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地理新湘教版必修一 第一章:宇宙中的地球 第一节
地球的宇宙环境
新湘
教版
R
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1
丈量宇宙·解码天体系统
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上下四方为宇
古往今来曰宙
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。
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中国古汉语中对“宇宙”的解释是“上下四方为宇,古往今来曰宙”。
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”。
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,使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
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中国古代天文中有丰富的关于宇宙结构的设想。远在人类社会的早期,中国古代就逐渐形成“天圆如张盖,地方如棋局”的朴素的直观见解。到了3000年前的西周时代,又逐渐形成了“盖天说”。盖天说认为,大地不是平整方形,而是拱形,天空如一个斗笠,大地犹如一个倒扣的盘子。战国时代的尸佼在《尸子》一书中对宇宙概念明确写到“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”意思是:宇表示东南西北上下六个方向,即表示空间。宙表示过去、现在和将来,即表示时间。东汉著名天文学家张衡在《浑天仪图注》一书中载有:“浑天如鸡子,天体圆如弹丸,地如鸡中黄,孤居于内,天大而地小,天表里有水,天之包地,犹壳之裹黄。”这里描述的是浑天说
中国天眼
中国500米口径球面射电望远镜
(英文简称:FAST)
启用时间
2016年
9月
建设地点
贵州平塘
喀斯特洼坑
面积大小
30个标准
足球场
接收面积
世界等级
目前世界
最大单口径
最灵敏
射电望远镜
人类意义
显著提高
人类探索
宇宙能力
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天文学家把人类已经观测到的有限宇宙
叫做“可观测宇宙”或“已知宇宙”
其半径约137亿光年
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活动
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3×千米/秒,所以1光年约等于9.4605×千米。
1.可观测宇宙的半径约为多少光年?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?
可观测宇宙的半径约为137亿光年,折合约为1.2960885×千米
太阳光到达地球约需8分20秒。
可观测宇宙半径约为日地平均距离8.64059×倍
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一、天体
天体
宇宙中恒星
星云、行星
卫星、流星
彗星等各种
物质的统称
星云
卫星
流星体
恒星
彗星
行星
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一看位置:看它是不是位于地球大气层之外,独立存在于宇宙中。进入大气层或返回地面的物体不属于天体。二看实质:看它是不是宇宙间的物质,自然现象不属于天体。三看运转:看它是否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属于天体,如在火星上考察的火星车不属于天体。
恒星由炽热气体组成、能够自身发光的球形或类似球形的天体。
恒星
星光闪烁的恒星
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马头星云
草帽星云
鹰状星云
蟹状星云
星云:自身不发光,由气体和尘埃结合而成的云雾状天体。
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P11
行星:自身不发光,环绕恒星运动的天体。
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P12
矮行星
矮行星
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卫星:自身不发光,环绕行星运动的天然天体。
地球的卫星—月球
木星的卫星
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土星:83颗
彗星
绕日公转的方向?轨道特点?彗尾的变化规律?
最近一次哈雷彗星靠近地球是1986年,绕行周期为76年,下一次何时观测到?
彗星
彗星,是指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,呈云雾状的独特外貌。当彗星接近恒星时,彗星物质升华,在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。
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环绕恒星(行星)运动的天体,亮度和形状随距离变化而变化。
沿着扁长的椭圆轨道绕日运行,扫帚状彗尾P13
7班还没讲彗星,4班已讲完天体判断
小行星
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流星体是太阳系内颗粒状的碎片,其尺度可以小至沙尘,大至巨砾;更大的则被称为小行星,更小的则是星际尘埃。
狮子座流星雨( 1999年11月16-18日)
流星体
流星现象
陨石
北半球比较稳定的流星雨主要有象限仪座流星雨(1月4日前后)、英仙座流星雨(8月12日前后)和双子座流星雨(12月4日—17日前后)
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我们人类发射的卫星是不是天体呢?
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这里问大家一个问题,我们人类发射的卫星是不是天体呢?
人造天体
宇宙飞船
人造卫星
国际空间站
航天飞机
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天体
(1)判断条件:
二看实质:它是不是宇宙间的物质,一些自然现象不属于天体。
一看位置:它是不是位于地球大气层之外,独立存在于宇宙中。进入大气层或落回地面的物体不属于天体。
三看运转:它是否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属于天体,如在火星上的火星车。
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天体
(2)天体类型:
人造天体(宇宙飞船、人造卫星、国际空间站、航天飞机等)
自然天体(恒星、星云、行星、卫星、流星体、彗星、行星际物质等。)
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天体 概念 其他
恒星 自己能发光的球状或类球状天体 温度高,距地球非常遥远
行星 沿椭圆轨道绕恒星运转的球状天体 本身不发光,反射恒星光
卫星 绕行星运转的质量很小的球状天体 月球是地球唯一的卫星
星云 由气体和尘埃物质组成的云雾状天体 较恒星体积大、质量大、密度小
彗星 轨道扁长,绕太阳运行,质量较小,云雾状 哈雷彗星周期76年
流星体 行星际空间数量众多的尘粒和固体小块 数量众多,大小不一
行星际物质 填充在太阳系的物质。极稀薄的气体和极少量的尘埃
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小结
天体系统
天体系统
级别划分
地月系
太阳系
银河系
宇宙中的天体都在运动着,运动中的天体相互吸引和互相绕转,形成
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可观测宇宙
银河系
太阳系
地月系
其他行星系
其他恒星系
河外星系
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,天文学称之为银河。
天文学中的银河
庞大的恒星系统
繁星汇聚的光带
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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。
天文学中的银河
庞大的恒星系统
繁星汇聚的光带
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恒星天文学创始人、英国天文学家威廉霍歇尔(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。
天文学中的银河
庞大的恒星系统
繁星汇聚的光带
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银河系
(一)银河系与河外星系
5万光年
2.6万光年
太阳
银心
+
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
太阳距银心约2.6万光年,绕银心一周约2.5亿年。
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P11
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。例如:距离太阳最近的恒星(比邻星),距离约为4.2光年。
(一)银河系与河外星系
比邻星是除太阳外,距离地球最近的恒星。我们现在看到的比邻星,是它四年多前的形象。当我们向太空极目远眺时,从时间上说,我们看到的是过去。
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P10
1.议一议,我们所看到的银河是银河系的全貌吗?
探究
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,太阳系距离银河系约为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星和其他天体累积的光亮。
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银河系外许许多多看似星云的天体,是与银河系同级别恒星系统,称为河外星系。
(一)银河系与河外星系
迄今为止
人类观测到的河外星有数百亿个
大多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
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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
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太阳系组成:
太阳、行星 、矮行星、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。
(二)太阳系与地月系
太阳系
太阳质量:
约占整个太阳系99.86%。
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水 星
金 星
地 球
火 星
类地行星
巨行星
木 星
土 星
远日行星
天王星
海王星
运动特征:同向性 共面性 近圆性
注意:存在小行星带
太阳系
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(二)太阳系与地月系
地月系
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指地球与其卫星月球组成的天体系统
环绕地球公转的同时也在自转。
公转、自转方向和周期一样,月面固定。
本身不发光,月光是反射的太阳光。
留给人们最深的印象是月亮的盈亏变化。
3
特殊行星:地球
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1. 抛出核心问题: “在如此宏大而普通的宇宙背景下,地球是众多相似天体中的一颗平凡沙砾,还是拥有独特地位的生命绿洲?请基于科学事实进行论证。”
地球是太阳系中一颗特殊的行星根据人类目前所掌握的宇宙信息地球是八颗行星中唯一存在高级智慧生命的星球
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活动
名称 与太阳的距离
(×106千米) 赤道半径
(千米) 质量 体积 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
(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 3.39 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 1.63 0.67 164.79 55~72 14
读下表,结合所不知识,完成相关任务。
(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。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?试对你的答案做出解释。
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P16开普勒望远镜发现 5000+系外行星,其中55颗位于宜居带(NASA 2023)
活动
(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。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。
自身条件
日地距离适中
适当的自、公转周期
体积和质量适中
适宜的温度
液态水
适合生物呼吸的大气
生命存在
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活动
(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?试对你的答案做出解释。
火星(或水星、金星),从质量、体积、平均密度、自转周期、与太阳的距离等方面和地球对比。
假如太阳光照变得极不稳定,会导致地球整体自然环境也变得极不稳定。若发生在生物形成初期,会导致生物进化中断;若发生在现在或将来,会导致生物大量灭绝,甚至危及人类生存。
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地球存在生命的条件
稳定的太阳光照
太阳处于中年,状态稳定
大小行星各行其道,互不干扰
安全的宇宙环境
适宜的温度
日地距离适中,
公转、自转周期适中
适合生物呼吸的大气
体积、质量适中
存在液态水
地球内部放射性元素衰变,原始地球重力收缩
产生水汽,形成降水
内部条件
外部条件
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地球特殊性不在单一条件,而在数十亿年维持的精密耦合——就像同时转动100个齿轮且不能停摆
1.根据所不知识和材料信息,判断下列不属于天体的是( )
A.位于奔月轨道的“嫦娥四号”探测器 B.“鹊桥”中继卫星
C.月面考察的“玉兔二号”探月车 D.月球
C
北京时间2019年1月3日10时26分,“嫦娥四号”月球探测器世界首次在月球背面顺利着陆。随后,“嫦娥四号”探测器向位于月球同步轨道的“鹊桥”中继卫星发送了月球表面照片。一天后,“嫦娥四号”探测器释放“玉兔二号”探月车对月面进行考察。读图完成第1-2题。
地球
月球
发射
进入奔月轨道
中段轨道误差修正
制动开始
进入月球轨道
练练更健康
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2.运行在太空中的“神舟十一号”与“天宫二号”属于的最低一级天体系统是( )
A.银河系 B.河外星系 C.地月系 D.太阳系
C
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3.下列属于天体的是( )
①地球 ②河外星系 ③天空中飘动的云
④星际空间的气体和尘埃 ⑤陨星 ⑥流星体
A. ①②④ B. ①③④
C. ②④⑥ D. ①④⑥
D
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4.织女星被称为“夏夜的女王",是夏季夜空著名的亮星,它距地球约25.3光年。织女星所属的天体系统是
A.行星系 B.太阳系 C.银河系 D.河外星系
5.2020年12月13日(农历廿九)晚至14日凌晨,双子座流星雨如约光临地球。双子座流星雨是法厄同小行星造成的流星雨,直径5.1公里,每1.4年绕太阳一周。形成双子座流星雨的小行星属于
A.行星 B.小天体 C.行星际物质 D.彗星
C
B
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。(小行星带位于火星轨道和木星轨道之间)
太阳系小天体
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2
月相之谜
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活动: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。
月相:月亮盈亏变化而出现的各种形状。
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“古诗云‘人有悲欢离合,月有阴晴圆缺’——这‘圆缺’变化暗含宇宙密码。
满月(十五、十六)
东
凸月
蛾眉月
太阳
西
上弦月
(初七、初八)
农历上半月傍晚可见的月亮
看懂这几副图,月相变化规律轻轻松松掌握!
以观察者为中心示意图
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满月(十五、十六)
东
凸月
太阳
西
下弦月
(廿二、廿三)
农历下半月清晨可见的月亮
蛾眉月
以观察者为中心示意图
看懂这几副图,月相变化规律轻轻松松掌握!
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满月(十五、十六)
东
凸月
蛾眉月
太阳
西
上弦月
(初七、初八)
农历上半月傍晚可见的月亮
满月(十五、十六)
东
凸月
太阳
西
下弦月
(廿二、廿三)
农历下半月清晨可见的月亮
蛾眉月
以观察者为中心示意图
看懂这几副图,月相变化规律轻轻松松掌握!
蛾眉月
蛾眉月
凸月
凸月
上弦月
下弦月
满月
(望)
新月
(朔)
初七、初八
廿二、廿三
十五、十六
初一
12:00
东
东
15:00
18:00
21:00
0:00
3:00
6:00
9:00
太阳光
月相变化原理图
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月相变化的原因、月球自转的正确姿势_哔哩哔哩_bilibili
初一新月时,月亮和太阳同时升起。 然后每过一天,月亮升起时间晚52分钟。
到了十五,月亮在太阳落下时升起。 然后同样是每过一天,月亮出来晚52分钟
①地平线是当前位置的切线、月相是天文学中对于地球上看到的月球被太阳照明部分的称呼。
②地球自西向东旋转的过程中,最先遇到的天体最先从东边升起,西边落下
③太阳是东升西落的,月亮也是东升西落的。太阳光会使人们看不到月亮
东
西
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初一
东
西
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初三、
四
东
西
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初七、八
东
西
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廿二三
东
西
今天是农历二十五,请问月亮大概什么时间升起,在天空的哪个方位可见?
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一个口诀
上上上西西、下下下东东——意思是:上弦月可以在农历月的上半月的上半夜看到,月面朝西,位于西半天空;下弦月可以在农历月的下半月的下半夜看到,月面朝东,位于东半天空。
月相变化歌
初一朔时不可见,只缘身陷日地中。
初七初八上弦月,半轮圆月面朝西。
满月出在十五六,地球一肩挑日月。
二十二三下弦月,月面朝东下半夜。
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本节课小结
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地球的宇宙环境
人类对宇宙的认识
多层次的天体系统
特殊行星
地球
认识
历程
中国
天眼
单位
光年
天体
天体系统及
级别
银河系与河外星系
太阳系与
地月系
特殊的原因
存在生命的
原因
(1)图中的字母所代表的行星名称是:
A___________、B___________、C___________、D___________
(2)属类地行星的有___________(填字母)
(3)用箭头在地球公转轨道附近表示八大行星的公转方向。
(4)用小圆点在适当的轨道位置表示出小行星带。
(5)比太阳系低一级的天体系统是________,其中心天体是_____;
比太阳系高一级的天体系统是________。
A
B
C
D
E
F
G
H
I
水星
天王星
海王星
土星
AHGF
地月系
地球
银河系
小行星带
4.读太阳系模式图,
完成下列各题:
练练更健康
练练更健康
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本节课到此结束
新湘
教版
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