1.1 地球的宇宙环境-2024-2025学年高一地理同步教学课件（人教版2019必修第一册）

地球的宇宙环境第一章第一节宇宙中的地球 运用资料，描述地球所处的宇宙环境。 1、结合图文、视频材料，了解宇宙并认识宇宙中的天体，学会辨别天 体的方法。（区域认知、综合思维） 2、绘制天体系统示意图，描述地球的宇宙中的位置。（区域认知、综 合思维） 3、运用图文资料，分析地球上存在生命的宇宙环境和自身条件。（区 域认知、人地协调观、综合思维） 课标要求： 学习目标： 视频导入：【流浪地球】 在科幻小说《流浪地球》中，刘慈欣描述了因为太阳氦 闪导致太阳系不宜居，人类将整个地球推动，逃离太阳系 泊入比邻星轨道的故事。根据天文学家的观测结果，比邻 星距离地球大约4.2光年，这个距离在宇宙尺度下已经是非 常小的了。 根据视频思考：人类为什么要带着地球流浪？ 任务1：宇宙中有什么？ 思考1：宇宙是什么？宇宙有多大？ 宇宙是所有 的空间和时 间的统一。 上下四方曰宇 古往今来曰宙 空间上无边无际 时间上无始无终 从这个角度看，宇宙包含了地理学研 究的两大方面：“时间”和“空间”。 现代天文学认为，宇宙是所有时间、空 间和物质的总和，是我们这个物质世界 的整体。 思考2：泊入比邻星轨道的过程中，可能遇到哪些宇宙中的天体？ • 由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，主要物质是氢 • 图为通过天文望远镜拍摄的猎户座星云 宇宙星云 •墨西哥草帽星系104 C o s m i c n e b u l a , s t r a w h a t g a l a x y , M e s s i e r 1 0 4 • 因星系中央隆起明亮的核与核附近像草帽的帽檐般向四周辐射散开的宇宙灰尘， 又称墨西哥草帽星系 • 距离地球2930万光年的Sa-Sb型之旋涡星系，梅西耶编号M104，NGC 4594 • 环状星云（Planetary nebulae），也被称之为“Messier 57” • 因此类星云中心有颗高温星，外围环绕着一圈云状物质，就好像行星绕着太阳 似的而得名，也有因其形状像一个光环，所以又称为环状星云 宇宙星云 •环状星云梅西耶5 7 C o s m i c n e b u l a , R i n g N e b u l a , M e s s i e r 5 7 • 天龙座的一个行星状星云，因为形状长得像猫的眼睛而得名 • 哈勃太空望远镜显示，猫眼星云拥有绳结、喷柱、弧形等各种形状的结构。于 1786年发现，是已知的结构最复杂的星云之一 宇宙星云 •猫眼星云NGC 6543 C o s m i c n e b u l a · c a t ' s E y e N e b u l a N G C 6 5 4 3 宇宙星云•行星状蝴蝶星云 M2-9 C o s m i c n e b u l a , p l a n e t a r y B u t t e r f l y N e b u l a m 2 - 9 • 蝴蝶星云 M2-9也叫巴比龙星云 • 蛇夫座美丽的行星状星云。大小约是150光年，位于我们的邻居星系大麦哲伦 星云，距地球大约17万光年 宇宙星云 •马头状星云 Barnard 33 C o s m i c n e b u l a , H o r s e h e a d N e b u l a , B a r n a r d 3 3 • 马头状星云 Barnard 33 IC 434是暗星云，黑暗的尘埃和旋转的气体构成的构成 马的头部 • 它位于猎户座ζ星的左下处，距离地球大约1500光年 “至和元年五月己酉，客星晨出天关之东南 可数寸（嘉祐元年三月乃没）” ——《续资治通鉴长编》 l 1054年7月4日，产生蟹状星云的一次超新 星爆发，这次客星的出现被中国宋朝的天 文学家详细记录 蟹状星云 Crab Nebula 宇宙星云 •马头状星云 Barnard 33 C o s m i c n e b u l a , H o r s e h e a d N e b u l a , B a r n a r d 3 3 • 马头状星云 Barnard 33 IC 434是暗星云，黑暗的尘埃和旋转的气体构成的构成 马的头部 • 它位于猎户座ζ星的左下处，距离地球大约1500光年 由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体 • 图为太阳，它是离地球最近的恒星 02 太阳 天狼星 UY Scuti 盾牌座 UY 盾牌座UY是一颗位于盾牌座的红超巨星 是现今人类已知体积最大的恒星，半径约为 7.94 AU， 略小于土星轨道半径，居人类观测到的恒星体积榜首 • 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 • 图为在外太空拍摄的环绕太阳运行的土星 Asteroid belt 小行星带 小行星带是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行 星密集区域，98.5%的小行星都在此发现，约2.17-3.64 天文单位内，聚集了约50万颗以上的小行星 特洛伊小行星 特洛伊小行星 1 天 文 单 位 （ A U ） 小行星带 A s t e r o i d b e l t • 环绕行星运转的天体，卫星的大小差别很大 • 图为木星的卫星一木卫二，它是已发现的距离木星第二近的卫星 • 流星体是太阳系内，成为颗粒状的碎片 • 流星体进入地球大气层后，在路径上发光并被看见的阶段则被称为流星 • 图示为英仙座流星雨 • 彗星又称扫把星，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 • 彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华 C o m e t t r a j e c t o r i e s 水星 太阳 地球 金星 3.03 3.10 3.18 3.23 3.2 8 4.0 2 4.1 2 • 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 • 图为北京时间2019年4月10日人类首张合成黑洞照片 K a g a n t u y a • 卡冈图雅黑洞来自于《星际穿越》这部电影中，主人公从中跳入卡冈图雅黑洞， 进入了五维文明构建的超立方体（三维）中；质量达到了太阳的1亿倍 • 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等 • 人造天体泛指人类发射到太空的物 体，具体是指由人工研制，然后由 运载火箭或航天飞机发射到宇宙空 间的飞行体。 • 包括人造卫星、铱星闪光、空间站、 宇宙飞船、航天飞机等。它们的运 行规律与自然天体基本相同。 Including artificial satellites, iridium flares, space stations, spacecraft, space shuttles, etc. 小结提升1：天体 自然天体 恒星 行星 彗星 星云 卫星 流星体 天体 任务1：宇宙中有什么？ 地球的宇宙环境 第一章第一节 宇宙中的地球 1 运用资料，描述地球所处的宇宙环境。 1、结合图文、视频材料，了解宇宙并认识宇宙中的天体，学会辨别天体的方法。（区域认知、综合思维） 2、绘制天体系统示意图，描述地球的宇宙中的位置。（区域认知、综合思维） 3、运用图文资料，分析地球上存在生命的宇宙环境和自身条件。（区域认知、人地协调观、综合思维） 课标要求： 学习目标： 视频导入：【流浪地球】 在科幻小说《流浪地球》中，刘慈欣描述了因为太阳氦闪导致太阳系不宜居，人类将整个地球推动，逃离太阳系泊入比邻星轨道的故事。根据天文学家的观测结果，比邻星距离地球大约4.2光年，这个距离在宇宙尺度下已经是非常小的了。 根据视频思考：人类为什么要带着地球流浪？ 任务1：宇宙中有什么？ 思考1：宇宙是什么？宇宙有多大？ 宇宙是所有的空间和时间的统一。 上下四方曰宇 古往今来曰宙 空间上无边无际 时间上无始无终 从这个角度看，宇宙包含了地理学研究的两大方面：“时间”和“空间”。 现代天文学认为，宇宙是所有时间、空间和物质的总和，是我们这个物质世界的整体。 思考2：泊入比邻星轨道的过程中，可能遇到哪些宇宙中的天体？ 由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，主要物质是氢 图为通过天文望远镜拍摄的猎户座星云 猎户座，是赤道带星座之一，位于双子座、麒麟座、大犬座、金牛座、天兔座、波江座与小犬座之间，其北部沉浸在银河之中。猎户座主体由参宿四和参宿七等4颗亮星组成一个大四边形，面积为594平方度，居第26位。纬度变化位于+85°和−75°之间可全见，最佳观测月份为1月。 猎户座中最亮的是参宿七（猎户座β，Rigel）它的视星等为0.12等，在全天的亮星中排在第七位，绝对星等为-7.92等 [17]  ，表面温度12000开尔文。参宿四（猎户座α星，Betelgeuse），它是全天第九亮星，亮度在0.06等和0.75等之间变化，亮度变化周期为5年半，属于不规则变星。每年一月底二月初晚上八点多的时候，猎户座内连成一线的参宿一、参宿二、参宿三三颗星正高挂在南天，所以有句中国民谚“三星正南，就要过年”。 9 宇宙星云•墨西哥草帽星系104 Cosmic nebula, straw hat galaxy, Messier 104 因星系中央隆起明亮的核与核附近像草帽的帽檐般向四周辐射散开的宇宙灰尘，又称墨西哥草帽星系 距离地球2930万光年的Sa-Sb型之旋涡星系，梅西耶编号M104，NGC 4594 环状星云（Planetary nebulae），也被称之为“Messier 57” 因此类星云中心有颗高温星，外围环绕着一圈云状物质，就好像行星绕着太阳似的而得名，也有因其形状像一个光环，所以又称为环状星云 宇宙星云•环状星云梅西耶57 Cosmic nebula, Ring Nebula, Messier 57 天龙座的一个行星状星云，因为形状长得像猫的眼睛而得名 哈勃太空望远镜显示，猫眼星云拥有绳结、喷柱、弧形等各种形状的结构。于1786年发现，是已知的结构最复杂的星云之一 宇宙星云•猫眼星云NGC 6543 Cosmic nebula · cat's Eye Nebula NGC 6543 宇宙星云•行星状蝴蝶星云 M2-9 Cosmic nebula, planetary Butterfly Nebula m2-9 蝴蝶星云 M2-9也叫巴比龙星云 蛇夫座美丽的行星状星云。大小约是150光年，位于我们的邻居星系大麦哲伦星云，距地球大约17万光年 宇宙星云•马头状星云 Barnard 33 Cosmic nebula, Horsehead Nebula, Barnard 33 马头状星云 Barnard 33 IC 434是暗星云，黑暗的尘埃和旋转的气体构成的构成马的头部 它位于猎户座ζ星的左下处，距离地球大约1500光年 “至和元年五月己酉，客星晨出天关之东南可数寸（嘉祐元年三月乃没）” ——《续资治通鉴长编》 1054年7月4日，产生蟹状星云的一次超新星爆发，这次客星的出现被中国宋朝的天文学家详细记录 蟹状星云 Crab Nebula 宇宙星云•马头状星云 Barnard 33 Cosmic nebula, Horsehead Nebula, Barnard 33 马头状星云 Barnard 33 IC 434是暗星云，黑暗的尘埃和旋转的气体构成的构成马的头部 它位于猎户座ζ星的左下处，距离地球大约1500光年 由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体 图为太阳，它是离地球最近的恒星 02 太阳 天狼星 UY Scuti 盾牌座 UY 盾牌座UY是一颗位于盾牌座的红超巨星 是现今人类已知体积最大的恒星，半径约为 7.94 AU，略小于土星轨道半径，居人类观测到的恒星体积榜首 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 图为在外太空拍摄的环绕太阳运行的土星 Asteroid belt 小行星带 小行星带是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域，98.5%的小行星都在此发现，约2.17-3.64天文单位内，聚集了约50万颗以上的小行星 特洛伊小行星 特洛伊小行星 1天文单位（AU） 小行星带 Asteroid belt 特洛依群小行星（Trojan asteroids）是与木星共用轨道，一起绕着太阳运行的一大群小行星。从固定在木星上的座标系统来看，他们是在所谓的拉格朗日点中稳定的两个点，分别位于木星轨道前方（L4）和后方（L5）60度的位置上。 21 环绕行星运转的天体，卫星的大小差别很大 图为木星的卫星一木卫二，它是已发现的距离木星第二近的卫星 流星体是太阳系内，成为颗粒状的碎片 流星体进入地球大气层后，在路径上发光并被看见的阶段则被称为流星 图示为英仙座流星雨 彗星又称扫把星，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 彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华 Comet trajectories 水星 太阳 地球 金星 3.03 3.10 3.18 3.23 3.28 4.02 4.12 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 图为北京时间2019年4月10日人类首张合成黑洞照片 Kagantuya 卡冈图雅黑洞来自于《星际穿越》这部电影中，主人公从中跳入卡冈图雅黑洞，进入了五维文明构建的超立方体（三维）中；质量达到了太阳的1亿倍 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等 人造天体泛指人类发射到太空的物体，具体是指由人工研制，然后由运载火箭或航天飞机发射到宇宙空间的飞行体。 包括人造卫星、铱星闪光、空间站、宇宙飞船、航天飞机等。它们的运行规律与自然天体基本相同。 Including artificial satellites, iridium flares, space stations, spacecraft, space shuttles, etc. Artificial celestial body 小结提升1：天体 自然天体 恒星 行星 彗星 星云 卫星 流星体 天体 任务1：宇宙中有什么？ 材料：2024年5月3日，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌发射场发射，之后准确进入地月转移轨道。6月2日嫦娥六号成功着陆在月球背面，开启人类探测器首次在月球背面实施的采样任务，即将“蟾宫挖宝”。 嫦娥六号是天体吗？ 发射前：不是 进入太空：是 着陆后：不是 天体的条件： ①地球大气层外 ②在宇宙独立运行 A.在轨的人造卫星 B.月球表面的探月车 C.落在地表的陨石 D.即将发射的的空间站 左边四图中属于天体的是 A 天体的条件： ①地球大气层外 ②在宇宙独立运行 32 任务2：宇宙中天体之间的关系 太阳大，地球小， 地球绕着太阳跑； 地球大，月亮小， 月亮绕着地球跑。 画一画：根据左边歌谣，在右图中画出太阳、地球、月球相互运动示意图。 宇宙间这么多的天体， 34 地球 月球 【小组合作】：地月系的特点 地月系 由地球的月球组成，月球围绕地球运转。 地月系 E-Moon system E01 地月系由地球和月球组成 地球是地月系的中心天体，月球围绕地球运动 它是地球唯一的天然卫星，月地距离约为38.4万千米 太阳系 由太阳和围绕它运行的行星、彗星小行星等组成。 【小组合作】：太阳系的特点 太阳系 Solar system E02 99.86% 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-一定的轨道绕着它运转 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 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星 注：2006年8月24日下午，第26届国际天文联合会通过决议，由天文学家以投票正式将冥王星划为矮行星，自行星之列中除名 注：2006年8月24日下午，第26届国际天文联合会通过决议，由天文学家以投票正式将冥王星划为矮行星，自行星之列中除名 39 银河系 宇宙中的一个星系，包含众多的恒星。 【小组合作】：银河系的特点 银心 2.6万光年 5万光年 太阳 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。 太阳距银心月2.6万光年，绕银心一周约2.5亿年。 银河系包括四条大的和两条小的旋臂。太阳系坐落在较短的猎户座旋臂上。 银河系 银河系包括四条大的和两条小的旋臂。太阳系坐落在较短的猎户座旋臂上， 银河系包括四条大的和两条小的旋臂。太阳系坐落在较短的猎户座旋臂上，位于英仙座旋臂和人马座旋臂之间。旋臂是银河系里新恒星诞生的摇篮。 事实上，银河系每年都会有约十颗新恒星生成，每一百年至少会有一颗星老化。新生的恒星就出现在银河的旋臂上。 太阳就是位于其中一条旋臂之上，猎户座旋臂的内侧，距离银河系中心大约2.77万光年的位置。四条旋臂围绕银河旋转，银河系的自转周期大约为2.5亿年，也就是说地球所在的太阳系大约以250千米每秒的速度，在绕着银河系中心旋转。 在银河系的周围几十万光年的区域，还存在着十几个卫星星系，其中较大的有大麦哲伦星云和小麦哲伦星云。 41 由于身在其中，我们在地球上无法看到银河系的全貌 在没有月光且未受城市灯光干扰的晴朗夜晚，常能看到银河呈一条乳白色的朦胧光带横跨天际 图为夏季在金山岭长城观测到的银河 The Milky Way seen on earth 猎犬座涡星系 仙女星系 河外星系 除银河系以外宇宙中的其他星系。 【小组合作】：河外星系的特点 在银河系以外，有许许多多看似星云的天体，实际上是与银河系同级别的恒星系统，称为河外星系。 迄今为止，人类观测到的河外星系有数百亿个。大多数河外星系由几十亿到上万亿颗恒星组成，直径从几千光年到几十万光年不等。 Extragalactic System The Milky Way and the extragalactic galaxies that can be observed at this stage are collectively called Observable universe. 目前，在银河系外，天文学家观测到 许许多多同银河系类似的星系，统称它们为河外星系 银河系和现阶段所能观测到的河外星系，统称为可观测宇宙 注：图示为人类可观测宇宙辐射全景 可见宇宙 宇宙中的天体都在运动着。 运动着的天体因互相吸引和互相绕转，形成天体系统。天体系统有不同的级别。 地月系 太阳系 银河系 【小组合作】宇宙中天体众多且大多都在不断运动之中，它们是如何共存的？ 地月系 太阳系 银河系 可观测的宇宙 地球 月球 地月系 其他行星系 太阳系 其他恒星系 河外星系 银河系 可观测宇宙 天体系统 级别划分 130亿光年 宇宙是物质的， 物质是运动的， 运动是有规律的。 任务2：宇宙中天体之间的关系 【自主学习】1、太阳系中有几大行星？距离太阳由近到远如何排列？ 2、太阳系的行星如何分类？小行星带位于哪里？ 3、地球与太阳系其他行星和相比有何异同？ 任务3：地球在宇宙中的什么位置？ 类地行星 巨行星 远日行星 水 星 金 星 地 球 火 星 木 星 土 星 天王星 海王星 小行星带 水、 金、 地、 火、 木、 土、 天、 海 小行星带 49 类地行星 巨行星 远日行星 体积小 质量小 距日近 质量大 体积大 距日远 地球周长4万公里，如果按一般步行速度，人绕赤道步行一圈需要大约11132小时，即464天。 地球周长4万公里，如果按一般步行速度，人绕赤道步行一圈需要大约11132小时，即464天。 51 类地行星四兄弟，地球还是大哥 52 大家伙来了,土星相当于745个地球，木星有1300个地球那么大！也还可以接受，毕竟我地球还是一个有分量的角色！ 53 太阳系老大，有130万个地球那么大！地球在太阳面前已经是一粒砂子 54 02 太阳系•八大行星运动规律 Laws of motion of the eight planets in the solar system 八颗行星都围绕太阳公转 运动特征：公转方向——同向性 56 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道倾角 7° 3.4° 0° 1.9° 1.3° 2.5° 0.8° 1.8° 运动特征：公转轨道面——共面性 水星 金星 地球 火星 偏心率 0.206 0.007 0.017 0.093 木星 土星 天王星 海王星 偏心率 0.048 0.055 0.051 0.006 运动特征：公转轨道形状——近圆性 同向性 共面性 近圆性 八大行星公转方向都是自西向东。 八大行星公转轨道都是近似于圆的椭圆。 八大行星公转轨道几乎位于同一个平面上。 3、地球与太阳系其他行星和相比有何异同？ 小行星带 小结提升2：天体系统与太阳系 银 河 系 河外星系 其他恒星系统 太 阳 系 其他行星系统 地月系 可观测宇宙 太 阳 系 水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星 类地行星 巨行星 远日行星 同向性 共面性 近圆性 【小组合作】地球泊入比邻星轨道就一定适宜人类生存吗，讨论地球上存在生命要满足什么条件？ 任务4：人类在宇宙中还能投奔谁？ 行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 表面温度 白天350℃ 夜晚-120℃ -33℃ 480℃ 22℃ -23℃ -150℃ -180℃ -220℃ -220℃ 日地平均距离1.5亿千米。 适宜的温度 液态水存在 水星 金星 地球 火星 与地球的质量比 0.05 0.82 1.00 0.11 与地球的体积比 0.056 0.856 1.000 0.150 有无大气层 无 有 有 稀薄 小结提升3：地球存在生命的条件 适宜的温度 大气 液态水 距太阳远近适中 质量和体积适中，吸附大气 太阳很稳定 原始海洋形成 行程各行其道 自身条件 宇宙环境 光照 安全的宇宙环境 观测并记录月亮的位置和形状 活动 总结观测结果 总结月亮位置的逐日变化 总结月亮形状的逐日变化 月相变化的顺序是：新月—娥眉月—上弦月—盈凸—满月 —亏凸—下弦月—残月—新月，就这样循环，月相变化是周期性的，周期大约是一个月。 口诀：上上上西西、下下下东东 上弦月出现在农历月的上半月的上半夜,月面朝西,位于西半天空; 下弦月出现在农历月的下半月的下半夜,月面朝东,位于东半天空。 对于宇宙的观测，我们其实挺少的，因为缺乏一些必要的工具，比如说天文望远镜。 65 考 向 上上上西西、下下下东东 66 Lavf57.83.100 Lavf59.6.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.52(fixed_gap:False) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$