内容正文:
主题一 地球的宇宙环境
考点解码
课程标准:运用资料,描述地球所处的宇宙环境,说明太阳对地球的影响
AI解读:主要考查天文观察、太阳辐射与太阳能的开发利用
案例分析:2025·安徽卷18(1)(2)题,考查太阳辐射的影响因素和太阳能的开发利用
概念解构
必备知识•全方位整合
关键能力•多维度凝练
目录索引
必备知识•全方位整合
基础必备知识
一、地球在宇宙中的位置
1.宇宙的物质性—— 天体 分为天然天体和人造天体
(1)概念:宇宙中物质存在的形式,它们连同通过天文望远镜或其他空间探测手段才能探测到的星际空间物质,统称为天体。
未燃尽的流星体落到地球上后不再是天体
(2)类型:恒星、星云、行星、卫星、流星体、彗星等。
(3)最基本的天体:恒星和星云。
2.宇宙的运动性和层次性——天体系统
(1)运动性:宇宙中的天体都在运动着,运动中的天体相互吸引、相互绕转,形成天体系统。
(2)层次性:目前所知的天体系统分为四级。
二、行星地球
1.八颗行星分类
类地
巨
远日
[方法技巧]太阳系天体运行轨道示意图的判读
(1)看方向。太阳系天体运行轨道示意图中的方向要根据文字材料或图示信息来判断:如果从北极上空俯视,则绕日公转方向为逆时针,地球自转方向也为逆时针,方向均为自西向东。
(2)看天体运行轨迹。看天体绕太阳运行还是绕行星运行:如果绕太阳运行则可能为行星或者彗星,如果绕行星运行则可能为卫星。
(3)看相对位置关系。凌日:当某一地内行星(水星、金星)运行到太阳和地球之间,在地球上可以看到该行星“凌日”的现象。
冲日:当某一地外行星(火星、木星、土星、天王星、海王星)与太阳、地球大致在同一条线上,且地球位于太阳与该行星之间,则在地球上可以看到该行星“冲日”现象,这时的行星最亮,易于观测。
2.运动特征
近圆
共面
3.特殊性——存在生命
(1)和谐的外部条件——“稳定”和“安全”
(2)适宜的自身条件——“三个适中”
宇宙环境
温度
液态水
质量
大气
三、太阳对地球的影响
1.太阳辐射
(1)太阳能量来源:太阳内部的核聚变。
(2)对地球的影响
光和热
2.太阳活动
(1)太阳大气层及太阳活动
太阳大气层的结构:A光球层,B色球层,C日冕层。
(2)四大影响
高考新增知识
1.星空观测(2025·湖北卷)
星空观测是指通过肉眼或借助仪器对夜空中天体进行观察的活动,它不仅是天文学的基础,也是人类探索宇宙奥秘的一种方式。通过星空观测,人们可以了解天体的位置、运动规律及其物理特性,进而揭示宇宙的结构和发展历史。
2.光氢储一体化(2025·安徽卷)
光氢储一体化是一种新兴的能源技术,它将太阳能光伏发电系统、氢能储存技术和氢能应用技术有机结合,形成一个综合性能源系统。这种技术利用太阳能转化为电能,再通过电解水技术将电能转化为氢能储存起来,以实现能源的长期储存和利用。
衔接应用
1.[教材衔接点]结合教材必修第一册第4—5页活动“开展简单的天文现象观测活动”,回答下列问题。
月相是由于日、地、月三者位置的变化,从地球上看月亮,月亮盈亏变化而出现的各种形状。下面两图是从农历初一开始,观察一个月内月亮的形状及其在天空中位置的变化。观察月相的口诀:“上上上西西,下下下东东。”。
农历上半月傍晚可见的月亮
农历下半月清晨可见的月亮
口诀含义:上半月的上弦月出现在上 ,在西边天空, 向西;下半月的下弦月出现在下 ,在东边天空, 向东。
半夜
月面
半夜
月面
2.[教材衔接点]结合教材必修第一册第3页图1.4“太阳系结构示意”和下图,回答下列问题。
(1)写出上图中字母所代表的三类行星:类地行星包括A 、B 、C 、D ;巨行星包括E 、F ;远日行星包括G 、H 。
(2)在上图中短线处用箭头画出太阳系八大行星的公转方向。
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
画图略(箭头方向为逆时针)。
木星常被人们称为“地球的守护神”。2024年12月8日,夜空上演了“木星冲日”的天象(冲日是指天体与地球、太阳位于同一条直线上,且天体与太阳分别位于地球两侧的天文现象),此时木星特别明亮。据此完成3~4题。
3.能够发生类似“木星冲日”的天体有( )
A.火星和金星 B.水星和海王星
C.水星和金星 D.火星和天王星
4.“木星冲日”现象说明太阳系行星公转轨道具有的特征是( )
A.同向性 B.近圆性
C.共面性 D.周期性
D
C
解析 第3题,根据材料信息可知,“行星冲日”必须是地外行星,地外行星是运行轨道在地球以外的行星,太阳系的八大行星中,火星、木星、土星、天王星、海王星为地外行星,能够发生类似“木星冲日”的现象,故D正确。水星、金星属于地内行星,不能够发生类似“木星冲日”的现象,故A、B、C错误。
第4题,“木星冲日”是指木星、地球、太阳三者依次排列形成一条直线时的天象。“木星冲日”的发生,是因为木星和地球几乎在同一平面内,“木星冲日”现象主要反映了太阳系行星公转的共面性,C正确;没有反映同向性、近圆性的特征,A、B错误;周期性不属于太阳系行星公转轨道具有的特征,D错误。
土卫六是土星的最大卫星,也是太阳系第二大的卫星。自从1965年以来,科学家们就一直对这颗卫星感兴趣。随着对土卫六的了解越来越多,科学家们发现该卫星上有液态水,有适合生命生存的条件,甚至可能存在生命体。据此完成5~6题。
5.土卫六有液态水分布的基本条件是( )
A.表面岩层较薄
B.地下存在熔融岩浆
C.具有适宜温度
D.体积、质量接近地球
6.土卫六可能存在生命体,说明该卫星( )
A.距离地球近 B.具有大气层 C.自转周期短 D.公转速度快
C
B
解析 第5题,结合材料及所学知识可知,距离恒星的远近要适当,太近温度过高,水以气态形式存在,太远温度过低,水以固态形式存在,故存在液态水的条件是适宜的温度,C正确;其他三个选项与液态水形成的条件无关,A、B、D错误。
第6题,由所学知识可知,生命存在的必要条件有充足的液态水、恰到好处的大气厚度和大气成分、适宜的光照和温度范围等,结合选项可知,B正确;与距离地球远近无关,A错误;自转周期和公转周期过长或过短都不适合生命的存在,公转速度影响公转周期,C、D错误。
7.[教材衔接点]读教材必修第一册第9页图1.12“北半球大气上界太阳辐射的分布”和图1.13“热带雨林和亚寒带针叶林生物量的差异”,回答下列问题。
(1)图1.12显示,北半球大气上界太阳辐射量随纬度升高而 ,其主要原因是 的纬度差异。
(2)图1.13表明,热带雨林生物量 (填“大于”或“小于”)亚寒带针叶林,前者平均生物量可达 kg/m2以上,后者为 kg/m2。
(3)热带雨林与亚寒带针叶林生物量差异的主要成因是前者分布区
充足且终年高温,后者受 限制, 期短,植物生长缓慢。
递减
正午太阳高度角
大于
27
9
光照和水分(或降水)
热量
生长
高考衔接点
太阳辐射能的日变化与不稳定性
[2025·安徽卷第18题(1)(2)]
太阳辐射能因昼夜交替和太阳高度的变化而出现日变化,白天有太阳辐射能,夜晚无;从日出到正午太阳辐射强度增加,正午最大,从正午到日落太阳辐射强度降低。太阳辐射受大气状况(大气污染)和天气状况(云量变化)影响,不稳定性增强。
2024年5月10日23时在北京(约40°N)出现极光。极光多出现在靠近磁极的“磁纬度”较高地区,受强磁暴影响,地磁轴和地球自转轴之间存在一个夹角,使得地理纬度并不等于地磁纬度,目前在北极地区,地球磁轴向着北美洲偏移约11.5°。极光颜色与大气粒子密度相关,红色极光区相比绿色极光区粒子密度较小。据此完成8~9题。
8.本次在北京地区出现极光,与此现象发生关联度最高的是( )
A.北京正好位于黑夜 B.地处高纬度地区
C.本次大地磁暴强烈 D.位于地磁轴附近
9.下面有关北京地区极光的描述,合理的是( )
A.会引发太阳强烈耀斑爆发 B.反映太阳大气剧烈变化
C.造成太阳大气层结构改变 D.显著提升年太阳辐射量
C
B
解析 第8题,地磁暴能够影响地磁场,使得极光有可能在地理纬度较低的地方出现,因此本次在北京地区出现极光跟本次大地磁暴强烈有关,C正确;虽然处于黑夜有利于观测极光,但极光一般出现在较高纬度,故与出现在北京关联度最高的并非是北京恰好处于黑夜,A错误;北京位于中纬度地区,B错误;由材料“目前在北极地区,地球磁轴向着北美洲偏移约11.5°”可知,北京并不直接位于地磁轴附近,D错误。
第9题,太阳耀斑是太阳活动的表现,而非由极光引发,A错误;极光是太阳风中的带电粒子进入地球大气层,与大气层中的气体分子和原子碰撞而产生的发光现象,一般出现在较高纬度,故位于中纬度的北京出现极光可反映太阳大气的剧烈变化,B正确;极光发生在地球大气层中,与太阳大气层结构改变无关,C错误;极光现象与太阳辐射量无直接关系,D错误。
关键能力•多维度凝练
突破点 太阳辐射的影响因素及太阳能开发
关键能力进阶
1.太阳辐射的影响因素及分布
(1)影响太阳辐射强弱的因素
(2)全球太阳辐射的分布
世界年太阳辐射总量分布图
(3)我国年太阳辐射总量的空间分布
大致从东部沿海向西部内陆增强。
2.太阳能开发利用
3.与普通火力发电系统相比,太阳能光伏发电的优缺点
优点 人工成本低
安全可靠、无噪声、清洁无污染
光伏组件不受资源地理分布的限制,可以利用建筑屋顶,适用于各类地区,例如,无电区域和地形复杂区域
能源质量高
缺点 太阳辐射能量分布密度小,占地面积大
受季节、昼夜及天气等自然条件影响大
目前相对于火力发电,前期资金投入成本高
光伏板制造过程不环保
真题考法剖析
(2023·浙江6月卷)塔式光热发电是利用成千上万个独立跟踪太阳的定日镜,将阳光聚集到镜场中心的集热塔,通过能量转换来发电。下图1为青海某地塔式光热发电场景观图,图2为定日镜工作原理示意图。据此完成下列要求。
图1
图2
与浙江省相比,当地布局光热发电场的优势区位因素有( )
①土地 ②太阳辐射 ③劳动力 ④电网分布
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
A
解析 分析光热发电场的区位因素时,①土地和②太阳辐射是关键。浙江省土地资源紧张,而“当地”(如青海)地广人稀,土地成本低且面积大,具备明显优势。浙江省属亚热带季风气候,降水多,太阳辐射弱;青海晴天多,太阳辐射强,②符合。③劳动力方面,光热发电技术密集属性强,劳动力需求相对较少,且青海劳动力密度和成本未必有显著优势。④电网分布方面,浙江电网更完善,青海可能存在电力外送问题,故④不占优。因此最优答案为A。
思维路径
变式训练AI改编
青海塔式光热发电站建设后,在戈壁滩上意外形成了牧场。分析出现该现象的原因,并说明光热发电与牧业复合发展的效益。
答案 原因
①光伏板遮挡阳光,减少地表水分蒸发,改善土壤湿度。
②定期冲洗光伏板的淡水为植被生长提供水源。
③板下阴凉环境抑制风沙,促进草类萌发。
效益
生态效益:减轻风沙侵蚀,修复荒漠化土地。
经济效益:“光牧互补”模式提升土地利用率,增加牧民收入。
能源效益:清洁发电减少碳排放。
考向视角对练
考向一 影响太阳辐射的因素
(2023·广东卷)2019年5月28日,某科研团队利用往返式探空气球,在长沙观测站(28°07'N,112°47'E)收集了四个不同时刻释放的气球所记录到的太阳短波辐射量变化信息(图a)。图b为其中某一时刻对应的太阳光照示意图(阴影部分代表黑夜)。据此完成1~2题。
图a 图b
1.在图a中,符合图b示意时刻所释放气球接收到的太阳短波辐射量变化的曲线是( )
A.① B.② C.③ D.④
2.这次探测结果显示,白昼期间气球接收到的太阳短波辐射量随高度增加而增多,是因为随高度增加( )
A.CO2量减少 B.空气温度降低
C.大气越稀薄 D.人类干扰越小
A
C
解析 第1题,图b示意时刻长沙位于晨线西侧,处于夜半球,近地面无法接收到太阳辐射,因此近地面太阳辐射接近于0,C、D错误;随着地球的自转和气球的上升,气球会突然进入白昼阶段,接收到的太阳辐射从0突然增加;随着太阳高度越来越高,气球接收到的太阳辐射量也逐渐增大,①线符合,B错误。故选A。
第2题,白昼期间气球逐渐上升的过程中,海拔逐渐升高,大气变稀薄,对太阳短波辐射的削弱作用变弱,故接收到的太阳短波辐射量增多,C正确;CO2主要吸收红外线,对太阳短波辐射吸收较少,气温高低不影响太阳辐射的多少,本次探测活动没有显示人类活动干扰,A、B、D错误。
考向二 太阳能开发
3.(2022·福建卷)阅读图文材料,完成下列要求。
为了提高贵州省高原峡谷喀斯特地貌区多种自然资源的利用效率,某科研团队设计了一种新型太阳能热水器(下图),新增了带有出水孔的反射镜面面板、雨水接水板和集水管等。
根据当地自然条件,结合新型太阳能热水器的
新增设计,分析其如何提升自然资源的利用
效率。
答案 该地地处贵州省高原峡谷,日照时间较短,且阴雨天气较多,到达地面的太阳辐射少;该热水器反射镜面面板使太阳能集热管背光一侧获得更多太阳辐射,提高太阳能利用率;喀斯特地貌区地面多裂隙,地表水易渗漏,该热水器反射镜面面板有出水孔,通过雨水接水板和集水管收集雨水,提高水资源利用效率。
解析 根据当地自然条件,结合新型太阳能热水器的新增设计,着重分析当地自然环境如何影响太阳辐射和新设计有何作用。由材料可知,试验地地处我国西南地区贵州省高原峡谷,虽然纬度较低,但是由于地形落差大,山高谷深,日照时间较短,且西南山区阴雨天气较多,到达地面的太阳辐射总量较少。西南地区多喀斯特地貌,虽然降水较丰富,但是地面多裂隙,地表
水易渗漏,使得地表水存蓄较少,可利用水资源并不充足。同时,由图可得,新型太阳能热水器的新增设计有反射镜面面板、反射镜面面板上的出水孔、雨水接水板和集水管四个部件,作用于太阳辐射和大气降水两方面。反射镜面面板通过将太阳辐射反射回太阳能集热管,使太阳能集热管背光一侧获得更多太阳辐射,提高太阳能利用率;反射镜面面板有出水孔,通过雨水接水板和集水管收集雨水,充分利用屋顶空间,将大气降水储存起来,供日常生活生产使用,提高水资源利用效率。
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