日月地系统实用教案

第1页/共87页第一页，共87页。第2页/共87页第二页，共87页。天球第3页/共87页第三页，共87页。第4页/共87页第四页，共87页。月球(yuqi)的“徘徊” 月球绕转地球的周期最短，因而其角速度最大（每月球绕转地球的周期最短，因而其角速度最大（每小时在天空中移动的距离小时在天空中移动的距离(jl)(jl)，约等于月轮的圆，约等于月轮的圆面面3333），是天空中唯一可以），是天空中唯一可以“目睹目睹”其运动的天其运动的天体。体。 月球以每小时月球以每小时1515的速度向西随天球周日运动（地的速度向西随天球周日运动（地球自转），又以每小时球自转），又以每小时0.5 0.5 的速度作向东运动的速度作向东运动（月球公转），既有前进，又有后退。（月球公转），既有前进，又有后退。 我国古代文人学士形象地称之为我国古代文人学士形象地称之为“徘徊徘徊”。第5页/共87页第五页，共87页。第6页/共87页第六页，共87页。第7页/共87页第七页，共87页。月相(yuxing)变化月相：月球月相：月球(yuqi)(yuqi)圆缺变化的现象。圆缺变化的现象。第8页/共87页第八页，共87页。月相(yuxing)变化第9页/共87页第九页，共87页。月相(yuxing)成因 月相成因与太阳光照月相成因与太阳光照射的方向与人在地球射的方向与人在地球上观测的方向有关：上观测的方向有关： 相反：朔（新月）相反：朔（新月） 一致：望（满月）一致：望（满月） 垂直垂直(chuzh)(chuzh)：弦：弦（上、下弦）（上、下弦） 大于大于9090小于小于180180：凸月凸月 大于大于0 0小于小于9090：娥：娥眉月或残月眉月或残月第10页/共87页第十页，共87页。月相(yuxing)成因第11页/共87页第十一页，共87页。月球的出没与中天的大致(dzh)时刻月相月相距角距角同太阳出没比较同太阳出没比较 月出月出中天中天月落月落夜晚夜晚新月（朔）0同升同落清晨正午黄昏 彻夜不见月上弦月90迟升后落正午黄昏半夜 上半夜西天满月（望）180此起彼落黄昏半夜清晨 通宵可见月下弦月270早升先落半夜清晨正午 下半夜东天第12页/共87页第十二页，共87页。月相(yuxing)规律初一月亮看不见初一月亮看不见初二月亮一根初二月亮一根(y n)(y n)线线初三初四像镰刀初三初四像镰刀初七初八月半边初七初八月半边一天更比一天胖一天更比一天胖直到十五月才圆直到十五月才圆廿二半夜月半圆廿二半夜月半圆一天更比一天瘦一天更比一天瘦廿九三十见月难廿九三十见月难第13页/共87页第十三页，共87页。月相的名称月相的名称出现的大致时间出现的大致时间 （农历每月）（农历每月） 夜晚所见的形状夜晚所见的形状新月或朔新月或朔初一初一不可见不可见上弦月上弦月初七、初八初七、初八半圆，上半夜见于西半部上空，半圆，上半夜见于西半部上空，月面朝西月面朝西满月或望满月或望十五、十六十五、十六通宵可见一轮明月通宵可见一轮明月下弦月下弦月二十二、二十三二十二、二十三半圆，下半夜见于东半部上空，半圆，下半夜见于东半部上空，月面朝东月面朝东注：“上上西西(xx)，下下东东”第14页/共87页第十四页，共87页。1、傍晚一弯月牙挂树梢2、月落乌啼(yu lu w t)霜满天，江枫渔火对愁眠。3、月上柳梢头，人约黄昏后。4、 民歌“半个月亮爬上来”5、今宵酒醒何处？杨柳岸，晓风残月。月底(yud)娥眉月上弦月满月(mn yu)下弦月月初娥眉月以下有关月相的描述。请判断分别属于什么月相？以下有关月相的描述。请判断分别属于什么月相？第15页/共87页第十五页，共87页。第16页/共87页第十六页，共87页。日食日食(rsh)月食思考题月食思考题1 1、月影和地影有何特点与日月食、月影和地影有何特点与日月食 有何关系？有何关系？2 2、简述、简述(jin sh)(jin sh)日月食发生的日月食发生的条件。条件。3 3、正确理解日月食发生的几率。、正确理解日月食发生的几率。第17页/共87页第十七页，共87页。2011.12.10-11第18页/共87页第十八页，共87页。一起一起(yq)(yq)去看日环食去看日环食 第19页/共87页第十九页，共87页。第20页/共87页第二十页，共87页。ABBC第21页/共87页第二十一页，共87页。第22页/共87页第二十二页，共87页。第23页/共87页第二十三页，共87页。1999.8.11 在和平号空间站拍到的月球(yuqi)本影第24页/共87页第二十四页，共87页。第25页/共87页第二十五页，共87页。第26页/共87页第二十六页，共87页。第27页/共87页第二十七页，共87页。第28页/共87页第二十八页，共87页。地球(dqi)由于地本影的长度远远大于月地距离之故第29页/共87页第二十九页，共87页。第30页/共87页第三十页，共87页。2009年7月22日在中国(zhn u)境内的日全食带第31页/共87页第三十一页，共87页。第32页/共87页第三十二页，共87页。第33页/共87页第三十三页，共87页。第34页/共87页第三十四页，共87页。5朔，无日食朔，无日食(rsh)(rsh)现象现象望，无月食望，无月食(yush)(yush)现象现象第35页/共87页第三十五页，共87页。日食(rsh)地影日食带日全食和日冕(rmin)日偏食日环食第36页/共87页第三十六页，共87页。日食(rsh)日全食日偏食贝利珠现象第37页/共87页第三十七页，共87页。月食(yush)的种类月偏食月全食第38页/共87页第三十八页，共87页。月食(yush)的种类月全食月偏食第39页/共87页第三十九页，共87页。第40页/共87页第四十页，共87页。第41页/共87页第四十一页，共87页。第42页/共87页第四十二页，共87页。第43页/共87页第四十三页，共87页。第44页/共87页第四十四页，共87页。第45页/共87页第四十五页，共87页。六、日月食发生六、日月食发生(fshng)的几的几率率u就全球而言就全球而言发生日食的几率大于月食的几率。发生日食的几率大于月食的几率。u就局地而言就局地而言看到日食的几率小于月食的几率。看到日食的几率小于月食的几率。u七、一年中的交食次数七、一年中的交食次数u回归年（回归年（365.24日）食年（日）食年（346.62日）日）u一个回归年至少有两个食季，或有第三个不完整食季。一个回归年至少有两个食季，或有第三个不完整食季。u又又一个回归年至少有两个食季，一个回归年至少有两个食季，一年至少有两次日食；至一年至少有两次日食；至多多6次交食（次交食（4次日食，次日食，2次月食）。次月食）。u假如一年出现第三个不完整食季此间至多可以假如一年出现第三个不完整食季此间至多可以(ky)发生一次发生一次交食（月食或日食不定）。交食（月食或日食不定）。u故一年至多可能发生故一年至多可能发生7次交食次交食黄道黄白交点日食季（36天）月食季（24天）望朔望朔望朔食年与黄白(hun bi)交点西退（171）第46页/共87页第四十六页，共87页。日月食比较(bjio)日食日食月食月食种类种类有环食有环食无环食无环食初亏初亏复复原原日食从日轮的西缘开始，在日日食从日轮的西缘开始，在日轮的东缘结束轮的东缘结束月食从月轮的东缘开始，月食从月轮的东缘开始，在月轮的西缘结束在月轮的西缘结束食的时间食的时间经历的时间短经历的时间短经历的时间长经历的时间长月面颜色月面颜色日全食有贝利球现象、全食时日全食有贝利球现象、全食时出现日冕。朝地球的月面呈现出现日冕。朝地球的月面呈现黑色黑色月全食时月面呈古铜色月全食时月面呈古铜色食分食分日食时，各地所见食分不一样；日食时，各地所见食分不一样；也就是不同地方看到不同的日也就是不同地方看到不同的日食景象食景象月偏食时，各地所见食分月偏食时，各地所见食分一样；就是说半个地球上一样；就是说半个地球上的人见到的月食情景是一的人见到的月食情景是一样的。样的。食带食带日食时，见食的地区窄；见食日食时，见食的地区窄；见食的时刻也不同，较西地区先于的时刻也不同，较西地区先于较东地区较东地区月食时，见食的地区广，月食时，见食的地区广，面向着月亮的那半个地球面向着月亮的那半个地球上的人可以同时看到月食上的人可以同时看到月食次数次数由于日食带的范围不大，日食由于日食带的范围不大，日食时地球上只有局部地区可见。时地球上只有局部地区可见。对于全球范围，日食次数多于对于全球范围，日食次数多于月食月食对于具体观测地点，所见对于具体观测地点，所见到的月食次数多于日食到的月食次数多于日食第47页/共87页第四十七页，共87页。交食的周期(zhuq)1、 沙罗周期沙罗即重复的意思，为18年11.32天或18年10.32天，也就是经过6585.32天之后出现下一次类似的交食。2、影响沙罗周期的几个重要天文周期朔望月：周期29.5306日，这是日月会合(huh)的周期。交点月：周期27.2122日，这是月球过黄道交点的周期。近点月：周期27.5546日，这是月球过近地点的周期，月球近地时，月球本影可落到地球上，从而可能发生日全食。食年：周期346.6200日，这是太阳过黄白交点的周期。第48页/共87页第四十八页，共87页。第三节第三节 海洋海洋(hiyng)天文潮汐天文潮汐第49页/共87页第四十九页，共87页。海洋海洋(hiyng)天文潮汐思考题天文潮汐思考题1、简述潮汐(chox)及其类型（潮汐(chox)的概念、半日潮、全日潮、混合潮）2、正确了解潮汐(chox)的成因（潮汐(chox)椭球体、引潮力）3、试述潮汐(chox)的规律及其潮汐(chox)的天文后果（潮汐(chox)的日、月、年变化规律，地形对潮汐(chox)的影响）第50页/共87页第五十页，共87页。一、潮汐(chox)及其类型：（一）潮汐的概念（一）潮汐的概念1、潮汐（广义）、潮汐（广义）由于日月产生的海水周期性运动。由于日月产生的海水周期性运动。 潮汐（狭义）潮汐（狭义）海面周期性的垂直涨落现象。海面周期性的垂直涨落现象。 潮流潮流(choli)海面周期性的水平流动叫潮流海面周期性的水平流动叫潮流(choli) 。2、高潮、高潮海水位上升到极大值时（分高高潮和低高潮）海水位上升到极大值时（分高高潮和低高潮）3、低潮、低潮海水位下降到极小值时（分高低潮和低低潮）海水位下降到极小值时（分高低潮和低低潮）4、潮差、潮差相邻的高潮与低潮的水位差。相邻的高潮与低潮的水位差。（二）潮汐的类型（二）潮汐的类型1、半日潮、半日潮在一个太阴日中有两次潮差几乎相等的潮汐现象。在一个太阴日中有两次潮差几乎相等的潮汐现象。2、全日潮、全日潮在一个太阴日中有一次潮汐涨落的现象。在一个太阴日中有一次潮汐涨落的现象。第51页/共87页第五十一页，共87页。一、潮汐(chox)及其类型：（一）潮汐的概念（一）潮汐的概念（二）潮汐的类型（二）潮汐的类型1、半日潮、半日潮 2、全日潮、全日潮3、混合潮（不规则半日潮）、混合潮（不规则半日潮）在一个太阴日中有两次潮差不等的在一个太阴日中有两次潮差不等的潮汐现象。潮汐现象。二、潮汐的成因：二、潮汐的成因：（一）潮汐椭球体（一）潮汐椭球体在引潮力的作用下，地球发生定向的潮汐变形，在引潮力的作用下，地球发生定向的潮汐变形，形成长轴指向月球（太阳）的潮汐椭球体。形成长轴指向月球（太阳）的潮汐椭球体。（二）引潮力的产生（二）引潮力的产生1、讨论的前提：、讨论的前提：以地球作参照系，定指向月球为参考正方向。以地球作参照系，定指向月球为参考正方向。地球绕月地质心作纯公转地球绕月地质心作纯公转(gngzhun)（无自转）（无自转）平动。平动。第52页/共87页第五十二页，共87页。二、潮汐的成因：（一）潮汐椭球体（二）引潮力的产生1、讨论的前提：以地球作参照系，定指向月球为参考(cnko)正方向。地球绕月地质心作纯公转（无自转）平动。2、引潮力（F） 在地球上单位质点的公转惯性离心力F惯与其受到的月球实际引力F引的合力。即： F =F引+ F惯3、引潮力的大小：正垂点：F =F引+ F惯=GM/(d-r)2+(-GM/d2)=GMr(2d-r)/(d-r)2d2dr 略去 r 可得：F 2GMr/d3第53页/共87页第五十三页，共87页。二、潮汐的成因(chngyn)：（一）潮汐椭球体（二）引潮力的产生1、讨论的前提：2、引潮力（F） 3、引潮力的大小：正垂点：F =F引+ F惯=GM/(d-r)2+(-GM/d2)=GMr(2d-r)/(d-r)2d2dr 略去 r 可得：F 2GMr/d3反垂点：F =F引+ F惯=GM/(d+r)2+(-GM/d2)=-GMr(2d+r)/(d+r)2d2dr 略去 r 可得：F -2GMr/d34、日月引潮力的比较： F月/F日=2.18第54页/共87页第五十四页，共87页。引潮力引潮力137引潮力及其分布 细箭头(jintu)为平均引力，粗箭头(jintu)为实际引力，双线箭头(jintu)为引潮力。引潮力=实际引力 平均引力。正反垂点的引潮力最大。平均引力引潮力实际引力实际引力、平均引力和引潮力第55页/共87页第五十五页，共87页。二、潮汐的成因三、潮汐的规律：（一）潮汐的日变化规律1、当月球赤纬为零时（月=0）全球(qunqi)均为半日潮。赤道潮差最大，纬度越高潮差越小。第56页/共87页第五十六页，共87页。三、潮汐的规律(gul)：（一）潮汐的日变化规律(gul)1、当月球赤纬为零时（月=0）2、当月球赤纬不为零时（月0北半球为例）在赤道为半日潮。在A-A纬线 (=90-|月| )以北为全日潮。在A-A纬线与赤道之间为混合潮。第57页/共87页第五十七页，共87页。三、潮汐的规律：（一）潮汐的日变化规律（二）潮汐的月变化规律1、半月周期潮（朔望月）当朔或望时，日、月引潮力叠加，出现大潮。当上下弦时，日、月引潮力部分抵消(dxio)，出现小潮。出现：朔(大潮)上弦(小潮)望(大潮)下弦(小潮) 。2、全月周期潮（近点月）月球位于近地点引潮力大潮差大。月球位于远地点引潮力小潮差小。（三）潮汐的年变化规律（近点年）地球位于近日点引潮力大潮差大。地球位于远日点引潮力小潮差小。第58页/共87页第五十八页，共87页。大潮和小潮形成(xngchng)示意大潮：发生(fshng)在朔望小潮(xio cho)：发生在上下弦第59页/共87页第五十九页，共87页。高潮和低潮(dcho)、大潮和小潮形成示意第60页/共87页第六十页，共87页。三、潮汐(chox)的规律：（一）潮汐(chox)的日变化规律（二）潮汐(chox)的月变化规律（三）潮汐(chox)的年变化规律（四）地形对潮汐(chox)的影响1、海、陆与海盆的形状的影响：来自不同方向的潮汐(chox)波的干涉作用影响潮汐(chox)的周期。潮汐(chox)波与海盆自振频率的共振作用影响潮汐(chox)的振幅。2、喇叭形口岸导致涌潮或暴涨潮的出现。四、潮汐(chox)的天文后果：1、潮汐(chox)摩擦使地球自转变慢，和潮峰滞后。2、潮峰滞后使月地距离增大，恒星月变长。3、固体潮使许多行星的卫星实现同步自转。第61页/共87页第六十一页，共87页。五、潮汐的地理(dl)意义 1 1、发展养殖、发展养殖 2 2、发电、发电 3 3、港口和海运、港口和海运 4 4、旅游、旅游 5 5、国家、国家(guji)(guji)领土的基准领土的基准 6 6、动力大地测量学、动力大地测量学第62页/共87页第六十二页，共87页。第63页/共87页第六十三页，共87页。第64页/共87页第六十四页，共87页。第65页/共87页第六十五页，共87页。 雄伟壮观的钱江潮除月、日引力影响外，还跟钱塘江口状似喇叭形有关。钱塘江南岸赭山以东近50万亩围垦大地像半岛似地挡住江口，使钱塘江赭山至外12工段酷似肚大口小的瓶子，潮水易进难退，杭州湾外口宽达100公里，到外12工段仅宽几公里，江口东段河床又突然上升，滩高水浅，当大量潮水从钱塘江口涌进来时，由于江面迅速缩小，使潮水来不及均匀上升，就只好后浪推前浪，前浪跑不快，后浪追上，层层相叠。其次还跟钱塘江水下多沉沙有关，这些沉沙对潮流起阻挡和磨擦作用，使潮水前坡变陡，速度减缓，从而(cng r)形成后浪赶前浪，一浪叠一浪，一浪高一浪涌潮。第66页/共87页第六十六页，共87页。 第四节 日地关系一、太阳活动(ti yn hu dn)二、太阳活动(ti yn hu dn)对地球地球的影响三、太阳活动(ti yn hu dn)的预报第67页/共87页第六十七页，共87页。一、太阳活动(ti yn hu dn) 太阳太阳(tiyng)活动是指太阳活动是指太阳(tiyng)向外发射的能量在总量上变化，向外发射的能量在总量上变化，其本质是磁活动。最明显的标志是太阳其本质是磁活动。最明显的标志是太阳(tiyng)黑子、太阳黑子、太阳(tiyng)耀斑以及日冕物质的抛射（或太阳耀斑以及日冕物质的抛射（或太阳(tiyng)风）。风）。1、太阳黑子(hiz)（在光球上）周期：基本周期11年磁场：磁周22年米粒结构黑子(hiz)是太阳活动的主要标志之一。第68页/共87页第六十八页，共87页。太阳黑子太阳黑子(tiynghiz)（或群）（或群）第69页/共87页第六十九页，共87页。太阳光球和黑子太阳光球和黑子(hiz)日面黑子(hiz)动态变化第70页/共87页第七十页，共87页。黑子在日面上的空间分部黑子在日面上的空间分部(fn b)特征特征第71页/共87页第七十一页，共87页。黑子黑子(hiz)周期周期第72页/共87页第七十二页，共87页。太阳黑子太阳黑子(tiynghiz)的磁区的磁区太阳黑子的磁力第73页/共87页第七十三页，共87页。一、太阳活动(ti yn hu dn) 2、光斑（在光球(un qi)上）和谱斑（在色球上） 3、日珥（在色球上）：也有11年的周期变化。 4、耀斑（在色球上）：与黑子关系密切。它会引起磁暴与极光。 5、太阳活动区：是太阳活动的主要载体。 6、太阳活动起源：看法不一。第74页/共87页第七十四页，共87页。太阳太阳(tiyng)磁暴磁暴日冕(rmin)物质喷射第75页/共87页第七十五页，共87页。近看太阳近看太阳(tiyng)磁暴磁暴第76页/共87页第七十六页，共87页。壮丽壮丽(zhungl)的极光景观的极光景观第77页/共87页第七十七页，共87页。磁暴(cbo)与极光第78页/共87页第七十八页，共87页。太阳活动(ti yn hu dn)起源假说(149)第79页/共87页第七十九页，共87页。第80页/共87页第八十页，共87页。1、太阳活动的地磁效应（1）磁暴：在典型的磁暴发展中，突然开始之后是初相，初相的特性是地磁水平强度增高，起因是太阳风对地磁的压力(yl)增加。在几小时后是主相，其特性是地磁水平强度比干扰前的正常值减少许多。到达极小值后，又慢慢地回复到正常值。（2）极光：地球的极区，在晚上甚至在白天，常常可以看见天空中闪耀着淡绿色或红色，粉红色的光带或光弧。第81页/共87页第八十一页，共87页。2、太阳活动的电离层效应（1）短波衰退：电波就因损失能量而衰减，因而引起信号减弱甚至完全中断，D层电子数的密度增加越大，受衰减的频率就越高。（2）信号突增：耀斑发生时，短波被吸收，中波不变，而长波信号反而增强。（3）太阳耀斑效应：耀斑出现时，太阳远紫外线和X射线增强，对地磁(dc)也发生影响，使地磁(dc)强度和磁偏角的连续记录出现了变幅不大的振动。第82页/共87页第八十二页，共87页。3、太阳活动对于中性高层大气的影响（1）密度变化：太阳活动的短期变化与大气密度有明显的相关性。大气密度的长期变化周期为11年，显然(xinrn)与太阳活动有关。（2）温度的变化：温度变化的原因在于太阳远紫外线（小于1000埃）的变化，它使120千米以上的大气电离和加热。4、太阳活动对近地空间及宇航的影响太阳活动进入活动峰年时，太阳黑子相对数增加，耀斑爆发、日冕物质抛射等现象频繁出现，太阳活动增强，并且发射出大量高能带电粒子。第83页/共87页第八十三页，共87页。5、太阳活动对天气和气候的影响某些地区气压(qy)、温度、雨量都与太阳黑子的22年磁周游较显著的相关性。太阳的瞬时活动可能影响地球天气，太阳能量输出长期变化或日地空间物质改变能影响地球气候。6、太阳活动对地球臭氧层的影响由于太阳紫外线的改变，可导致地球大气臭氧层在分布与密度上的变化，进而影响平流层温度，改变大气环流状况，直接影响的地球天气和气候。臭氧层变化还可能引起其它效应。第84页/共87页第八十四页，共87页。7、太阳活动对地震的影响地震发生的次数与太阳黑子活动的11年周期或22年磁周相关。8、太阳活动对地球的其他影响太阳活动和行星际扇形磁场的极性变化区影响，确实与某些(mu xi)疾病、血液系统、神经系统（表现为城市交通事故和犯罪率增多或减少）的变化有明显的相关性。第85页/共87页第八十五页，共87页。三、太阳活动(ti yn hu dn)的预报 短期预报：主要是预报未来几天内是否会发生短期预报：主要是预报未来几天内是否会发生具有强烈具有强烈X X光、紫外光和粒子流发射的太阳耀斑光、紫外光和粒子流发射的太阳耀斑(yobn)(yobn)。 中期预报：主要是预报半个月至几个月的时间中期预报：主要是预报半个月至几个月的时间里日面上是否会出现大的太阳活动区。里日面上是否会出现大的太阳活动区。 长期预报：是估计太阳活动年平均水平的变化长期预报：是估计太阳活动年平均水平的变化趋势，实际上就是预报太阳黑子相对数年均值趋势，实际上就是预报太阳黑子相对数年均值的变化，包括下一个太阳活动周的极小年和极的变化，包括下一个太阳活动周的极小年和极大年出现的时间。大年出现的时间。 当然，要想准确预报太阳活动事件，人类必须当然，要想准确预报太阳活动事件，人类必须弄清太阳活动起源与日地关系机理。关于太阳弄清太阳活动起源与日地关系机理。关于太阳活动的研究也是活动的研究也是2121世纪科学难题之一。世纪科学难题之一。第86页/共87页第八十六页，共87页。感谢您的观看(gunkn)！第87页/共87页第八十七页，共87页。