内容正文:
晋教版 · 七年级地理上册
描绘太阳系中的宜居带
从宇宙视角认识我们唯一的家园
依据《义务教育地理课程标准(2022年版)》编写
1.7.2013
同学们好,今天我们来学习第一章第一节——描绘太阳系中的宜居带。
当我们仰望星空,会产生一个疑问:宇宙这么大,为什么只有地球上孕育出了生命?
这节课,我们将从太阳系的结构出发,找到那个"刚刚好"的位置——宜居带。
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这节课,我们要解开三个谜题
01
太阳系由哪些成员组成?
认识太阳、八大行星和太阳系的基本结构
02
什么是宜居带?它在哪里?
理解宜居带的概念,找到它在太阳系中的位置
03
为什么地球是唯一的家园?
对比其他行星,理解地球孕育生命的独特条件
1.7.2013
这节课我们围绕三个问题展开。
首先,我们要认识太阳系的基本结构,知道地球在太阳系中的位置。
然后,我们会学习一个重要概念——宜居带,看看它到底在哪里。
最后,我们会对比其他行星,思考为什么地球如此特别。
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第一章 · 核心问题
太阳系有八大行星,
为什么只有地球孕育了生命?
有人说因为地球有水——但火星曾经也有水。
有人说因为地球有大气——但金星的大气比地球厚得多。
1.7.2013
同学们,先思考一个问题:太阳系有八大行星,为什么偏偏是地球孕育出了生命?
你可能会说,因为地球有水。但科学家发现,火星历史上也曾有过大量液态水。
你可能会说,因为地球有大气层。但金星的大气层比地球厚得多,表面温度却高达460度。
那么,真正的原因到底是什么?带着这个问题,我们开始今天的学习。
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太阳系由哪些成员组成?
太阳
太阳系的中心天体,占太阳系总质量的99.86%,是一颗炽热的恒星。
八大行星
水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,围绕太阳公转。
其他小天体
小行星带(火星与木星之间)、卫星、彗星、行星际物质等。
图:太阳系结构示意图(从太阳向外依次排列八大行星)
1.7.2013
首先我们来认识太阳系的基本组成。
太阳系的中心是太阳,它是一颗恒星,占了整个太阳系质量的99.86%,其他所有天体都围绕它运转。
围绕太阳运行的有八大行星,从内到外依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
此外,在火星和木星轨道之间有一条小行星带,还有卫星、彗星等小天体。
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八大行星为什么分成两类?
分类 行星(距太阳由近到远) 距太阳 主要特征
类地行星 水星 · 金星 · 地球 · 火星 近 体积较小,岩石表面,密度大
巨行星 木星 · 土星 中 体积巨大,气体为主,有光环
远日行星 天王星 · 海王星 远 距离太阳远,表面温度极低
思考:地球属于哪一类?它在太阳系中处于什么位置?
1.7.2013
八大行星按照距离太阳的远近和物理特征,可以分为三类。
类地行星包括水星、金星、地球、火星,它们距离太阳较近,体积较小,有岩石表面。
巨行星是木星和土星,体积非常大,主要由气体组成。
远日行星是天王星和海王星,距离太阳最远,表面温度很低。
大家注意,地球属于类地行星,它在太阳系中到底处于什么位置呢?我们继续往下看。
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什么是宜居带?
宜居带是指距离恒星一定距离范围内的环形区域,在这一范围内,温度适宜,水可以以液态形式存在,这对于生命的存在至关重要。
三个关键词
1
距离"刚刚好"
离恒星不能太近,也不能太远
2
温度适宜
表面温度大约在0°C~100°C之间
3
液态水存在
这是生命诞生的基础条件
思考:宜居带的位置是固定不变的吗?它和恒星的温度有什么关系?
1.7.2013
现在我们来学习一个核心概念——宜居带。
宜居带是指距离恒星一定距离范围内的环形区域,在这个范围内,温度适宜,水可以以液态形式存在。
请大家记住三个关键词:第一,距离要"刚刚好",不能太近也不能太远;第二,温度要适宜,表面温度大约在0到100摄氏度之间;第三,也是最重要的一点——液态水能够存在。
为什么液态水这么重要?因为目前我们所知的所有生命,都离不开液态水。
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宜居带在太阳系的什么位置?
关键发现
宜居带位于金星轨道与火星轨道之间。
地球恰好位于宜居带的中心区域。
距离太阳约1个天文单位,获得的太阳辐射适中。
金星离太阳太近 → 太热
火星离太阳太远 → 太冷
图:太阳系宜居带示意图(绿色区域为宜居带)
1.7.2013
那么,太阳系的宜居带到底在哪里呢?
大家看这张图,绿色的区域就是宜居带。它位于金星轨道和火星轨道之间。
我们的地球,恰好位于这个宜居带的中心位置。
金星离太阳太近,表面温度高达460度,太热了;火星离太阳太远,表面平均温度零下63度,太冷了。
只有地球,不远不近,刚刚好。这就是我们前面问题的答案之一——地球在宜居带里。
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金星、地球、火星,差距在哪里?
对比项 金星 地球 火星
距太阳距离 0.72天文单位 1.00天文单位 1.52天文单位
表面平均温度 约460°C 约15°C 约-63°C
液态水 不存在 广泛存在 仅可能存在地下水冰
宜居性 过热,不适宜 适宜生命生存 过冷,不适宜
结论:地球在宜居带内,金星在宜居带内侧,火星在宜居带外侧。
1.7.2013
我们来对比一下金星、地球和火星这三颗位于宜居带附近的行星。
金星距离太阳0.72个天文单位,表面平均温度高达460摄氏度,液态水根本无法存在。
地球距离太阳1个天文单位,表面平均温度15度,液态水广泛存在。
火星距离太阳1.52个天文单位,表面平均温度零下63度,只有地下水冰。
大家看,仅仅是距离太阳稍微近一点或远一点,温度就发生了巨大变化。这就是宜居带的意义。
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仅仅在宜居带里,就够了吗?
地球为生命准备的"全套装备"
1
适宜的大气层——厚度适中,成分以氮、氧为主
2
液态水——海洋覆盖约71%的地球表面
3
磁场保护——抵御太阳风和宇宙射线的侵袭
4
稳定的恒星——太阳状态稳定,光照持续数十亿年
这些条件缺一不可,共同造就了唯一的地球家园
1.7.2013
那么,只要在宜居带里就一定能有生命吗?答案是否定的。
地球除了位于宜居带,还有很多其他"装备"。
第一,有适宜的大气层,厚度适中,成分以氮气和氧气为主。
第二,有大量液态水,海洋覆盖了地球表面71%的面积。
第三,有磁场保护,能抵御太阳风和宇宙射线。
第四,太阳是一颗比较稳定的恒星,为地球提供了持续稳定的能量。
这些条件缺一不可,共同造就了我们唯一的家园。
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想一想,议一议
Q1
如果地球离太阳的距离再近5%,地球表面会发生什么变化?
提示:想想金星的情况
Q2
如果地球离太阳的距离再远5%,地球上的水会变成什么状态?
提示:想想火星的情况
Q3
为什么科学家说"地球是人类唯一的家园"?
提示:从宜居带和地球自身条件两方面思考
1.7.2013
现在我们来做几个思考题。
第一题:如果地球离太阳再近5%,会发生什么?大家可以想想金星的情况。
第二题:如果地球离太阳再远5%,地球上的水会变成什么状态?想想火星。
第三题:为什么科学家说地球是人类唯一的家园?请从宜居带和地球自身条件两个方面来回答。
给大家两分钟时间,同桌之间可以讨论一下。
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课堂小结
为什么只有地球孕育了生命?
因为地球恰好位于太阳系的宜居带中心,同时具备大气层、液态水、磁场等条件。
1
太阳系的组成——太阳为中心,八大行星围绕公转
2
宜居带的定义——距恒星适中,温度适宜,液态水可存在
3
地球的独特性——位于宜居带内,拥有大气层、液态水、磁场等
地球是人类目前所知唯一的家园,我们应当珍惜和保护它。
1.7.2013
现在我们回到开头的问题:为什么太阳系中只有地球孕育了生命?
答案就是:地球恰好位于太阳系的宜居带中心,同时具备大气层、液态水、磁场等一系列条件。
我们今天学习了三个要点:第一,太阳系的基本组成;第二,宜居带的定义和位置;第三,地球的独特宜居条件。
最后,希望大家记住:地球是人类目前所知唯一的家园,我们应当珍惜和保护它。
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课后任务
作业一:动手画一画
绘制太阳系结构示意图,标注八大行星的位置,并用阴影标出宜居带的范围。
作业二:查一查
查阅资料:科学家正在寻找的"第二地球"是什么?目前有哪些发现?下节课分享。
保护地球,就是保护我们唯一的家园
1.7.2013
课后有两个小任务。
第一个作业:请大家动手画一画太阳系结构示意图,标注出八大行星的位置,并用阴影标出宜居带的范围。
第二个作业:查阅资料,了解科学家正在寻找的"第二地球"是什么,目前有哪些发现,下节课我们请同学来分享。
最后希望大家记住:地球是我们目前唯一的家园,保护地球,就是保护我们自己。
今天的课就到这里,同学们再见。
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