内容正文:
第一章 宇宙中的地球
1.1 地球的宇宙环境
第一章
宇宙中的地球
1.1 地球的宇宙环境
从“看见星空”到“寻找第二个地球”
学习任务
本节课,你要带走 3 个答案
课标要求|运用资料,描述地球所处的宇宙环境。
01
我在哪里?
建立“天体 → 天体系统”的层级地图,定位地球。
定位
02
它们是什么?
认识主要天体,并用“三看法”快速判断天体。
识别
03
为什么是地球?
从安全、温度、大气、液态水四个角度解释生命存在。
解释
第一章|宇宙中的地球
02
01
地球在宇宙中的位置
先把“宇宙地图”画进脑子里
GEOGRAPHY · 01
03
第一章 宇宙中的地球
宇宙:从一个问题开始
第一章|宇宙中的地球
04
课堂导入
抬头看到的每一个
“亮点”,都是天体吗?
先判断,再学习概念。
思考关键词
位置 · 物质 · 运动
天文学视角
宇宙是所有空间、时间、物质以及事物的总称。
教材概念抓手
无始无终 · 无边无际 · 无穷无尽
把“宇宙”理解为一个不断运动、不断被认识的整体。
第一章|宇宙中的地球
04
第一章 宇宙中的地球
人类怎样一步步认识宇宙?
第一章|宇宙中的地球
05
从“地心”到“无心”——认识宇宙,本质上也是修正认知。
约公元前400年
地心说
地球居于中心
16世纪
日心说
太阳成为中心参照
1927年
大爆炸宇宙学
宇宙起源问题进入现代研究
今天的我们:借助天文望远镜,把“看不见的远方”变成可观测的资料。
第一章|宇宙中的地球
05
第一章 宇宙中的地球
观测工具:把宇宙“拉近”
第一章|宇宙中的地球
06
望远镜让人类看到更远、更暗、更多样的宇宙信息。
哈勃望远镜
通过观测仙女座星云等天体,人类认识到银河系之外还存在大量星系。
关键词|河外星系
中国天眼
500米口径球面射电望远镜,为获取宇宙信息、研究宇宙起源和演化提供重要观测手段。
关键词|射电观测
第一章|宇宙中的地球
06
宇宙的物质性
——天体
1.定义:宇宙中物质存在的形式,宇宙中所有的星体和星际物质的总称。
2.类型:
①自然天体:自然界存在的,包括星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体和星际物质等,其中星云和恒星是宇宙中的基本天体。
第一章|宇宙中的地球
07
知识讲解
星云
由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体
质量巨大
主要物质是氢
仙女座星云
第一章|宇宙中的地球
08
知识讲解
恒星
由炽热气体组成;
能自身发光的类球状天体;
质量巨大;
太阳是离地球最近的恒星。
夜晚发出亮光的北斗七星
(我们夜晚看到的星星大多是恒星)
第一章|宇宙中的地球
09
知识讲解
行星
绕恒星运行的、近似球状的天体
质量比恒星小,本身不发光
靠反射恒星的光而发亮
水星
金星
水星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
金星
水星
第一章|宇宙中的地球
10
知识讲解
卫星
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,也是离地球最近的自然天体。
月球
土星及其卫星
土星及其卫星
人造卫星:环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器。
人
造
地
球
卫
星
第一章|宇宙中的地球
11
知识讲解
彗星
绕太阳运行的小质量天体
云雾状,冰和尘埃物质组成
有彗尾,有回归周期
是中国神话传说的扫帚星
哈雷彗星
尼特彗星
第一章|宇宙中的地球
12
知识讲解
流星体:行星际空间中的尘粒和固体块,数量众多,大小不一。
流 星:流星体闯入大气层,同大气摩擦而燃烧产生的光迹,划过夜空。
陨石:落到地面未烧尽的流星体。
狮子座流星雨
中国吉林一号陨石
(重量1770公斤)
第一章|宇宙中的地球
13
知识讲解
黑洞
存在于宇宙空间中的一种天体;
引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速
星际物质:宇宙空间极其稀薄的气体和极少量的尘埃。
第一章|宇宙中的地球
14
知识讲解
②人造天体: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。包括太空中运行的宇宙飞船、人造卫星、航天飞机、太空站等
神舟十一号与天宫二号
空间实验室对接
神舟
天和
天舟
问天
梦天
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
第一章 宇宙中的地球
“三看法”——判断一个物体是不是天体
第一章|宇宙中的地球
16
遇到判断题,不靠“眼熟”,只按三步排除。
01
看空间位置
是否位于地球大气层之外?
进入大气层或落到地面的物体,不属于天体。
02
看物质形态
是不是宇宙间的物质?
极光、流星雨等自然现象,不属于天体。
03
看运行方式
有没有独立的运行轨道?
依附在其他天体上的物体,如火星车,不属于天体。
第一章|宇宙中的地球
16
第一章 宇宙中的地球
课堂快判|4 个场景,哪些属于天体?
第一章|宇宙中的地球
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先独立判断,再用“三看法”解释你的理由。
A
黑洞
位于宇宙空间中,具有独立存在的天体属性。
√
B
流星雨
属于自然现象,不是单个独立天体。
×
C
高空飞行的民航客机
仍处于地球大气层中,不属于天体。
×
D
空间站
在宇宙空间中独立运行的人造天体。
√
判题口诀:位置 → 物质 → 轨道,三步都过关才算天体。
第一章|宇宙中的地球
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第一章 宇宙中的地球
材料判断|嫦娥六号任务中的“天体”
第一章|宇宙中的地球
18
材料
嫦娥六号探测器发射后进入地月转移轨道,随后着陆月球背面开展采样任务。
请判断:下列对象中,哪些属于天体?
①
地球
√
②
月球
√
③
嫦娥六号探测器在轨运行阶段
√
④
嫦娥六号着陆器与月面组合体
×
解析抓手:重点看“是否在地球大气层之外 + 是否独立存在/运行”。
解析抓手:重点看“是否在地球大气层之外 + 是否独立存在/运行”。
第一章|宇宙中的地球
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第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
宇宙不是静止的:天体系统如何形成的?
①运动性: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,形成多层次的天体系统.
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。
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
其他恒星系
银河系
其他行星系
太阳系
地月系
河外星系
可观测宇宙
(总星系)
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
银河系
银河系是由太阳和众多恒星组成的庞大恒星系统
在银河系中,有1 000亿颗以上的恒星;
银河系的直径约10万+光年
太阳与银河系中心的距离约2.6万光年
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
地球上看到的银河
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。银河在天空明暗不一,宽窄不等。
图为夏季在金山岭长城观测到的银河。
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
仙女座星系
河外星系:在银河系外,天文学家观测到许多同银河系类似(由大量恒星组成星系)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(已知宇宙)
第一章|宇宙中的地球
24
知识讲解
太阳系
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%。
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( 1天文单位)
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
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。
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
第一章 宇宙中的地球
天体系统的层次:先找“老大”
第一章|宇宙中的地球
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判断层级时,先找材料中级别最大的天体,再逐层向下定位。
LEVEL 4
可观测宇宙
银河系 + 河外星系
LEVEL 3
银河系
太阳 + 众多恒星
LEVEL 2
太阳系
太阳 + 行星及其卫星等
LEVEL 1
地月系
地球 + 月球
口诀:看“谁绕谁” → 确定中心天体 → 判断属于哪一级系统。
第一章|宇宙中的地球
27
27天7小时43分11.47秒
潮汐锁定
潮汐锁定(或同步自转、受俘自转),由于重力梯度使天体永远以同一面对着另一个天体;
例如,月球永远以同一面朝向着地球。
月球自转方向与周期和公转方向与周期完全一样
第一章|宇宙中的地球
28
知识讲解
28
第一次揭开古老月背的神秘面纱
2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,实现人类探测器首次月背软着陆。这是人类探测器首次在月球背面拍摄的图片,第一次揭开古老月背的神秘面纱。
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
29
课外实践活动:观察月相
月相:地球上看到的月球被太阳照亮部分的称呼(即月亮的圆缺变化)
成因:
月球是不透明且不发光的天体,因反射太阳光而发亮;
月球绕地球公转,日、地、月三者的相对位置不断变化。
第一章|宇宙中的地球
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知识讲解
活动准备:相机;记录本
活动时间:9月10日-10月10日
活动过程:选择视野开阔处,面南背北,左东右西,
观察每日月相,并记录或画出月相的形状;出现的方位;出现的时间
活动结果:完整绘制出月相的一月变化,分析其变化规律
第一章|宇宙中的地球
31
知识讲解
第一章|宇宙中的地球
32
知识讲解
月相观测规律
月球绕地球自西向东旋转,其轨迹靠近赤道上空。
我国位于北半球,赤道上空(月球运动轨道)在我们南边。
对中国的观察者来说,观察月相的时候总是“面南背北,左东右西”。
第一章|宇宙中的地球
33
知识讲解
月相变化歌
初一新月不可见,
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。
1、上弦月出现在上半月的上半夜,出现在西边的天空且月亮的西侧半边明亮(月面朝西)。
2、下弦月出现在下半月的下半夜,出现在东边的天空且月亮的东侧半边明亮(月面朝东)。
第一章|宇宙中的地球
34
知识讲解
第一章|宇宙中的地球
35
知识讲解
02
行星地球
再回答:地球普通吗?为什么适合生命?
GEOGRAPHY · 02
36
水星
金星
地球
火星
木星
天王星
土星
海王星
太阳系的八大行星
第一章|宇宙中的地球
37
行星地球
知识拓展
凌日:
当某一地内行星(水星、金星)运行到与太阳、地球在一条直线上,且位于太阳与地球之间,在地球上可以看到该行星“凌日”的现象(看到一个小黑圆点在日面上缓慢移动)。
地球
地内行星
太阳
第一章|宇宙中的地球
38
行星地球
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。
地球
地外行星
太阳
第一章|宇宙中的地球
39
行星地球
日食
太阳
地球
月球
月球运行到太阳和地球中间, 当三者大致在一条直线上时,因月球挡住了太阳照射到地球上的光,形成日食
月食
太阳
地球
月球
月球运行到地球的影子中,地球居于月球和太阳之间,三者在一条直线上,地球挡住了太阳射向月球的光,形成月食
第一章|宇宙中的地球
40
行星地球
水星
金星
地球
火星
类地行星
“水金地火”更靠近太阳,有固体表面,体积较小,称为类地行星。
第一章|宇宙中的地球
41
行星地球
木星
土星
天王星
海王星
巨行星
远日行星
体积和质量巨大,主要成分是氢和氦。
距离太阳较远,称为远日行星。
第一章|宇宙中的地球
42
行星地球
●同向性:绕日公转方向都是自西向东
●近圆性:绕日公转的轨道近似圆形
●共面性:轨道面几乎在同一平面上
从公转方式来看,地球都只是太阳系中一颗普通的行星
第一章|宇宙中的地球
43
行星地球
(1)普通性
地球在距日远近、质量、体积等方面没有特殊之处。
第一章|宇宙中的地球
44
行星地球
(2)特殊性——存在生命
①外部环境——“稳定”和“安全”
稳定的太阳光照
安全的宇宙环境
太阳处于壮年,状态稳定
大小行星各行其道,互不干扰
太阳
第一章|宇宙中的地球
45
行星地球
②适宜的自身条件
原因:
日地距离适中;
地球自转和公转周期适当。
地球有适宜的温度
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
大致气温 400 ℃左右 平均15 ℃ -70 ℃ ~20 ℃ - 140 ℃左右 -200 ℃以下
第一章|宇宙中的地球
46
行星地球
地球上有液态水
原始地球体积收缩
内部放射性元素衰变产生热量
内部温度升高产生水汽
(内部矿物质结合水和外部彗星撞击)
水汽通过火山活动逸出地表
冷却凝结形成降水
汇聚低洼地带,形成海洋
地球内部的物质运动和适宜的温度,
使地球上存在液态水
第一章|宇宙中的地球
47
行星地球
体积和质量适中
引力使气团集聚,形成原始大气层
大气演化为氧和氮等
适合生物呼吸
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
地球质量和体积适中,可以吸附大气,有适宜生物生存的大气
第一章|宇宙中的地球
48
行星地球
安全的宇宙环境
稳定的太阳光照
适宜的温度
适宜生物生存的大气
有液态水
:大小行星各行其道,互不干扰;
:太阳处于中年时期,状态稳定;
:日地距离适中;
:地球的体积和质量适中;
:适中的日地距离让地球表面温度适宜;
小结:地球生命存在的条件
第一章|宇宙中的地球
49
行星地球
地球是人类在宇宙中唯一的家园
随着人类对宇宙探索的深入,航天活动日益频繁,留在太空中的垃圾越来越多;
地球的宇宙环境亟待保护,这是全人类共同的责任
第一章|宇宙中的地球
50
行星地球
50
第一章 宇宙中的地球
为什么地球能孕育生命?——“四看法”
第一章|宇宙中的地球
51
分析任何一颗行星的宜居性,都可以沿着这条逻辑链展开。
01
看环境
宇宙环境是否安全、稳定?
恒星状态稳定;行星各行其道。
02
看温度
有没有适宜的表面温度?
重点联系距恒星远近、自转与公转周期、大气等。
03
看大气
能否形成适合生物呼吸的大气?
从体积、质量与大气演化分析。
04
看液态水
是否存在液态水?
联系温度条件与水体运动判断。
安全环境 → 适宜温度 → 合适大气 → 液态水
第一章|宇宙中的地球
51
第一章 宇宙中的地球
拓展探究|如果要寻找“第二地球”
第一章|宇宙中的地球
52
任务情境
你是一名系外行星勘测员:面对数千颗候选行星,第一轮筛选最该看什么?
01
恒星稳定
能否持续提供相对稳定的能量?
02
宜居距离
温度是否可能允许液态水存在?
03
大气条件
是否可能保留并演化出适宜大气?
04
液态水
是否存在生命所需的关键溶剂?
开放题:如果只能保留 2 个指标,你会选哪两个?为什么?
第一章|宇宙中的地球
52
1.7.2013
我们已经掌握了分析地球生命条件的方法,现在来学以致用。如果让你担任系外行星勘测员,你会从哪些方面去寻找下一个“地球”呢?请大家运用今天学到的知识,大胆设想一下。
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第一章 宇宙中的地球
一页带走|课堂小结 + 课后练习
第一章|宇宙中的地球
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今天的知识可以压缩成一张“宇宙地图”。
知识主线
01
地球在宇宙中的位置:天体 → 天体系统 → 银河系 → 太阳系 → 地月系
02
行星地球:具有普通性,也具有“存在生命”的特殊性
03
生命条件:安全稳定 + 适宜温度 + 合适大气 + 液态水
课后练习
① 为什么“流星雨”不属于天体?
② 解释“太阳系”和“地月系”的层级关系。
③ 用“四看法”分析一颗系外行星是否可能宜居。
建议:用“关键词 + 因果链”作答,不只写结论。
第一章|宇宙中的地球
53
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