内容正文:
地球的宇宙环境
The cosmic environment of the earth
第一章 宇宙中的地球
【教学目标】
1.了解人类对宇宙的认识,明确天体的概念、类型、特点
2.理解天体系统的形成、层次及地球在天体系统中的位置(重点)
3.理解太阳系的结构、八大行星的运动特征和结构特征,说明地球是太阳系中一颗普通的行星(难点)
古代
“盖天说”
“浑天说”
公元2世纪
古希腊天文学家托勒密建立“地心说”
16世纪
波兰天文学家哥白尼提出“日心说”
18世纪
天文学家引入“星系”
20世纪60年代以来,大型天文望远镜使用以及空间探测技术发展,天文观测尺度逐渐扩展到200亿光年时空区域
人类对宇宙的认识
3
中国天眼
可观测宇宙:人类已经观测到的有限宇宙,半径约137亿光年。
宇宙:所有时间、空间和物质的总和,是物质世界的整体。
光在“真空”中一年传播的距离,是量度天体的距离单位
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1
地球在宇宙中的位置
天体与天体系统
宇宙飞船
人造卫星
太空垃圾
人造天体
天体:存在于宇宙中的各种物质形式
最基本的天体——恒星、星云
Celestial body and planetary systems
恒星
行星
卫星
流星体
彗星
星云
自然天体
星际物质
(气体和尘埃)
恒星Fixed Star
恒星由炽热气体组成,是质量很大且自身能发光的球状或类球状天体,天体中99%都是恒星。
图为太阳,离地球最近的恒星
行星Planet
行星是在椭圆轨道上绕恒星运行的、近似球状的天体。行星的质量比恒星小,本身不发光,靠反射恒星的光而发亮。
图为环绕太阳运行的土星
卫星Satellite
卫星质量比行星更小,绕行星运动,并随行星绕恒星运动,本身不发光。
图为月球,地球的天然卫星
流星(体)Meteor
流星体由尘埃或固体小块组成,质量更小,也不发光。流星体进入地球大气层后,因与大气摩擦,迅速增温发生燃烧(流星现象),少数落到地面成为陨星。
图为2023年8月英仙座流星
彗星Comet
彗星是由冰物质组成的扫帚形天体,是进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体,呈云雾状。
图为哈雷彗星(周期76年)
星云Nebula
星云是一种云雾状的天体,由气体和尘埃组成,主要物质是氢。按照形态,银河系中的星云可以分为弥漫星云、行星状星云等。
图为蝴蝶星云M2-9
黑洞是现代广义相对论中的一种天体,引力极其强大,是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。
黑洞Black hole
图为2019年4月人类首张合成黑洞照片
由人工研制并用运载火箭或航天飞机发射到宇宙空间的飞行体,运行规律与自然天体相同或基本相同,包括宇宙飞行器和空间垃圾。
人造天体A-Object
图为人造地球卫星
大气上界
天体
流星现象
陨星
(陨石、陨铁)
如何判断一个物质是否为天体?
看位置:在地球大气层之外,不是其他天体的一部分。例如,在大气层外环绕地球的卫星是天体,在地球上还未发射的卫星不是天体。
看实质:必须是宇宙中物质,而不是现象。
看运转:在一定的轨道上独自运转。依附在其他天体上运行的物体不是天体,如在月球上考察的玉兔号月球车。
空间站
火箭
判断空间站、火箭是否属于天体?
1.形成条件
宇宙中天体都在运动着,运动中的天体相互吸引、相互绕转,形成天体系统
地月系
太阳系
银河系
总星系
天体与天体系统
Celestial body and planetary systems
天体之间是否构成天体系统,必须同时具备两个“相互”。
思考:地球与月球构成天体系统吗?北斗七星的恒星构成天体系统吗?
地月系
太阳系
银河系
可观测宇宙(总星系)
天体与天体系统
Celestial body and planetary systems
2.天体系统的级别
(最高级)
(最低级)
银河系
1000多亿颗恒星等组成的铁饼状扁平外形天体系统
直径约10万光年,中心厚度约1.2万光年
所有恒星都环绕银心旋转
在没有月光且未受城市灯光干扰的晴朗夜晚,能看到银河呈一条乳白色朦胧光带横跨天际
图为夏季在金山岭长城观测到的银河
河外星系
在银河系外,有许许多多同银河系类似的星系,统称它们为河外星系
图为仙女星系
太阳系
太阳系由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、行星际物质等构成
太阳是太阳系的中心天体,质量占整个太阳系质量的99.86%
以其强大的引力,约束其他天体按照一定的轨道围绕它运转
地球是距离太阳较近的一颗行星,日地距离约为1.5亿千米
水星凌日
水星运行到太阳和地球之间,三者恰好成一线,这一现象被称为“水星凌日”,这种天象大约100年会出现13次。
金星——太阳真的不会打西边出来吗?
金星是除太阳和月亮之外,全天最亮的星,又被称为“启明星”。
金星