第一讲 从地心模型到日心模型

苏科版八年级下册第七章《从粒子到宇宙》7.4宇宙探秘【知识梳理】一、从“地心说”到“日心说”1．公元2世纪，古希腊天文学家托勒玫提出了以地球为宇宙中心的地心说，他认为天上的日月星辰都绕着人类所居住的地球旋转。

2．十六世纪，波兰天文学家哥白尼的创世之作《天体运行论》，创立了日心学说。

3．牛顿创立了万有引力理论，使人们第一次用统一的理论来认识神秘的天体运动。

二、星空世界1．星空中相对位置似乎是不变的星星被称为恒星。

2．地球等大小行星、彗星等绕太阳运行，构成太阳系。

太阳系中有八大行星，轨道半径从小到大依次为：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

其中，水星、金星、地球和火星称为类地行星；木星和土星称为巨行星；天王星和海王星称为远日行星。

3．千亿计像太阳这样的恒星（系）、弥漫物质构成银河系。

4．一千亿个类似于银河系、仙女星系的星系构成了宇宙。

5．宇宙是一个有层次的天体结构系统。

6．星体间距离的丈量（1）地球到太阳的平均距离称为一个天文单位。

1个天文单位=1.496×1011m（2）光在真空中行进一年所经过的距离称为1光年（l.y.）。

1l.y.=9.461×1015m三、宇宙的来历1．大多数科学家都认定：宇宙诞生于距今137亿年前的一次大爆炸，这种爆炸是整体的，涉及宇宙全部物质及时间、空间，爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降。

2．20世纪20年代，天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，称之为谱线红移，这一现象说明宇宙在膨胀。

【易错点】1．恒星不是绝对不动，只是和其他天体的相对位置近似保持不变。

2．光年、天文单位属于长度单位。

但光年也可以间接体现光传播的时间。

如甲乙两个恒星相距约1光年，可知光从甲恒星传播到乙恒星的时间约为1年左右。

【规律总结】1．宇宙中物体尺度大小：宇宙＞星系＞恒星系＞星球＞国家＞城市＞建筑物＞生命体＞分子＞原子＞原子核＞质子、中子（统称核子）＞夸克＞电子2．原子的结构和太阳系的异同点：（1）相同点：①都是质量较小的物体围绕质量很大的中心物质旋转。

地心说和日心说代表人物日心说的提出者是哥白尼，地心说最初由米利都学派形成初步理念，后由古希腊学者欧多克斯提出，然后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。

日心说，也称为地动说，是关于天体运动的和地心说相对立的学说，它认为太阳是宇宙的中心，而不是地球。

地心说是世界上第一个行星体系模型。

尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。

另外在人类现有技术条件下只能判断出地心说在太阳系是错误的，还无法判断它是否适用于宇宙。

一、日心说的艰难成立尼古拉·哥白尼（1473——1）是波兰的天文学家，凭借其在临终前出版的不朽名著《天体运行论》，他成为西方近代早期“日心说” 的重要复兴者。

或者说，他第一次使得“日心说”在数学技术层面可以媲美抗衡自古希腊流传下来的”地心、地静“体系（以托勒密的《至大论》为代表）。

哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。

哥白尼遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂隆重的重新下葬。

二、地心说的起源地心说的起源很早，最初由米利都学派形成初步理念，后由古希腊学者欧多克斯提出，经亚里士多德完善，又让托勒密进一步发展成为“地心说”。

在16世纪“日心说”创立之前的1300年中，“地心说”一直占统治地位。

亚里士多德的地心说认为，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。

地球之外有9个等距天层，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物。

推动了恒星天层，才带动了所有天层的运动。

人类居住的地球，则静静地屹立在宇宙中心。

从地心说到日心说的变革作者：赵宁在天文学的发展历程中，新的理论体系代替旧的理论体系是一种必然的鲜为人知的哲学定律，从地心说到日心说的变革就是一个很好的例证。

地心说地心说最早是由古希腊学者欧多克斯提出的，后又经过亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。

亚里士多德的地心说认为我们人类所生存的宇宙是一个有限的球体，分为天和地两层，地球之外有9个等距的天层，依次分别是月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，在此之外空无一物，而我们宇宙中所有天层的运转，是上帝推动的，人类居住的地球则静静的屹立在宇宙的中心。

这是亚里士多德的地心说宇宙模型，其中某些思想含有宗教色彩，或多或少是由于当时社会宗教风气盛行，亚里士多德受到宗教思想的一些影响的缘故，我们抛开上帝在此模型中的地位，得到的就是古朴的地心说模型。

后来，古希腊的托勒密为了解释宇宙中某些行星出现的逆行现象，也就是某些时候，人类从地球上观看行星的运行轨道时，这些星体有时会向反方向行走，为了解决这一理论上的缺陷，托勒密提出了本轮的思想。

托勒密的宇宙思想体系是这样的，他认为地球处于宇宙的中心静止不动，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星在各自的圆轨道上绕地球运转，其中行星的运动比太阳，月球要复杂些，行星在一些小的圆上运动，这些小圆托勒密称之为本轮，而本轮的中心又在一个称为偏心均轮的大圆上运动。

如图所示：我们从图中看到，地球并不是位于均轮的中心，而是偏离中心，这是就是所谓的偏心均轮。

图中还有一个等分点，行星在偏心均轮上运动，并不是匀速的，但相当于这一点，行星运动的角速度是均匀的。

这些就是托勒密宇宙模型的中心思想。

这一思想坚持了一段时间，到了中世纪的后期，随着观测仪器的不断改进，行星的位置和运动的测量越来越精确，观测行星的实际位置与这个模型所计算的结果出现了一些偏差，这时托勒密体系的端倪已经显现出来了。

但是信奉地心说正确性的人们，并没有认识到这是由于地心说本身的错误造成的，却用增加本轮的方法来补救地心说。

第1章演化的自然第1节人类对宇宙的认识知识点1 从地心说到日心说1．公元2世纪，希腊科学家__托勒密__创立了“地心说”，提出地球作为一个天体存在于宇宙中，地球是宇宙的中心。

2．16世纪，波兰天文学家__哥白尼__建立了“日心说”，他认为太阳是宇宙的中心，地球和行星是绕太阳转动的。

知识点2 现代宇宙学说1．宇宙起源于大爆炸的证据——星系运动的特点美国天文学家__哈勃__通过对星系光谱的研究，发现星系的运动有如下特点：所有的星系都在__远离__我们而去，星系离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断地__扩大__。

2．大爆炸宇宙论：大爆炸宇宙论是目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说。

大爆炸宇宙论认为，大约137亿年前，我们所处的宇宙全部以极高的温度和极大的密度，被挤压在一个“原始火球”中，宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的。

爆炸引起的宇宙膨胀一直延续至今，并仍将延续下去。

大爆炸宇宙论的主要依据是现代天文观测中发现的星系运动特点，即宇宙中星系间的距离在不断扩大，说明宇宙正处在不断膨胀之中，如果能将时间倒退，宇宙中的星系就会聚在一起(一点)，所以就认为宇宙起源于这个点，这个点发生大爆炸就诞生了宇宙。

说明①人类对宇宙的认识水平是和当时的科学技术发展水平相适应的，科学假说都是随着科学的发展和人类对宇宙认识的深入不断发展和完善的。

②宇宙的特点可以概括为两点，一是宇宙是物质的；二是宇宙处于不断运动和发展中，宇宙是在不断膨胀的。

易错点将黑洞理论、宇宙无边界的设想与大爆炸宇宙论混淆例下列观点不属于大爆炸宇宙论的是( B )①宇宙是无边的；②宇宙不是一个可以任意赋予初始条件或边界的一般系统；③宇宙是由一个密度和温度极高的大火球爆炸诞生的；④宇宙处在不断地膨胀中，并将永远膨胀下去。

A．①②③④B．①②C．③④ D．②③④1．现代宇宙论最重要的证据是( B )A．霍金提出的黑洞理论B．所有的星系都在远离我们而去，星系离我们越远，远离的速度越快C．古代“上帝”创造的D．气球充气后不断膨胀，气球上各个小圆点间的距离不断变大2．2016年3月，人类首次探测到引力波，这为大爆炸理论和宇宙膨胀理论提供了更有力的证据。

我们已经知道， 天上的日月星辰并不是静止不动的， 从它们的东升西落中所能得到的最直 接、 最直观的结论， 就是所有天体都在一个以地球为中心的天球上， 围绕地球转动。

这种几乎出现在所有早期文明中的猜测是地心说 (Geocentrism) 的雏形。

但世界的有趣之处就在于，它常常给你一点希望， 似乎一个简单图像就能让你抓住点什么， 但稍稍细究一下却会发现事情并不那么妥帖。

拿日月星辰的运动来说， 星星的运动倒是的 确能用一个天球的转动来描述——因为它们只有周日运动， 但太阳、 月亮及五大行星却除 了周日运动外还各有各的 “私活”： 太阳有周年运动， 月亮有月相变化， 五大行星更不象 话， 不仅各有各的周期， 甚至还每隔一段时间就 “倒行逆施” (逆行) 一番。

区区一个天 球是无论如何摆不平那么多运动的。

怎么办呢？ 古人们想到了一招， 那就是把天球当成 礼物派发， 让太阳、 月亮及五大行星各占一个， 乖乖听话的其它星星们则共享一个[注一]。

但这还不够， 因为行星的逆行还无法解释。

有人也许会说， 那有什么难的？ 让天球一会 儿正转， 一会儿逆转不就行了？ 打住！ 万万不行。

要知道， 从古希腊开始直到十七世 纪之前， 在差不多两千年的时间里， 人们对天体运动的描述一直遵守着两个要素： 一是 天球必须为球形， 二是它的运动必须有某种类型的均匀性。

这几乎是当时对 “解释” 一词 的定义， 非如此不能算是解释。

让天球象眼珠子那样乱转是万万不行的——文雅点说是不 完美的。

天球必须完美， 行星却要倒行逆施， 这就让人伤脑筋了。

在被伤了脑筋的人当中就有古 希腊先贤柏拉图 (Plato, 428/427BC-348/347BC)， 他给后人留了一道思考题： 如何 用均匀有序的运动来描述看起来不规则的行星运动？ 要说历史上的聪明人还真不少， 柏拉图的思考题一出， 很快就有人按下了抢答键。

抢答 者不是外人， 而是柏拉图的学生欧多克斯 (Eudoxus, 400/408BC-355/347BC)。