1.1 地球的宇宙环境课件 2024-2025学年高一上学期 湘教版（2019）地理必修一

地球的宇宙环境 在浩瀚的宇宙中，地球是一个普通的星球。与宇宙中的众多天体相比，地球在体积和质量上是微不足道的。但是，地球又是一个特殊的星球。地球有着适中的位置、和煦的阳光、适宜的温度、充足的水分、含氧的大气层……从而孕育了形态各异的生命种群，繁衍了有高度智慧的人类，缔造了灿烂辉煌的人类文明。 导语 探究 夏秋季节，无月的晴夜，我们仰望苍穹，在天空中可以看到一条气势磅礴的乳白色光带，犹如梦幻般的薄纱，天文学上称之为银河。神秘的银河引发了人们无穷无尽的遐想。直到望远镜问世后，云雾状的银河才被分解为点点繁星；由于它们太密集，距离又遥远，所以，肉眼望去就化为白茫茫的云雾状光带。恒星天文学创始人、英国天文学家威廉·赫歇尔（1738—1822）对恒星的分布进行了系统的研究，他认为，密集分布在银河中的无数恒星，连同散布在天空各方的点点繁星，包括太阳系在内，都属于一个庞大的恒星系统，并称它为银河系。 探究 探究 1.议一议，我们所看到的银河是银河系的全貌吗？ 2.我国古代把银河叫作天河、银汉等，民间还流传着牛郎、织女每年七夕在鹊桥相会的神话故事。白居易有诗云：“烟霄微月澹长空，银汉秋期万古同。几许欢情与离恨，年年并在此宵中。”（《七夕》）夏秋之交的黄昏，银河最为明显。观察银河，找到牛郎星和织女星，领会诗人描绘的意境。 探究 图1-1银河（此影像为多次曝光而成，拍摄于智利） 人类对宇宙的认识 一 多层次的天体系统 二 特殊行星——地球 三 目 录 CONTENTS 一 人类对宇宙的认识 人类认识宇宙的过程漫长而曲折。尽管人类对宇宙的知识积累得越来越多，但是，与茫茫的宇宙相比，目前人类对宇宙的认识，还只是“沧海一粟”。 人类对宇宙的认识 探索宇宙 人类很早就开始关注天文现象，探索星空奥秘。先民们编织了许多美妙的星空神话，留下了大量观察星空的记载，为我们揭开宇宙奥秘提供了有益的启示。至今使用的一些星座和恒星的名称，都与精彩的星空神话有诸多联系。 阅读 人类对宇宙的认识 1957年，苏联发射了第一颗人造地球卫星，开创了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。自此，各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空，极大地丰富了人类关于太阳系和宇宙的知识。随着科学技术的发展，人类的视野逐渐拓展，探索和开发宇宙的能力不断增强。 阅读 人类对宇宙的认识 阅读 2016年9月，500米口径球面射电望远镜在贵州平塘的喀斯特洼坑中落成启用。它拥有30个标准足球场大的接收面积，是目前世界最大单口径、最为灵敏的射电望远镜，被誉为“中国天眼”。该望远镜成功运行后，其超强的灵敏度显著提高了人类探索宇宙的能力。 图1-2 中国500米口径球面射电望远镜（英文简称 FAST） 人类对宇宙的认识 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。天文学家把人类已经观测到的有限宇宙，叫作“可观测宇宙”或“已知宇宙”，其半径约137亿光年。 阅读 人类对宇宙的认识 阅读下列材料，完成相关任务。 光年是天文学中的距离单位，即光在真空中一年所传播的距离。在真空中，光速约3×105千米／秒，所以1光年约等于9.4605×1012千米。 1、可观测宇宙的半径约多少光年，折合多少千米？ 2、日地平均距离约1.5亿千米。算一算，太阳光到达地球约需多少时间？可观测宇宙的半径约为日地平均距离的多少倍？ 活动 返回目录 二 多层次的天体系统 宇宙中的恒星、星云、行星、卫星等各种物质，通称天体。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。 多层次的天体系统 图1-3 多层次的天体系统示意 （一）银河系与河外星系 银河系与河外星系主要由恒星等比较大的天体组成。恒星之间的距离十分遥远，以光年为最小单位来计量。例如，距离太阳最近的恒星，与太阳之间的距离约 4.2光年。 多层次的天体系统 比邻星是除太阳外，距离地球最近的恒星。不过，我们现在看到的比邻星，是它4年多前的形象。当我们向太空极目远眺时，从时间上说，我们看到的是过去。 银河系中除了大量的恒星以外，还有很多由尘埃和气体等组成的云雾状天体，称为星云。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。 多层次的天体系统 图1-4 银河系示意 银河系是由1000多亿颗恒星等组成的天体系统，具有铁饼状的扁平外形。扁盘密集部分的直径约10万光年，中心厚度约1.2万光年。银河系中所有的恒星都环绕共同的中心——银心旋转。太阳距离银心约2.6万光年，绕银心运行一周约需2.5亿年。 可观测宇宙是目前人类所知道的最高一级天体系统，包括银河系与现阶段所能观测到的河外星系。 多层次的天体系统 图1-5 在北半球用肉眼可见的河外星系—仙女星系 仙女星系距离地球260万光年。如今我们看到的仙女星系，实际上是260万年前该星系的状况。 （二）太阳系与地月系 太阳系　太阳系由太阳、行星、矮行星和卫星，以及小行星、彗星、流星体和行星际物质等太阳系小天体组成。太阳的质量约占整个太阳系质量的99.86%。 多层次的天体系统 图1-6 太阳系示意 注：太阳系各天体体积及天体之间的距离未按实际比例绘制。 多层次的天体系统 环绕太阳运行的天体 行星是指环绕太阳运行、质量足够大、呈球形或近似球形，并能通过引力清空轨道附近碎物的天体。行星本身一般不发光，以表面反射太阳光而发亮。太阳系中，按照与太阳的距离，由近及远依次有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星八颗行星。从地球北极上空看，八大行星都按逆时针方向，即自西向东沿着近圆形的轨道绕日运行，它们的轨道大体在同一平面上。以地球的轨道为界，常把水星和金星称为地内行星，火星、木星、土星、天王星和海王星称为地外行星。木星和土星的体积与质量分别居第一、二位，称为巨行星。天王星和海王星距离太阳较远，称为远日行星。 阅读 多层次的天体系统 矮行星环绕太阳轨道运行，质量足够大，呈球形或近球形，不是一颗卫星，也不能清空轨道附近的区域。冥王星为其代表。 阅读 图1-7 哈雷彗星（环绕太阳运行的 周期约76年，拍摄于1986年） 多层次的天体系统 太阳系小天体是指其他环绕太阳运行但不符合行星和矮行星条件的天体，主要包括小行星、彗星、流星体和行星际物质。小行星是一大批质量小得多、环绕太阳运行的天体，其运行轨道基本位于火星轨道和木星轨道之间。受木星、火星和地球引力的影响，小行星有时会运行到地球和火星之间，甚至会“闯入”地球的大气层，与大气摩擦而持续燃烧，其残骸降落到地球表面，便是陨星。许多证据表明，大约6600万年以前，一颗小行星撞击了地球，使地球环境发生了巨大变化，这可能是恐龙时代结束的重要原因。有些彗星沿着扁长的椭圆轨道绕日运行，周期长短悬殊。当它们接近太阳的时候，外层物质会呈现为背向太阳的尾状（扫帚状）。著名的狮子座流星雨，就是名叫“坦普尔 - 塔特尔”的彗星尾部所留下的碎屑残留物质与地球大气摩擦而形成的。 阅读 地月系　地月系是指地球与其卫星月球组成的天体系统。月球在环绕地球公转的同时，也在自转。月球公转、自转的方向和周期完全一样，总是以一面对着地球。月球本身不发可见光，我们看到的月光是月球反射的太阳光。月球留给人们最深的印象是月亮的盈亏变化。 多层次的天体系统 图1-8 美国月球探测器在月球上空拍摄的地球照片 火星、木星、土星、天王星、海王星与它们各自的卫星，分别组成类似于地月系的天体系统。在太阳系之外，目前观测到的类似级别的天体系统十分有限。 多层次的天体系统 观察月相 从地球上看月亮，有时似一钩斜挂，有时如玉盘高悬。月亮盈亏变化而出现的各种形状，称为月相。月相的变化是有周期性的。从农历初一开始，观察一个月内月亮的形状及其在天空中位置的变化。活动过程如下： 1.选择住所附近便于观察的场地。 2.了解当地每天月亮出没的大致时间，制订逐日观察计划。计划内容主要包括每日观察次数、时间，观察项目和相关器材等。 活动 多层次的天体系统 3.逐日逐次观察并记录月亮在天空中的方位、地平高度（你可以用伸展手臂、紧握拳头的方法来估测月亮的地平高度，高出地平线一拳为10°，两拳为20°，依此类推）和亮面凸出方向，绘出观察时的月相草图，并记下每次观察的农历日期、时刻及其他情况。 活动 图1-9 农历上半月傍晚可见的月亮 多层次的天体系统 4.将观察记录整理成表格形式，向全班同学展示。表格应包括以下项目：①每天月亮出没的大致时间；②一天中所观察到的月相、在天空中的方位、地平高度、亮面凸出方向以及观察时间。 活动 图1-10 农历下半月清晨可见的月亮 多层次的天体系统 5.与同学一起交流，说一说在活动中你感到容易和困难的地方，以及你的发现。如果要在另外一个月里观察月相，你的观察方法应做哪些改进？为什么要做这些改进？ 活动 返回目录 三 特殊行星——地球 由于地球具备了生命存在的基本条件——充足的水分，恰到好处的大气厚度和大气成分，适宜的太阳光照和温度范围等，在地球上产生了目前所知道的唯一的高级智慧生命——人类。从这种意义上说，地球是宇宙中的一颗特殊行星。 特殊行星——地球 探索宇宙中的生命 太阳系是宇宙中一个普通的恒星系统。它的不同凡响之处在于：太阳系中的地球，是迄今为止我们所知道的宇宙中唯一存在智慧生命的天体。 阅读 特殊行星——地球 地球之外是否存在生命？人们对此一直抱有巨大期冀。在目前观测所及的数百亿个星系中，每个星系有数亿乃至上万亿颗恒星，其中总有一些恒星与太阳相似，即在这类恒星的周围，有环绕着恒星运行的行星，构成以恒星为中心的天体系统。在这类天体系统中，很可能有一些行星具有与地球相类似的宇宙环境。也就是说，在地球之外，高级生命存在的可能性极大。 寻找地外智慧生命，是人类探索未知世界的尝试，也是人类认知宇宙和生命的过程。 阅读 特殊行星——地球 1.收集人类进行宇宙探索，特别是在生命探索方面所取得的研究成果，读下表，结合所学知识，完成相关任务。 活动 特殊行星——地球 1.收集人类进行宇宙探索，特别是在生命探索方面所取得的研究成果，读下表，结合所学知识，完成相关任务。 活动 名称 与太阳的距离/（×106千米） 赤道半径/ 千米 质量1 体积1 平均密度/（克／厘米3） 自转周期 /天 公转周期/年 表面温度 /K 已知卫星 数2/个 水星 57.90 2439.70 0.06 0.06 5.43 58.79 0.24 440 0 金星 108.20 6051.80 0.82 0.86 5.24 243.69 0.62 737 0 地球 149.60 6378.14 1.00 1.00 5.51 1.00 1.00 288 1 火星 227.90 3396.20 0.11 0.15 3.93 1.03 1.88 210 2 木星 778.57 71492.00 317.83 1321.33 1.33 0.42 11.86 112~165 79 土星 1433.53 60268.00 95.16 763.59 0.69 0.45 29.46 84~134 62 天王星 2872.46 25559.00 14.54 63.08 1.27 0.72 84.01 53~76 27 海王星 4495.06 24764.00 17.15 57.74 1.64 0.67 164.79 55~72 14 注：1. 质量和体积都以地球为1。 2. 卫星数据资料截至2018年。 特殊行星——地球 （1）地球上拥有可供生物生存所需的液态水、适宜的温度和比较厚的大气层。这些条件被科学家称为“金锁链条件”。试从地球与太阳的距离及其体积、质量的大小等方面，分析地球具备这些有利条件的原因。 （2）除地球外，太阳系中可能存在生命的行星是哪个？简要阐述判断理由。 （3）太阳周围的恒星际空间比较有利于太阳的稳定，而太阳的稳定又有利于地球上生命的产生和演化。假如太阳的光照条件变得极不稳定，地球上将会出现怎样的情形？试对你的答案作出解释。 2.选择一种你擅长的方式，比如写一篇短文，绘制一幅示意图，或者制作一段计算机动画等，向家人讲解地球所处的宇宙环境。 活动 返回目录 结束 $$