内容正文:
第一章
宇宙中的地球
The earth in the universe
1
行星地球
地球在宇宙中的位置
02
01
CONTENT
目录
2
1
2
3
CONTENTS
目 录
人类对宇宙的认识
Human understanding of the universe
多层次的天体系统
Multi level celestial system
特殊行星——地球
Special Planet - Earth
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”
Part 01
人类对宇宙的认识
探索
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。
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。具体来讲,由于银河系扁盘密集部分的半径约为5万光年,太阳距离银心约为2.6万光年,我们人类肉眼在天空各处看见的恒星,绝大部分属于银河系;来自银河系这条带状弧上的光,都是源自银河平面上肉眼不能分辨的恒星和其他天体累积的光亮。
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。
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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。
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探索宇宙
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。2021年5月,我国自主研发的“天问一号”着陆巡视器成功着陆火星,迈出了我国星际探测征程的重要一步。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
伴侣号
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。
时间
空间
物质
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。
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3×105千米/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?
可观测宇宙的半径约为137亿光年,1光年约为9.4605x1012千米,这样可观测宇宙的半径可折合为1.2960885x1023千米。
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?
太阳光到达地球约需8分20秒。可观测宇宙的半径约为日地平均距离的8.64059x1014倍。
”
Part 02
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。
类型
自然天体:星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、行星际物质等
人造天体:太空运行的宇宙飞船、空间站、人造卫星等
最基本的天体
教辅P10
15
教辅P10
16
大气上界
地球表面
A
C
人造天体:大气层之外的人造飞行器
太空垃圾是天体吗?
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。
级别:
可观测宇宙
河外星系
银河系
其他恒星系统
太阳系
其他行星系统
地月系
地球
月球
地月系
太阳系
银河系
可观测宇宙
最多4级
教辅P10
19
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。
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。
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。
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 260万年前该星系的状况。
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%。
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。
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
从地球北极上空看,八大行星都按逆时针方向公转,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。
地内行星
地外行星
类地行星
巨行星
远日行星
小行星带
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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。
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。
哈雷彗星(环绕太阳运行的周期约76年)
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环绕太阳运行的天体
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。
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。
地月系是指地球与其卫星月球组成的天体系统。
”
Part 03
普通而特殊行星——地球
水星 自
西
向
东 7o 0.206
金星 3.4o 0.007
地球 0o 0.017
火星 1.9o 0.093
木星 1.3o 0.048
土星 2.5o 0.055
天王星 0.8o 0.051
海王星 1.8o 0.006
行星 公转方向 轨道倾角 偏心率
运动特征
同向性
共面性
近圆性
地球的普通性
地球是宇宙中的一颗特殊行星。
地球上产生了目前所知道的唯一的高级智慧生命——人类
①太阳处于壮年期且状态稳定,使地球有稳定的太阳光照。
②大小行星各行其道,互不干扰,提供安全的宇宙环境。
太阳系八大行星基本数据
名称 与太阳的距离/×10⁶千米 赤道半径/千米 质量(地球等于1) 体积(地球等于1) 平均密度/(克/厘米³) 自转周期 公转周期 已知卫星数
水星 57.9. 2440 0.05 0.056 5.46 58.6天 87.9天 0
金星 108.2 6050 0.82 0.856 5.26 243天 224.7天 0
地球 149.6 6378 1.00 1.000 5.52 23时56分 1.0年 1
火星 227.9 3395 0.11 0.150 3.96 24时37分 1.9年 2
木星 778.0 71400 317.94 1316.00 1.33 9时50分 11.8年 79
土星 1472.0 60000 95.18 745.000 0.70 10时14分 29.5年 62
天王星 2870.0 25400 14.63 65.200 1.24 17时54分 84.0年 27
海王星 4496.0 24750 17.22 57.100 1.66 19时12分 164.8年 14
小
大
中
中
快
慢
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。
高
中
低
慢
快
③日地距离适中,温度适宜,有充足的液态水。
④日地距离适中,公转、自转周期适中,有适宜的温度。
⑤体积和质量适中,大气厚度、密度、成分适宜,适合生物生存。
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探索宇宙中的生命
如果其他星球也存在类人的碳基生命,该天体应当满足什么条件???
课后练习
2023年6月17日,国际天文学联合会公布将杜鹃座恒星L168-9命名为“丹凤”,将围绕着它公转的行星L168-9b命名为“青鸾”。恒星“丹凤”:0.6倍太阳半径、0.6倍太阳质量、表面温度3800K,是一颗颜色很红的恒星;行星“青鸾”:1.4倍地球大小、4.6倍地球质量、公转周期1.4天,距离恒星0.02天文单位(1天文单位即太阳到地球的平均距离),是个很热的“超级地球”。据此完成下面小题。
1.下列天体系统中,与“青鸾”“丹凤”所形成的天体系统属于同一级别的是( )
A.太阳系 B.银河系 C.地月系 D.河外星系
2.与地球环境相比,“青鸾”没有生命存在的原因是( )
A.恒星温度过高 B.大气层更厚 C.地表平均温度更低 D.更易受到陨石撞击
A
B
2016年9月,500米口径球面射电望远镜FAST在群山深处的贵州平塘大窝凼落成启用,是目前世界最大单口径射电望远镜,被誉为“中国天眼”(下图),其超强的灵敏度显著提高了人类探索宇宙的能力,甚至可以搜索星际通讯信号,开展对地外文明的探索。完成下面小题。
3.如果发现类似地球上的地外文明,该天体的自身条件可能有( )
A.来自恒星的稳定光照 B.真空的地理环境 C.适宜的温度和液态水 D.安全的宇宙环境
C
人类自探索宇宙以来,一直在寻找地外生命的存在。近期,美国科学家在探究寻找地外生命的技术又提出了新的探索方法,这个方法就是利用大气作为标记来寻找,简单一点来说就是根据外星是否拥有大气层,来推测是否可能存在生命。据此完成下面小题。
4.根据外星是否拥有大气层来推测是否可能存在生命,是因为大气层( )
①能提供适宜生物呼吸的大气 ②可以产生绚烂的极光现象
③阻挡一切宇宙辐射的入侵 ④使得地表温度不至于过高或过低
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
5.与地球拥有的大气层的形成密切相关的是( )
A.日地距离适中 B.地球体积和质量适中 C.液态水的存在 D.太阳辐射稳定
6.下列关于流星体的叙述,正确的是( )
①流星体是指运行于行星际空间的大大小小的尘粒和固体块
②流星体进入大气层,与大气相互作用产生热而发光,形成流星现象
③流星体也叫陨星 ④流星体属于天体
A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.②③④
D
B
C
课堂小结
地球的宇宙环境
人类对宇宙的认知
多层次的天体系统
可观测宇宙
天体系统
天体
互相吸引
互相绕转
银河系
太阳系
太阳、行星、矮行星、卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质等
八大行星:八大行星的结构特征和运动特征
地月系
月球
地球
特殊行星
普通性
特殊性
存在生命
外在条件
内在条件
学习目标:1.了解宇宙的概念。
2.掌握天体及其基本类型以及天体系统的层次。(重点)
3.学会分析地球上存在生命的原因,理解地球是太阳系中既普通又特殊的行星。(重难点)
[归纳总结]
1.天体的判断方法
一看空间位置
看它是不是位于地球大气层之外,独立存在于宇宙中。进入大气层或落到地面的物体不属于天体。例如,宇宙飞船在太空中运行时是天体,返回地面后就不是天体
二看物质形态
看它是不是宇宙空间物质。一些自然现象不属于天体,如极光、流星雨等
三看运转轨道
看它是否在一定的轨道上独自运转。依附在其他天体上的物体不属于天体,如在火星上考察的火星车
例如:判断流星体、流星现象与陨星是否属于天体。
2.天体系统的判断
(1)天体之间能否构成天体系统
一看天体数量(≥2)
二看天体间距离
三看是否相互吸引
四看是否相互绕转
只吸引不绕转不能构成天体系统。
例如:月球绕地球运转,形成地月系;北斗七星各恒星之间没有相互绕转关系,就不能形成天体系统。
(2)天体系统级别的判定
天体系统尤其是恒星系统和行星系统的中心天体是判定的关键。
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