳定。

：赫罗图是恒星的光度与温度的二维图，反映了恒星的演化阶段。主序星、红巨星、白矮星等不同类型的恒星在图上有不同的位置。

：银河系与仙女座星系将在约40亿年后发生碰撞，最终合并成一个椭圆星系。这一过程将对宇宙结构产生深远影响。

描述行星运动的规律，包括轨道是椭圆形、面积速度恒定、周期平方与轨道半长轴立方成正比。

牛顿提出，任何两个物体之间都存在引力，大小与质量乘积成正比，与距离平方成反比。

爱因斯坦的广义相对论将引力解释为时空弯曲，而非牛顿力学中的“力”。引力波的发现进一步验证了广义相对论。

：光既具有波动性（如干涉、衍射），也具有粒子性（如光电效应）。波粒二象性是量子力学的核心概念之一。

：电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。不同波段的光在天文学中有不同的应用。

：恒星在不同波段的光谱特征反映了其温度、成分和演化阶段。全波段观测可以揭示恒星的更多秘密。

通过分析天体光谱的红移或蓝移，可以计算其相对于地球的速度。光谱测速是研究宇宙膨胀和星系运动的重要手段。

恒星光谱中的吸收线和发射线反映了恒星的化学成分、温度和运动状态。通过光谱分析，可以推断恒星的年龄、质量和其他物理特性。

多信使天文学结合了电磁波、引力波、中微子和宇宙射线等多种观测手段，为研究宇宙提供了更全面的信息。例如，引力波的发现开启了探测黑洞和中子星合并的新窗口。

：原子是物质的基本单位，由原子核（质子和中子）和电子组成。量子力学描述了原子的结构和行为。

：元素主要通过大爆炸核合成（轻元素如氢、氦）和恒星内部核聚变（重元素如碳、氧、铁）形成。超新星爆发将重元素散布到宇宙中。

：元素周期表按原子序数排列，反映了元素的周期性规律。元素的化学性质由其电子排布决定。

生命所需的元素（如碳、氢、氧、氮、磷、硫）在地球环境中丰富存在。这些元素通过化学反应形成了复杂的有机分子，构成了生命的基础。生命元素的循环（如碳循环、氮循环）维持了生态系统的稳定。

：液态水、适宜的温度、稳定的环境、有机分子的合成等。地球早期的环境可能通过闪电、热液喷口等方式促成了生命的诞生。

：从单细胞生物到多细胞生物，从无性繁殖到有性繁殖，从海洋到陆地等。这些跃升推动了生命复杂性的增加。

：极端环境（如高温、低温、高盐、高辐射）中也存在生命形式，如嗜热菌、嗜盐菌等。这些生命形式为寻找地外生命提供了线索。

生命的能量来源主要包括光合作用（利用太阳光能合成有机物）和化能合成作用（利用化学反应能量合成有机物）。这些过程为生命提供了必要的能量和物质基础。

地球历史上发生过多次大规模生物灭绝事件，如恐龙灭绝。这些事件通常由气候变化、小行星撞击、火山活动等因素引起，对生命演化产生了深远影响。