1.1 地球的宇宙环境 课件 2024-2025学年高一上学期地理湘教版（2019）必修第一册

第一章 宇宙中的地球 2020 湘教版 根据刘慈欣同名小说改编的中国科幻片《流浪地球》，主要讲述了科学家们发现太阳急速衰老膨胀，短时间内包括地球在内的整个太阳系都将被太阳吞没。为了自救，人类提出名为“流浪地球”的大胆计划，地球将被推入木星轨道，弹射出太阳系，最终泊入比邻星宜居轨道，成为比邻星的行星，开启全新的地球时代。这一大胆计划的提出，是基于人类对宇宙的认识. 思考：人类通过什么方式认识宇宙的？ 合作探究 我们生活的地球所处的宇宙环境是什么样的？ “流浪地球”计划分为三步：第一步，终止地球自转：第二步，将地球推入木星轨道，借助木星引力，弹出太阳系：第三步，地球经历2500年的星际流浪，抵达距离太阳系最近的恒星比邻星。 一、人类对宇宙的认识 PART1 Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅲ 天圆 地方 地心说 日心说 大爆炸说 我国古代 托勒密 哥白尼 哈勃 “盖天说” 地球静止 宇宙是发生在137亿年前的一次爆炸。 我们可以通过什么方式了解宇宙？ 太阳为中心 其实人类认识宇宙的过程漫长而曲折。 宇宙诞生之前，没有时间，没有空间，也没有物质和能量。形成宇宙引力大坍缩灭亡的“0”维空间点，称为宇宙奇点。奇点是一个密度、热量、温度、压力无限大“点”。 一、人类对宇宙的认识 PART1 人造卫星、载人飞船、航天站、航天飞机，天文望远镜等…… 中国空间站 韦伯望远镜 东方红一号第 一颗人造卫星 神舟五号首 次载人航天 嫦娥三号 着陆月球 贵州500m单口径 射电望远镜 中国航天事业起始于1956年。中国于1970年4月24日发射第一颗人造地球卫星，是继苏联、美国、法国、日本之后世界上第5个能独立发射人造卫星的国家。 中国发展航天事业贯彻国家科技事业发展的指导方针，即自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来。 阅 读 神州18号飞船2024年4月成功发射 显著提高人类探索宇宙能力 1970年 2003年 2013年 2016年 一、人类对宇宙的认识 PART1 2.人类是否可以通过宇宙飞船到达宇宙的边缘 ？为什么？ 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 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3x105千米/秒，所以1光年约等于9.4605x1012千米。 我们目前行驶宇宙飞船的速度远达不到光速，到达宇宙边界，用时远远大于上百亿年，对人类来说目前无法达到。 多层次的天体系统 Multi level celestial system 02 二、多层次的天体系统 PART2 宇宙间物质存在的形式，宇宙中所有的星体和星际物质的总称。主要分为自然天体和人造天体。 彗星 天体 行星 卫星 星云 恒星 流星体 二、多层次的天体系统 PART2 由气体和尘埃物质组成的呈云雾状外表的天体； 主要物质是氢； 质量巨大； 有些能自己发光； 是最基本的天体。 星云 仙女座星云 蟹状星云 二、多层次的天体系统 PART2 由炽热气体组成； 能自身发光的类球状天体； 质量巨大； 最基本的天体； 太阳是离地球最近的恒星。 恒星 比邻星是除太阳外距离地球最近的恒星，距离约4.2光年。 二、多层次的天体系统 PART2 在椭圆轨道上绕恒星运行的类球状天体； 本身不发光，靠反射恒星的光而发光 行星 金星 水星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 二、多层次的天体系统 PART2 环绕行星运转的天体； 体积小，不能自己发光； 月球是地球唯一的天然卫星。 卫星 所以天体也可以分为自然天体和人造天体 人造卫星 二、多层次的天体系统 PART2 云雾状，冰物质组成； 有彗尾，彗尾背向太阳； 哈雷彗星绕日公转周期为76年。 彗星 二、多层次的天体系统 PART2 运行于行星际空间的大大小小的尘粒和固体块叫流星体。 流星体 大 气 层 流 星 体 流 星 地表 陨石 非天体 天体 非天体 二、多层次的天体系统 PART2 天体判断的依据 ①物质形态：是否是宇宙间的物质，一些自然现象不是天体。 ②运转轨道：天体的一部分不是天体。 ③空间位置：是否在地球大气层之外。 1．下列属于天体的是（ ） A．流星体 B．待发射的人造卫星 C．陨石 D．飞行中的民航飞机 2．构成宇宙的主要物质形态是（ ） A．恒星和行星 B．行星和卫星 C．行星和彗星 D．星云和恒星 A D 天体类型 类型 组成(或成员) 特点 观察 气体或尘埃 云雾状体积、质量很大 模糊 炽热气体（氢和氦） 质量很大，发光、发热 繁星 点点 如八大行星 质量小、不发光 移动 尘粒、固体小块 质量小数量多 流星（雨） 如 月球 绕行星公转，不发光 圆缺变化 冰物质 质量小 云雾状 拖着 长尾 星云 恒星 行星 流星体 卫星 彗星 自然天体类型及主要特点 星云 恒星 行星 卫星 流星体 彗星 ①由炽热气体组成，能自己发光的球状或类球状天体 ②环绕恒星运行，本身不发光，靠反射恒星的光而发亮 ③环绕行星运行，大小差别很大 ④由尘埃或固体小块组成的天体 ⑤主要由冰物质组成的扫帚形天体 ⑥由气体和尘埃组成，呈云雾状外表，主要物质是氢 将常见天体及其特点相连 基础过关 二、多层次的天体系统 PART2 运动中的天体相互吸引、相互绕转，形成天体系统。 天体系统 请在教材中找出不同级别天体系统的组成、中心、大小等信息。 二、多层次的天体系统 PART2 2.能否用结构图画出天体系统的层次？ 地球就在这里 总星系 银河星系 太阳系 地月系 其他行星系 其他恒星系 河外星系 10万光年 2.6万光年 太阳系在银河系中的位置 银河系是由太阳和众多（1000多亿颗以上）恒星及星云组成的“铁饼”状扁平外形的庞大恒星系统，恒星之间的距离十分遥远。 在银河系中，所有恒星都环绕银心旋转 银河系的直径约10万光年，中心厚度约1.2万光年。 太阳与银河系中心的距离约2.6万光年。 （一）银河系与河外星系 银河系 银河系具有“铁饼”状的扁平外形 银心 + 银心 + 2.6万光年 10万光年 澳大利亚天文摄影师迈克尔，拍摄于西澳南邦国家公园的盐湖旅行途中。 神秘的银河引发人们无穷无尽的遐想。直到望远镜问世，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。 1.议一议，我们所看到的银河是银河系的全貌吗？ 不论我们位于地球上的哪个地点。都只能观察到银河系的一部分。具体的讲，由于银河系的半径为5万多光年，太阳系距离银心约为2.6万光年，我们人类肉眼在天空各处看见的个别恒星全都是银河系的一部分，来自银河系这条带状弧上的光，都是源自银河系平面上肉眼不能解析的恒心和其他天体累积的光亮。 质疑探究 河外星系 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（约1250亿个） 大多数河外星系由几十亿到上万亿颗恒星组成，河外星系的直径由几千光年到几十万光年不等， 河外星系 （一）银河系与河外星系 可观测宇宙 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 所有星系和在一起构成最大的天体系统，称总星系。 总星系就是天文学家所说的可见宇宙，半径约137亿光年 注：图示为人类可观测宇宙辐射全景 [特别提醒] 随着人类技术的发展，宇宙探测水平会不断高，“可见宇宙”的范围也会不断扩大。 （一）银河系与河外星系 由太阳、行星、矮行星和卫星，以及小行星、彗星、行星际物质等太阳系小天体构成 太阳是太阳系的中心天体， 太阳以其强大的引力，约束其他天体按照一定的轨道绕着它运转 太阳系 （二）太阳系与地月系 质量占整个太阳系质量的99.86% 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（一个日地距离=一个天文单位） 结构特征归纳 类地行星：水星、金星、地球、火星；距离太阳近，表面温度高； 巨行星：木星、土星；距离太阳较远，表面温度较低；卫星数目多（木星最多）；有光环 远日行星：天王星、海王星；距离太阳远，表面温度低；质量、体积大，平均密度较小；有卫星和光环 太阳系 质量、体积小，平均密度大 质量、体积大（木星最大），平均密较小； 行星名称 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° 偏心率 0.206 0.007 0.017 0.093 0.048 0.055 0.051 0.006 注：轨道倾角是指其他行星公转轨道与地球公转轨道面的夹角。偏心率反映椭圆的形状，偏心率越小，轨道越接近圆(偏心率为0时，轨道为圆)。 运动特征 太阳系 27 太阳系八大行星运行特征归纳 1.同向性：绕日公转方向都是_________ 2.近圆性：绕日公转的轨道形状近似圆形 性：轨道面几乎在同一平面上 自西向东 3.共面 特别提醒　特殊天体的运动 (1)金星自转方向与其他行星相反，在金星上看太阳西升东落。 (2)哈雷彗星公转方向与八大行星相反。 矮行星：与行星同样具有足够质量，呈球状或近球形，但不能清除其轨道附近其他物体的天体。 成员包括冥王星等。 太阳系小天体:围绕太阳运转但不符合行星和矮行星条件的物体。主要包括小行星、彗星、流星体和其他星际物质。 （二）太阳系与地月系 地月系 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（公转的同时也在自转）运动 月球是地球唯一的天然卫星，月地距离约为38.4万千米，也是距离地球距离最近的天体。 （二）太阳系与地月系 层次 组　　成 其　　他 可观测宇宙 银河系和现阶段所能观测到的河外星系 目前人类所知道的最高一级的天体系统 河外星系 银河系之外与银河系类似的天体系统 目前已观测到数百亿个 银河系 太阳和众多恒星组成的庞大恒星系统 太阳与银心的距离约 2.6万光年。直径？ 太阳系 由太阳、行星、矮行星和卫星、小行星、彗星、行星际物质等组成 太阳是距地球最近的一颗恒星。日地距离约为1.5亿千米 地月系 地球是地月系的中心天体,月球是地球唯一的天然卫星 月球是距离地球最近的天然天体。地月距离约为38.4万千米 二、多层次的天体系统 知识归纳 特殊行星——地球 Special planet - earth 03 三、特殊行星——地球 PART3 结构特征 与太阳系其他行星有许多相似之处(体积、质量、密度、组成物质等都不特别) 运动特征 同向性：绕日公转方向都是自西向东 共面性：轨道面几乎在同一平面上 近圆性：绕日公转的轨道近似圆形 普通 三、特殊行星——地球 PART3 特殊 地球是8颗行星中唯一存在生命的行星 为什么地球上 会存在生命呢？ 三、特殊行星——地球 PART3 外部环境 稳定的太阳光照，太阳处于壮年期，状态稳定。 安全的宇宙环境，大小行星各行其道，互不干扰。 三、特殊行星——地球 PART3 日地距离适中，自转周期适中（24h），地球具有适宜的温度（15℃）。 有适宜的温度 适合生物呼吸的大气 地球上有液态水 内部环境 具有适中的体积和质量，其引力可使气体聚集在地球周围，形成厚厚的大气层。 原始地球体积收缩、内部放射性元素衰变，地球温度不断升高，产生水汽，冷却凝结形成降水 2 地球上存在生命的条件 内因：（地球自身的条件） 适宜的温度： 液态的水： 恰到好处的大气厚度和大气成分： 日地距离适中、自转公转周期适宜、大气层的保护 适当的体积和质量，并经历漫长时间演化（厚度、成分） 原始海洋的形成、适宜的温度 外因：（安全稳定的宇宙环境） 稳定： 安全： 太阳正值壮年期，光照条件稳定 各大行星和行其道、互不干扰 三、特殊行星——地球 PART3 本节小结：思维导图 5．读图，回答下列问题。 随堂巩固 (1)写出图中字母代表的天体名称： A. ， C. ， F. ， G. ， (2)写出与地球轨道相邻的两颗行星的代号： ________ 、 ________ 。 (3)据图分析地球上具有生命的原因。 水 星 地 球 土 星 天 王 星 B D 大小行星各行其道，互不干扰（安全的宇宙环境）；日地距离适中 学以致用 据天文学家推算，2022年有多次行星冲日天文奇观。下图为火星冲日形成示意图。据此完成下列小题。 5．“火星冲日”时，太阳、地球、火星出现了图示位置特征，体现了太阳系行星运动的 A．同向性 B．近圆性 C．共面性 D．连续性 （    ） 6．火星虽然有适合生命存在的物质，但目前仍然没有发现生命存在，其原因最可能是 A．火星体积密度较小 B．火星上没有液态水 （    ） C．火星表面温度高 D．火星上没有大气 C B 挖沙 Lavf58.12.100 $$