宇宙学 K12 课程 · 第 8 课

星系宇宙大探索

了解星系演化与可观测宇宙的结构 · 90 分钟

🎯 学习目标

  • 掌握本课核心天文概念与科学原理
  • 理解宇宙学中的关键数据和尺度关系
  • 培养科学思维与太空探索精神
  • 通过实践活动加深对宇宙现象的认识

🎬 教学视频

视频来源:NASA 官方公开视频(公有领域)· 星系的演化 · Evolution of Galaxies

一、星系的演化

星系并非一成不变。它们通过合并、吞噬和恒星形成不断演化。银河系目前正在吞噬人马座矮星系和大犬座矮星系,约 45 亿年后将与仙女座星系碰撞合并。

二、宇宙的大尺度结构

宇宙大尺度结构——宇宙网星系团超星系团纤维状结构空洞
图 8-1:宇宙中的星系形成网状结构,中间是巨大的空洞

三、可观测宇宙

概念数值
可观测宇宙半径约 465 亿光年
宇宙年龄约 138 亿年
星系数量约 2 万亿个
恒星数量约 10²⁴ 颗(比地球沙粒还多)

🛠 实践任务

  1. 基础任务:用不同颜色的黏土球和牙签制作宇宙网模型
  2. 进阶任务:计算:光从可观测宇宙边缘到达地球需要多少年?
  3. 挑战任务:研究"哈勃深场"照片,数一数里面有多少个星系

🤔 课后思考

  1. 为什么可观测宇宙半径(465 亿光年)大于宇宙年龄×光速(138 亿光年)?
  2. 宇宙中为什么存在巨大的"空洞"?
  3. 银河系在宇宙中处于什么位置?