ALevel物理知识点解析—宇宙学

知识点       时间:2020-05-21 11:41      

 

  今天A加未来小编大家一下来解析一个比较冷门的ALevel物理知识点——宇宙学的相关情况。宇宙大爆炸(the Big Band)作为物质的起源,可以说是物理学诞生的开始。在AQA考试ALevel物理知识点学习中,同样有涉及宇宙学的相关知识,一起来看看吧!


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  请先看Edexcel和OCR考试局Unit 5的一道题:


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  离我们最近的一颗恒星就是太阳。然而在宇宙中有着成千上万,数也数不清楚的恒星。夜里,当你仰望星空,90%的星星都是类似于太阳,或者比太阳大的恒星,叫做main sequence star。对于这个炽热的太阳,你有没想象一下,太阳的过去与未来?


  我们先说太阳的过去。太阳是怎么形成的呢?在5000 million years ago,太阳形成的初始阶段几乎完全被密集的星云气体和灰尘所掩盖。由于重力的原因,星云团的质量向内坍塌,随著它的温度和压力的增加,这些片段会凝结成一个被称为原恒星(Protostar)的超热旋转气体。


  继续的坍塌会导致核聚变(Fusion)反映的开始。一颗恒星就诞生了。


  我们的太阳经过了4.5 billion years的核聚变反应,已经进入了‘中壮年’。形成了一颗稳定的恒星。那么恒星的未来又在哪里?我们知道恒星的主要物质是氢气与氦气。随着核聚变的反映,最终,恒星会耗尽核心供应的氢燃料,合成高质量的元素,比如铁,并且离开主序(main sequence)带进行下一阶段的演化。


  红巨星(red giant)阶段是紧接在离开主序带之后的阶段。因为铁等其他很高质量的物质,核心会继续塌缩,剩余的氢燃料会膨胀。恒星膨胀的外层是对流的,湍流让接近燃烧区域的物质上升至恒星的表面,并和表面的物质混和。这颗红色的耀眼恒星就变为了原来体积的若干多倍。


  当一颗恒星耗尽了供应的燃料之后,依据它在生命期的质量,它的残骸可以是下面三种型态之一。


  一、如果和太阳的质量差不多,恒星的最终宿命演化成白矮星(white dwarf)。1个太阳质量的恒星,演化成白矮星之后的质量大约是0.6个太阳质量,被压缩的体积则近似地球的大小。白矮星是非常稳定的天体,白矮星在刚形成时有着非常高的温度。


  二、如果恒星的质量大于太阳的三倍,当恒星的核心崩溃时,就会形成爆炸,即时我们所说的超行星爆发(supernova)。压力造成电子捕获,因而使得大多数质子都转变成为中子。原本使原子核保持分离的力都消失了(按比例,如果原子核的大小像极小的灰尘,原子将有如一个足球的竞赛场那么大),恒星的核心就成为只有中子的致密球体(就像是个巨大的原子核)。这种恒星被称为中子星(neutron star),有著极高的密度,所以它们非常的小,大小不会超过一个大城市,直径只有十几公里的数量级。


  三、如果恒星的残骸有足够大的质量,中子简并压力将不足以阻挡恒星继续向物质内部塌缩,当坍塌为一个点,我们称之为奇点。这个恒星的残骸就会成为黑洞(Black hole)。因为无限大的质量,集聚为很小一个点。质量就是无穷大。这个质量大的物体,重力也无限大,大到连光也无法逃逸,所以我们称之为黑洞。


  总结来说:


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  以上就是A加小编关于ALevel物理考试中的宇宙学的一部分内容指导和题型解析。Alevel物理知识点较多,并且考察的很深,要求学生有较高的理解,建议如果在学习中有问题的话,最好寻求A加未来国际课程老师的帮助,在老师一对一专业的指导下更有保障的开展课程学习吧!


 

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