第一节地球所处的宇宙环境讲义2026-2027学年高一上学期中图版必修一

第一节 地球所处的宇宙环境讲义 一、教学目标（地理学科核心素养四维目标） 依据《普通高中地理课程标准》提出的地理学科核心素养要求，本节从人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力四个维度确定教学目标。 （一）人地协调观 理解地球是宇宙中一颗普通而又特殊的行星，认识地球的宇宙环境是地球上存在生命的重要外部条件。 树立科学的宇宙观，形成珍惜地球、保护地球家园的意识，体会人类与宇宙环境的和谐共生关系。 （二）综合思维 能够从物质组成、运动特征、层次结构等多个角度综合分析天体系统的层级关系。 运用图表资料，综合分析太阳辐射和太阳活动对地球的影响，建立“太阳—地球”系统的整体认知。 （三）区域认知 能够在宇宙尺度上定位地球，说出地球在太阳系、银河系乃至可观测宇宙中的位置。 结合不同纬度、不同季节，说明太阳辐射分布差异的地域特征。 （四）地理实践力 学会运用天象观测、星图、天文软件等工具观察星空，识别主要星座与行星。 能够通过阅读天体系统示意图、太阳系结构图、太阳辐射光谱图等各类图表获取地理信息。 二、教学重难点 （一）教学重点 天体系统的层次结构，以及地球在天体系统中的位置。 太阳系八大行星的运动特征和结构特征。 太阳辐射对地球的影响以及太阳活动对地球的影响。 （二）教学难点 理解天体系统的多层次结构，把握“地月系—太阳系—银河系—可观测宇宙”的层级关系。 运用资料说明地球上存在生命的原因，区分宇宙环境与自身条件的作用。 从能量和物质两方面理解太阳活动影响地球的具体表现与机制。 三、课堂导入 【情境创设】 展示一幅璀璨星空或银河的图片，配以后发问： “仰望星空，我们看到的星星到底是什么？它们离我们有多远？我们生活的地球，在浩瀚的宇宙中又处在怎样的位置？” 【生活链接】 结合时事或新闻，如我国“天问一号”成功着陆火星、神舟飞船载人航天、空间站建设等，引导学生思考：人类为什么对宇宙如此着迷？探索宇宙对人类认识地球有何意义？ 【导入结论】 宇宙浩瀚无垠，地球只是其中一颗普通的行星，但它又是一颗孕育了生命的特殊行星。要了解地球，首先要了解它所处的宇宙环境。由此引出本节课题。 图 1 浩瀚的银河系星空 四、知识讲解 （一）宇宙 1. 宇宙的概念 “宇宙”一词，古已有之。“宇”指空间，“宙”指时间，宇宙是时间和空间的统一体，是运动、发展和变化着的客观物质世界。 从物质性来看，宇宙是由各种形态的物质组成的，这些物质的存在形式通称为天体。 2. 常见天体类型 恒星：由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体，如太阳。恒星是宇宙中最基本的天体。 星云：由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，密度小、体积和质量都很大，如猎户座大星云。 行星：在椭圆轨道上绕恒星运行、近似球形的天体，本身不发光，靠反射恒星的光而发亮，如地球、火星。 卫星：绕行星运行的天体，如月球。 彗星：绕恒星运行、呈云雾状、有彗尾的天体，如哈雷彗星。 流星体：行星际空间的尘粒和固体小块。 星际物质：包括星际气体和星际尘埃。 图 2 猎户座大星云——宇宙中的星云 3. 宇宙的特征 物质性：宇宙由各种天体组成，天体是宇宙间物质存在的形式。 运动性：宇宙中的天体都在不停地运动。天体之间相互吸引、相互绕转，形成不同层次的天体系统。 层次性：天体系统具有一定的层次结构。 （二）天体系统 1. 天体系统的形成 宇宙中的天体都在不停地运动。邻近的天体彼此吸引，以质量大的天体为中心绕转，从而形成天体系统。天体系统的大小和层次，取决于天体间引力的大小。 2. 天体系统的层次 目前人类认识到的天体系统，从小到大可划分为以下四个层次： 图 3 天体系统的层次结构示意图 （1）地月系 中心天体是地球，月球绕地球运行。地月系是最低一级的天体系统。 （2）太阳系 中心天体是太阳。太阳吸引八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星体等天体绕其运行，构成太阳系。地球是太阳系中的一颗行星。 （3）银河系 太阳和众多恒星（约 2000 亿颗）共同组成银河系。银河系是一个巨大的盘状星系，直径约 10 万光年，太阳距银河系中心约 2.6 万光年。银河系之外，还有数以亿计的与银河系同级别的星系，统称为河外星系。 （4）可观测宇宙（总星系） 银河系和目前所能观测到的所有河外星系，共同构成可观测宇宙，即总星系。它是目前人类所能观测到的最高一级天体系统，半径约 137 亿光年。随着观测手段的进步，这一范围还在不断扩大。 （三）太阳系 1. 太阳系的中心天体——太阳 太阳是一颗恒星，质量占太阳系总质量的 99.86%，以其强大的引力使太阳系其他天体绕其运行，是太阳系的中心天体。 2. 八大行星及其位置 太阳系八大行星，按距离太阳由近及远的顺序依次为：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。 图 4 太阳系八大行星轨道示意图 3. 八大行星的分类与特征 八大行星按物理性质可分为两类： 分类 包含行星 主要特征 类地行星（内陆行星） 水星、金星、地球、火星 距太阳近，体积、质量较小，密度大，表面温度较高，中心有铁核 类木行星（巨行星） 木星、土星 体积、质量很大，密度小，主要由氢、氦等气体组成，卫星多，有光环 远日行星 天王星、海王星 距太阳远，表面温度低，体积和质量介于类地行星和类木行星之间，有光环 （注：部分教材将木星、土星称为巨行星，天王星、海王星称为远日行星，分为三类表述，核心特征一致。） 4. 八大行星的运动特征 同向性：绕日公转方向都与地球公转方向相同，即自西向东。 共面性：公转轨道面几乎在同一平面上。 近圆性：公转轨道近似圆形。 5. 八大行星的基本数据（教材图表整理） 行星 距日远近 质量 体积 公转周期 表面温度 水星 近 小 小 短（约88天） 高 金星 较近 较小 较小 较短 最高 地球 适中 适中 适中 适中 适宜 火星 较远 较小 较小 较长 较低 木星 远 最大 最大 长（约12年） 低 土星 更远 很大 很大 很长 很低 天王星 很远 较大 较大 很长 极低 海王星 最远 较大 较大 最长 极低 由此可见，地球在质量和体积上既不显眼也不特殊，是一颗普通的行星；但地球与太阳的距离适中，使其表面温度适宜，为生命诞生创造了条件。 （四）地球——一颗特殊的行星 1. 地球是太阳系中一颗普通的行星 就外观和所处的位置而言，地球是太阳系中一颗普通的行星：它与其他行星一样，绕日公转具有同向性、共面性、近圆性；在质量、体积、平均密度等方面，地球也并无特殊之处。 2. 地球是太阳系中一颗特殊的行星 地球是太阳系中目前已知的唯一存在高级智慧生命的行星，其特殊性主要体现在适宜生命存在的条件上。这些条件既有外部因素，也有地球自身的因素。 3. 地球上存在生命的原因 条件类型 具体条件 作用 外部条件 稳定的太阳光照 太阳处于壮年期，光热条件稳定，利于生命演化 外部条件 安全的宇宙环境 八大行星各行其道，公转轨道互不干扰，宇宙环境安全 自身条件 适宜的温度 日地距离适中，自转和公转周期适当，地表温度适中且变化不大 自身条件 适合生物呼吸的大气 地球体积和质量适中，能吸引并保留住一定厚度的大气层 自身条件 液态水 地表温度适宜，水能以液态形式存在，为生命起源提供条件 综上所述，地球所处的宇宙环境，以及地球本身的条件，共同为生命的诞生和演化提供了可能。这既是地球的特殊之处，也是人类珍惜地球家园的理由。 图 5 地球在太阳系中的位置示意 （五）太阳辐射对地球的影响 1. 太阳辐射的概念 太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量，这种现象称为太阳辐射。太阳辐射的能量来源是太阳内部的核聚变反应，即 4 个氢原子核聚变为 1 个氦原子核，释放出巨大的能量。 2. 太阳辐射的波长分布 太阳辐射的电磁波波长范围很广，大致可分为三部分： 紫外线区（波长小于 0.4 微米）：约占太阳辐射能量的 7%。 可见光区（波长 0.4—0.76 微米）：约占 50%，是太阳辐射能量最集中的波段，其中波长约 0.5 微米处辐射最强。 红外线区（波长大于 0.76 微米）：约占 43%。 太阳辐射能主要集中在可见光波段，因此太阳辐射属于短波辐射。 3. 太阳辐射对地球的影响 为地球提供光和热，维持地表温度，是地球上水、大气运动和生命活动的主要动力。 是人类日常生活和生产所用能源的重要来源，如煤、石油、天然气等化石燃料是地质历史时期固定下来的太阳能；太阳能、风能、水能等也是直接或间接的太阳能。 影响地理环境的形成和变化，如不同纬度获得的太阳辐射不同，造成地表热量分布的差异，是形成气候带和气候类型的基础。 （六）太阳活动对地球的影响 1. 太阳大气层的结构 太阳大气层从内到外可分为三层，厚度、温度、亮度各不相同： 层次 位置 特点 光球层 最内层 温度约 6000 K，最亮，我们用肉眼看到的光亮的太阳圆面即光球层，太阳黑子出现在这一层 色球层 中间层 温度比光球层高，发出的可见光不及光球层的千分之一，日全食时可见，耀斑和日珥出现在这一层 日冕层 最外层 温度高达百万度，物质极其稀薄，向外延伸，太阳风即从日冕层发出 图 6 太阳大气层结构示意图 2. 太阳活动的主要类型 太阳黑子：出现在光球层上的暗黑斑点，温度比周围低，是太阳活动强弱的标志。黑子数目变化周期约为 11 年。 耀斑：出现在色球层上的突然增亮爆发，是太阳活动最激烈的显示，释放巨大的能量。 日珥：色球层向外喷射的高温气体。 太阳风：日冕层高温高速运动的带电粒子流，向行星际空间持续抛射。 图 7 太阳活动的主要类型 3. 太阳活动对地球的影响 影响地球气候：黑子数目变化与地球上某些地区的降水变化有明显的相关性。 扰动电离层：耀斑发出的强烈射电和高能带电粒子会扰乱地球大气的电离层，影响无线电短波通信。 产生“磁暴”：太阳风带来的带电粒子流会干扰地球磁场，产生“磁暴”现象，使罗盘指针剧烈颤动、不能正确指示方向。 产生极光：太阳风中的带电粒子被地球磁场引导至两极上空，与大气分子碰撞激发，产生美丽的极光现象。 影响航天活动：太阳活动高峰年，航天器的安全受到威胁，需加强防护。 图 8 极光——太阳活动影响地球的直观见证 4. 空间天气及其影响 太阳活动释放的大量带电粒子和高能辐射，会扰动地球周围的空间环境，形成空间天气。空间天气对现代人类活动的影响日益显著，主要包括： 影响卫星和航天器：高能粒子可损坏卫星的电子设备，缩短其寿命。 影响导航定位：干扰 GPS 等卫星导航系统的信号精度。 影响电网安全：强磁暴可在长距离输电线上产生感应电流，威胁电网稳定。 影响航空飞行：高纬度航线辐射增强，对机组人员和乘客健康构成影响。 因此，加强对太阳活动的监测和预报，对于防灾减灾、保障空间安全具有重要意义。 五、课堂小结 本节从宇宙的物质性和运动性出发，依次学习了以下核心内容： 宇宙由各种天体组成，天体都在不停地运动，并相互吸引、绕转形成多层次的天体系统。 天体系统按层次由小到大为：地月系→太阳系→银河系→可观测宇宙（总星系）。 太阳系八大行星按距日远近依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，其运动具有同向性、共面性、近圆性。 地球是一颗普通的行星，但又是目前已知的唯一存在高级智慧生命的特殊行星，这得益于其稳定的宇宙环境和适宜的自身条件。 太阳辐射为地球提供光热和动力，是地表能量的根本来源。 太阳活动（黑子、耀斑、太阳风等）会扰动地球电离层、磁场和高层大气，影响通信、导航、气候并引发极光等现象。 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $