第二章行星地球课件

第一节第一节 地球的宇宙环境地球的宇宙环境一、从地球看宇宙一、从地球看宇宙基本概念：基本概念：1、地球是一颗普通的行星行星。2、宇宙间物质存在的形式是多种多样的，有的聚集在一起形成凝凝聚聚态态，如日日月月星星辰辰；有的在广阔的星际空间形成弥漫态弥漫态，称为星际物质星际物质。3、天天体体宇宙中各种星体和星际物质的总称。肉眼可见的天体有恒星、星云、行星、卫星、慧星、流星等。4、天体由近至远由近至远的顺序：恒星银河系总星系无限的宇宙。第一节 地球的宇宙环境一、从地球看宇宙基本概念：1 1(一一)恒恒 星星1、定义、定义 恒星是由炽热气体（等离子体）构成的，能自行发光发热的球状或类球状天体。恒星的成分，氢约占7070，氦约占2828，其余其余为碳、氮、氧、铁等元素。2、恒星的距离通常用来测量天体距离的单位有：光光年年光在真空中一年时间所走过的距离称为1光年。1 1光光年年=946051094605108 8（亿亿）KmKm=3108m/s（光速）365天/年24小时/天60分/小时60秒/分。(2)秒差距恒星周年视差为l时的恒星距离叫做1秒差距。当星日连线和星地连线的最大张角为1时，该星日距离长度定义为1秒差距。（3）天文单位1天文单位即日地平均距离，约14960万km。1 1光年光年9.4605109.4605101212km=63240km=63240天文天文单位位 1 1秒差距秒差距3.263.26光年光年206265206265天文天文单位位(一)恒 星2 2什么是等离子体？固体 冰液体 水气体 水汽等离子体 电离气体温度00C1000C100000C定义：定义：即电离了的即电离了的“气体气体”，它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子，它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子(具有不同符号和电荷具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。、电子、原子和分子。什么是等离子体？固体液体气体等离子体温度00C1000C103 3地球太阳恒星恒星周年视差与秒视差图示地球太阳恒星恒星周年视差与秒视差图示4 43恒星的亮度恒星的亮度亮亮度度在地球上，肉眼所见恒星的明暗程度称为视亮度，简称亮度。亮度的等级用视视星星等等(m)来表示。古代，人们将肉眼看到的最明亮的星叫一一等等星星，勉强可见的暗星叫六六等等星星，它们之间亮度相差100倍倍。3恒星的亮度5 5黑黑洞洞巨大质量高度集中在很小的体积内，密密度度极极大大，引力大到任何物质无法逃脱，辐射也被禁锢出不来的天天体体。黑洞不不发发光光，但可根据其强大的引力场，推测它的存在。目前认为可能是黑洞的天体是天鹅座天鹅座X-1。黑洞巨大质量高度集中在很小的体积内，密度极大，引力大到任6 6（二）（二）银银 河河 系系 1，银河和银河系，银河和银河系 “银银河河”在夏秋晴朗无月的夜晚，仰望星空，从东北方向越过头顶再朝西南方向延伸，一条乳白色横跨天空的光带光带。英文名称为Milky way。银河与银河系有什么区别？银河与银河系有什么区别？“银银河河”是指我们在地球上看到的一条光光带带，是银河系在天空上的投影投影，是肉眼所见到的部分银河系部分银河系。“银银河河系系”是指太阳所在的整个星星系系，是比太阳系更高层次的庞大天天体体系系统统，是由构成银河系的气气体体、尘尘埃埃、恒恒星星、星团以及星云星团以及星云所组成的密集区密集区。（二）银 河 系 1，银河和银河系7 7 2银河系的结构、大小和形状银河系的结构、大小和形状（1）银河系是一个包括约1500亿颗恒恒星星和大量星际物质星际物质组成的庞大星系级的天体系统天体系统。（2）直径约10万光年，其恒星的分布是不不均均匀匀的。中心区域恒星较密集，距距中中心心愈愈远远，恒恒星星愈愈稀疏稀疏。2银河系的结构、大小和形状8 8银河系的结构（俯视）银河系的结构（俯视）银河系的结构（俯视）9 93银河系的运动银河系的运动银银河河系系的的自自转转整个银河系绕中心轴线不停地旋转，称为银河系的自转。银银河河系系的的自自转转运运动动银河系所有的恒星除各各自自运运动动外，都有围绕着银河系中心的旋旋转转运运动动，这种运动被称为银河系的自转运动。整整个个银银河河系系在宇宙空间的运动，好像一个车轮子，自身不断旋转的同时又不停地向前进。3银河系的运动1010(三三)宇宙的起源宇宙的起源大爆炸宇宙学简介大爆炸宇宙学简介关于宇宙的起源有许多假说，其中最有影响的是1948年由美美国国天天体体物物理理学学家家伽伽莫莫夫夫提出的大大爆爆炸炸宇宇宙学宙学。大爆炸宇宙学的基本观点大爆炸宇宙学的基本观点大爆炸宇宙学认为，宇宙早早期期是一个超高密、超高温的“宇宇宙宙蛋蛋”。宇宙蛋在某种物理条件下，发生迅猛的大大爆爆炸炸，于是便开始不不断断膨膨胀胀起来，结果物质也随着时空膨胀而从从密密到到稀稀、从从热热到到冷冷地演化着，在演化过程中逐渐形成各种恒星体系恒星体系。(三)宇宙的起源大爆炸宇宙学简介关于宇宙的起源有许多假说，1111二、地球所属的太阳系二、地球所属的太阳系1 1、太阳系、太阳系、太阳系、太阳系由中心天体由中心天体太阳太阳太阳太阳及其巨大引力作用下，及其巨大引力作用下，环绕环绕太阳运行的太阳运行的行星行星行星行星、卫星卫星卫星卫星、小行星小行星小行星小行星、慧星慧星慧星慧星、流星体流星体流星体流星体和和行星际行星际行星际行星际物质物质物质物质所所组组成的成的天体系统天体系统天体系统天体系统。二、地球所属的太阳系1、太阳系由中心天体太阳及其巨大12122、行行星星在椭圆轨道上绕绕太太阳阳运运行行的、近近似似球球状状的天天体体。在太阳周围分布着八八大行星大行星，它们距太阳由近及远由近及远的顺序：水水星星金金星星地地球球火火星星木木星星土土星星天王星天王星海王星海王星。2、行星在椭圆轨道上绕太阳运行的、近似球状的天体。在太阳1313第二章行星地球课件1414 水星（Mercury)水星是距太阳水星是距太阳最近的行星，在最近的行星，在太阳系中为第八太阳系中为第八大行星。大行星。直径：直径：4,880 km4,880 km质量：质量：3.30103.30102323 kgkg 至今未发现水至今未发现水星有卫星。星有卫星。水星（Mercury)水星是距太阳最近的行1515金星（Venus）和金星上的火山离太阳第二远的行星，它的平均半径为离太阳第二远的行星，它的平均半径为6,0526,052公里，质量是地球公里，质量是地球质量的质量的0.8150.815倍，公转周期为倍，公转周期为224.7224.7天。金星没有卫星。天。金星没有卫星。金星（Venus）和金星上的火山离太阳第二远的行星，它的平1616 地球（Earth）地球1717火星（Mars）火星为距太阳第四远，也是太阳系中第七大行星。火星有两个小型的近地面卫星。火星（Mars）火星为距太阳第四远，也是太阳系中第七大1818火星火星风暴暴 2000年8月，美国的火星探测器观测到了火星上的大风暴，风暴始于15日，26日加剧并急速扩展，已覆盖了超过半个火星表面。预计它还会继续扩展，直到造成一次全球性风暴。图为该风暴在火星上的位置。火星风暴 2000年8月，美国的火星探测器观测到了1919火星古洪水火星古洪水火星古洪水2020勇气号彩照（勇气号彩照（2004）2004年1月23日“火星快车”探测器发现火星南极存在冰冻水 2004年1月14日“勇气”号传回照片：奇特的火星地貌让科学家大吃一惊 2004年1月24日“机遇”又发回火星照片显示火星土壤含赤铁矿勇气号彩照（2004）2004年1月23日“火星快车”探测2121木星（Jupiter）木星是太阳系中最大的行星。木星是太阳系中最大的行星。中国古代把它叫做中国古代把它叫做“岁星岁星”，用它来纪年，因为已经知道它用它来纪年，因为已经知道它的公转周期近于的公转周期近于1212年。西方则年。西方则称木星为称木星为“朱庇特朱庇特(Jupiter)”(Jupiter)”，即罗马神话中，即罗马神话中的主神。相当于希腊神话中的的主神。相当于希腊神话中的王者王者-天神宙斯。天神宙斯。木星直径约为木星直径约为14.314.3万千米，万千米，是地球直径的是地球直径的11.2511.25倍，体积为倍，体积为地球的地球的13161316倍，而质量为倍，而质量为 所所有其他行星的有其他行星的2.52.5倍。木星的平倍。木星的平均密度相当低，仅均密度相当低，仅1.331.33克克/立方立方厘米。其绕太阳公转一周约厘米。其绕太阳公转一周约1212年，而自转一周仅要近年，而自转一周仅要近1010小时。小时。木星没有固体外壳，它是一木星没有固体外壳，它是一颗由液态氢组成的液态星球。颗由液态氢组成的液态星球。木星（Jupiter）木星是太阳系中最大的行星。中国古代把2222 土星（Saturn）土星直径土星直径119300119300公里，是太阳系第公里，是太阳系第二大行星。它与木二大行星。它与木星十分相像，表面星十分相像，表面也是液态氢和氦的也是液态氢和氦的海洋，上方同样覆海洋，上方同样覆盖着厚厚的云层。盖着厚厚的云层。土星有土星有1818颗经正颗经正式确认和命名的卫式确认和命名的卫星，此外有星，此外有1212颗卫颗卫星未经最终确认。星未经最终确认。土星（Saturn）土星直径119300公里2323 天王星（Uranus）天王星是太阳系中离天王星是太阳系中离太阳第七远行星，从太阳第七远行星，从直径来看，是太阳系直径来看，是太阳系中第三大行星。中第三大行星。直径直径:51,118:51,118 千米（赤千米（赤道）道）质量质量:8.68310:8.683102525 千克千克 天王星有天王星有1515颗已命名颗已命名的卫星，以及的卫星，以及2 2颗已发颗已发现但暂未命名的卫星。现但暂未命名的卫星。天王星（Uranus）天王星是太阳系中离太阳第七远2424海王星（Neptune）海王星是人们计算出来的行星。天王星发现后，人们发现它的预报位置和实际总不相符，1845年亚当斯和勒威耶分别计算除了天王星外还有一颗行星，并计算出了轨道和质量。1846年9月，终于在预报位置“捉住”了它。海王星赤道半径为24750千米，是地球赤道半径的3.9倍。海王星质量为地球质量的17.22倍。海王星绕太阳公转一周需要164.8年。海王星有8颗卫星。海王星（Neptune）海王星是人们计算出来的行星。天2525八八大大行行星星绕绕轴轴自自转转的的同同时时，在在各各自自轨轨道道上上绕绕日日公公转转。3、卫星围绕行星运动的天体。（1）八大行星除水星和金星外除水星和金星外，都带有卫星。（2）行星和卫星都不发可见光不发可见光。（3）一般质量大的行星比质量小的行星拥有较多的卫星。（4）大大的卫星近球形近球形，小小的卫星呈现不规则状不规则状。（5）除天然卫星外，地球周围还绕转着许多人人造造卫星卫星。（6）另外，还有不少空间探测器和宇宙飞船在太阳系中遂游着。人人造造天天体体当今天空中运行的人造卫星、宇宙火箭、行星际飞船和空间实验室等，统称人造天体。八大行星绕轴自转的同时，在各自轨道上绕日公转。2626 4、小小行行星星沿椭圆轨道绕绕太太阳阳运运行行的小小天天体体。数以万计的小行星分布在火火星星和木木星星轨道之之间间，构成小小行行星星带带。在地地球球周周围围空间也 有极极少少量量的小小行行星星在运行着。5、慧慧星星呈现云云雾雾状状的独特外貌、以扁长椭圆轨道绕绕太太阳阳运运行行的质质量量较较小小的天体。目前观测到的慧星已超过了1000多颗。6、行行星星际际空空间间并非非真真空空，极稀薄的行行星星际际物物质质是由气体微粒气体微粒和固体尘埃固体尘埃所组成。太阳系是人类目前唯一唯一直接或间接观测到的行星系统，地球是太阳系家族的成员。我们对太阳系的探究，具有重大而深远的意义。4、小行星沿椭圆轨道绕太阳运行的小天体。数以万计的小行27271、太阳的距离、太阳的距离(1)日日地地距距离离。日地平均距离约14960万万km，称为一个“天天文文单单位位”，可用“a”表示。1976年，国际天文学会通过，自1984年起，“a”值统一使用1.49597870亿亿km（约约1.5亿亿km）。用a这把量天尺来度量十分方便。如日日地地平平均均距距离离为1a,太太阳阳到到冥冥王王星星的平均距离约40a。根据理论计算,太阳系的引引力力范范围围可达15万万a。（一）太阳（一）太阳1、太阳的距离（一）太阳28282太阳的能源太阳的能源(1)太阳热能太阳热能。A、太阳是太阳系光热的主要源泉，是地球能量的主要供给者。B、太太阳阳辐辐射射太太阳阳以以电磁磁波波形形式式不不断断地地向向外外辐射能量，称为太阳辐射。(2)太阳能源太阳能源A、太阳不断地释放出巨大的能量。巨大能量来源于太阳内部的热核聚变热核聚变。2太阳的能源2929(二二)太阳系的小天体太阳系的小天体 1、小行星、小行星(1)小行星带主要分布在火星和木星轨道之间，绝大多数小行星距太阳2.2-3.6a处。(2)小行星质量总和约为地球质量的万万分分之之四四，且质量愈小的数量愈多。发现小行星是非常费神的事，照相巡天观测发现大于照相星等21.2等的小行星达50万万颗。目前编号的有近5000颗。(二)太阳系的小天体 1、小行星3030“陈省身星”2004年11月2日，一颗小行星当日正式被命名为“陈省身星”。这颗小行星由中国科学院国家天文台施密特小行星项目组于年月日在河北兴隆发现并拥有命名权。陈省身开创并领导着整体微分几何、纤维丛微分几何、“陈省身示性类”等领域的研究，他是有史以来惟一获得世界数学界最高荣誉“沃尔夫奖”的华人，被称为“当今最伟大的数学家”，被国际数学界尊为“微分几何之父”。年，陈省身定居南开大学，现为南开大学教授、中科院外籍院士、美国科学院院士、英国皇家学会名誉会员、美国国家数学研究所和南开数学研究所名誉所长、天津科技馆名誉馆长。“彭桓武星”2006年9月25日，中国科学院国家天文台台长艾国祥宣读了国际天文学联合会小天体命名委员会关于1997年10月6日由我国国家天文台发现的国际编号为48798号的小行星命名为“彭桓武星”的决定。彭桓武院士是我国核物理理论、中子物理理论以及核爆炸理论等理论的奠基人和主要领导者之一，推动和发展了我国凝聚态物理理论、固体和统计物理、原子和分子物理、加速器等原理。“陈省身星”3131 2彗星彗星俗称“扫扫帚帚星星”。中国古代“彗”字，即扫帚之意；西方原于希腊文，即“尾尾巴巴”或“毛发毛发”之意。(1)己发现的彗星有1600多颗，但计算出轨道的只有600多颗。(2)彗彗星星是在扁长轨道上绕太阳运行的一种体积庞大、质量较小、呈云雾状（或带彗尾）的天体。2彗星3232池谷一关彗星池谷一关彗星 威斯特彗星威斯特彗星 池谷一关彗星 威斯特彗星 3333彗星的结构彗星的结构 彗星的结构 3434长约长约500万万km的彗尾的彗尾长约500万km的彗尾3535(3)哈雷慧星哈雷慧星 A、我国是世界上最早记录慧星的国家。春秋记载鲁文公十四年（公元前613年）秋七月，有星孛入于“北斗”。这是世界上第第一一次次关于哈雷慧星的确切记载。B、著名的哈雷慧星平均回归周期平均回归周期为76年。1682年，当这颗慧星出现时，英国天文学家哈雷，注意到它的轨道与l607年和1531年出现的慧星轨道相似，他认定这是同一颗慧星的三次出现，并预言1758年底或1759年初将再次出现。虽然哈雷于1742年去世，但是他预言的慧星果然于1759年初再次出现了！最近一次是1986年的哈雷慧星回归，已获丰硕的观测成果。哈雷慧星下次回归时间约在2061年。(3)哈雷慧星 36363流星和陨石流星和陨石(1)流流星星。在行星际空间，游荡着无数的尘粒和固体块，称为流星体流星体。A、流星体来来源源于于原始星云的残存颗粒、小行星互相撞碰产物、彗星瓦解碎片、行星和大卫星的喷发物等。B、当流星体穿过地球大气时，具有很高的速度，因摩擦而发热发光，人们可看到一条亮光划破夜空，这就是流流星星现现象象。流星一般在离地面80-120km高空才开始发光。C、特别明亮并伴随闷雷般响声的流星，又称“火火流流星星”。D、通常所见的流星体是单个的，叫“偶偶发发流流星星”，它们是单个天体碎片，像行星一样绕日运行，在接近地球时被吸引落进大气层而形成。3流星和陨石37372001年狮子座流星雨年狮子座流星雨2001年狮子座流星雨3838流星流星流星39392003年年8月月12日凌晨在约旦首都安曼拍日凌晨在约旦首都安曼拍摄的照片显示了英仙座流星雨划破夜摄的照片显示了英仙座流星雨划破夜空的壮美景象。空的壮美景象。2003年8月12日凌晨在约旦首都安曼拍摄的照片显示了英仙座4040(2)陨陨石石。大块流星体穿过地球大气层后尚未燃尽，其剩余部分落到地面上成为陨石陨石。通常陨石以降落处的地名命名以降落处的地名命名。(2)陨石。大块流星体穿过地球大气层后尚未燃尽，其剩余部分4141“吉林一号吉林一号”石陨石石陨石“吉林一号”石陨石 4242球粒陨石球粒陨石 球粒陨石 4343新疆大陨铁新疆大陨铁 新疆大陨铁 44444、研究小天体的重要性、研究小天体的重要性 (1)小行星、慧星、陨石等小天体，被认为是太太阳阳系系的的“考古考古”标本标本。(2)这些地球的天外来客，保存了太阳系天体物质的最原始、最直接和最丰富的信息，这为研究太阳系的起源和演化、生命早期的化学演变过程及促进空间技术的发展，均具有重大的科学价值。(3)尤其值得一提的是，陨陨石石物物质质对对自自然然地地理理环环境境有有重重大大影影响响。据资料分析，发现陨石撞击地球有10个相对集中的时期，这些时期与地球造陆运动、造山运动相吻合，每个集中撞击时期延续几百万年。例如，距今7000万年前，相当于白垩纪末的燕山运动时期和距今200-300万年，相当于第第三三纪纪末末的喜马拉雅运动时期，都是陨石集中撞击地球的时期等。由此可见，大大规规模模的陨石袭击是自然地理环境沧桑巨变的外因之一的陨石袭击是自然地理环境沧桑巨变的外因之一。4、研究小天体的重要性 4545三、地球的天然卫星三、地球的天然卫星月球是地球的惟一天然卫星。地球和月球相互吸引和共同绕转，构成了地地月月系系。由于月球绕地球、地球绕太阳的运动，产生了有目共睹的月月相相变变化化和日日食食、月月食食等天文现象。三、地球的天然卫星月球是地球的惟一天然卫星。地球和月球相互吸4646(一一)月球概况月球概况 月球研究简史：月球研究简史：从“媳媳娥娥奔奔月月”的神话传说到“阿波罗登月”，人类对月球的研究已有几千年的历史了。1959年年10月月原苏联“登月3号”探测器首先实现了环绕月球的运行，拍下了月球背面的照 片。1969年年7月月美国“阿波罗”11号飞船登月成功，三名宇航员踏上了月球大地。宇航员阿姆斯特朗说；“对个人来说，这是一小步，但对人类来说，这是跨了一大步！”自此揭开了人类步入宇宙的新纪元。直直至至1972年年，“阿波罗”飞船先后6次降落月面，进行了大量的科学考察，建立了科学观测站。1999年年8月月1日日，美国成功地将探测器“月球勘探者”号以6100km/h的高速撞向月球南极的一个火山口内，但撞击后未未探探测测到到任任何何水水蒸蒸气气或或其其他他显显示示有有水水的的迹迹象象。相信不久的将来，月球将会成为人类开发宇宙的重要基地。(一)月球概况 月球研究简史：4747 1969年年7月月20日，美国宇航员尼尔日，美国宇航员尼尔阿阿姆斯特朗和巴兹姆斯特朗和巴兹奥尔德林乘奥尔德林乘“阿波罗阿波罗”11号飞船首次登月。号飞船首次登月。1969年7月20日，美国宇航员尼尔阿姆斯特朗和巴4848嫦娥计划 嫦娥工程将分为环绕、落月、返回三个步骤。嫦娥计划 嫦娥工程将分为环绕、落月、返回三个步骤。4949 1、月球的距离、月球的距离月球是距离地球最近最近的天体。月地测得的距离约384400Km，误差达3.2km以上以上。2、月球的自然状况、月球的自然状况（1）月球几乎没有大气，月球几乎没有大气，其主要成分是氦和氩氦和氩，密度很小。密度很小。月球即使曾经有过大气，但它微微弱弱的的重重力力，不不能能保保住住大大气气。人们在望远镜中可以看到清晰的月面，以及飞船登月实地考察，都证明月月球球几几乎乎没没有有大大气气，只有极微量的气体，其主要成分是氦和氩氦和氩，密度密度仅为地球大气密度的1/110000。（2）声声音音得得不不到到传传播播，白白天天天天空空也也是是一一片片漆漆黑黑，星星星星、太太阳、地球同时出现在天空。阳、地球同时出现在天空。没有大气，声音得不到传播，登月飞行的宇航员形容月球“有有一一种种自自成成一一格格的的荒荒凉凉之之美美”。没有大气对光的散射作用，月球上见见不不到到“蔚蔚蓝蓝色色”的的天天空空，也没没有有迷迷人人的的晨晨昏昏朦朦影影，即使在白天，天天空空也也是是一一片片漆漆黑黑。白昼和黑夜都是突突然然来来临临，星星、太阳、地球同时出现在天空星星、太阳、地球同时出现在天空。1、月球的距离5050月球上看地球月球上看地球 月球上看地球 5151（3）无法保持水分，没有风云变幻。）无法保持水分，没有风云变幻。没有大气也就无无法法保保持持水水分分，故月球上没没有有风风云云变变幻幻，不不见雨露霜雪见雨露霜雪，也不会出现雷电和彩虹不会出现雷电和彩虹，不用做天气预报。（4）由于月球没有大气干扰，清清晰晰度度极极佳佳，是是天天文文观观测测的好基地的好基地。（5）月面上温度变化十分剧烈。）月面上温度变化十分剧烈。因得得不不到到大大气气和和水水分分的的调调节节，加上月球上的昼昼夜夜漫漫长长，况且月月壤壤的的热热容容量量和和导导热热率率都都很很小小，因此，月月面面上上温温度度变变化化十十分分剧剧烈烈。白白天天，在太阳直射下，温度可高达+127，黎明前可下降到-173。登月考察证明，月月球球表表面面被一层平均约约10cm厚的细沙粒层厚的细沙粒层所覆盖。（6）月球上难以存在生命。）月球上难以存在生命。没有大气、没有水分、温度变化剧烈，因此，月球上难以存在生命。虽然在月球物质中已已发发现现各各种种有有机机化化合合物物，但目前在月面上没有任何证据表明存在有生命能力的有机体。（3）无法保持水分，没有风云变幻。5252月球正面月球正面 月球正面 5353月球背面月球背面 月球背面 5454精品课件精品课件！精品课件！5555精品课件精品课件！精品课件！5656月球背面环行山月球背面环行山 月球背面环行山 5757