1.1 地球的宇宙环境 课件 2026-2027学年上学期高一地理湘教版必修第一册

高中地理 · 必修第一册 地球的宇宙环境 第一章 宇宙中的地球 · 第一节 从宇宙看地球 · 理解我们的家园 1.7.2013 同学们好，今天我们开始高中地理的第一节课——地球的宇宙环境。这节课我们将从宇宙的尺度出发，去认识我们生存的地球到底处于怎样的位置，以及为什么它如此特别。 ‹#› 古代 “盖天说” “浑天说” 公元2世纪，古希腊天文学家托勒密建立“地心说” 16世纪波兰天文学家哥白尼提出“日心说” 18世纪天文学家引入“星系” 20世纪60年代以来，大型天文望远镜使用以及空间探测技术发展，使天文观测尺度逐渐扩展到200亿光年时空区域 人类对宇宙的认识 本节课我们将回答三个核心问题 从宇宙看地球 01 我们眼中的宇宙到底有多大？ 认识宇宙的概念、尺度与天体类型 02 地球在宇宙的什么位置？ 理清天体系统的层次，找到地球的坐标 03 为什么只有地球孕育了生命？ 分析地球的普遍性与特殊性 1.7.2013 这节课我们围绕三个核心问题展开：第一，宇宙有多大；第二，地球在宇宙中的位置；第三，为什么地球这么特别。这三个问题层层递进，从宏观到微观，最终回到我们自己的家园。 ‹#› 第一章 · 人类对宇宙的认识 我们眼中的宇宙 到底有多大？ 当你仰望星空，你看到的星星 离我们有多远？ 人类已知的宇宙边界在哪里？ 1.7.2013 好，我们先进入第一章。请大家思考一个问题：我们眼中的宇宙到底有多大？你晚上看到的那些星星，离我们有多远？这个问题我们将通过今天的学习来找到答案。 ‹#› 人类对宇宙的认识 · 概念 宇宙是所有时间、空间和物质的总和 古人的理解 《淮南子·原道训》： "四方上下曰宇，往古来今曰宙。" 宇 = 空间　　宙 = 时间 现代天文学定义 宇宙是所有时间、空间和物质的总和 人类已观测到的部分称为 "可观测宇宙"（已知宇宙） 宇宙的起源：大爆炸假说 约 138 亿年前，宇宙从一个奇点开始急速膨胀，冷却后生成氢、氦，再聚成恒星。 你身体里的铁、骨头里的钙，都来自远古恒星内部的核聚变——我们本身就是宇宙的一部分。 1.7.2013 我们来看宇宙的概念。古人说"四方上下曰宇，往古来今曰宙"，宇就是空间，宙就是时间。现代天文学认为，宇宙是所有时间、空间和物质的总和。我们人类能观测到的部分，叫可观测宇宙。宇宙起源于约138亿年前的大爆炸，我们身体里的很多元素都来自恒星，所以说我们本身就是宇宙的一部分。 ‹#› 算一算 · 感受宇宙的尺度 光从太阳到地球只要 8 分钟 ① 太阳光到达地球需要多久？ 光速 ≈ 3×10⁵ km/s 日地距离 ≈ 1.5 亿 km ② 可观测宇宙半径是日地距离的多少倍？ 1 光年 ≈ 9.46×10¹² km 可观测宇宙半径 ≈ 137 亿光年 小结：光从太阳到地球只需 8 分钟，而光穿越可观测宇宙需要 137 亿年。 与茫茫宇宙相比，人类对宇宙的认识还只是沧海一粟。 1.5 亿 ÷ 30 万 ≈ 500 秒 137×9.46×10¹² km÷1.5 亿 ≈ 8.6×10¹⁴ 1.7.2013 我们来算一笔账。太阳光到达地球需要多久？答案是大约8分20秒。而可观测宇宙的半径，大约是日地距离的8.6×10的14次方倍。这说明什么？光从太阳到地球只要8分钟，但光穿越整个可观测宇宙需要137亿年。宇宙的浩瀚，远远超出我们的日常想象。 ‹#› 宇宙的物质性 · 天体类型 晴朗夜空中，你能看到什么？ 星云 由气体和尘埃物质组成的呈云雾状外表的天体； 主要物质是氢； 质量巨大； 有些能自己发光； 是最基本的天体。 仙女座星云 蟹状星云 1.7.2013 晴朗的夜晚仰望星空，你能看到什么？闪烁的恒星、轮廓模糊的星云、相对星空背景有位移的行星、一闪即逝的流星、拖着长尾的彗星。这些宇宙中的物质统称为天体。右边这张是太阳，它是离我们最近的恒星；这张是哈雷彗星，大约每76年回归一次。 ‹#› 宇宙的物质性 · 天体类型 晴朗夜空中，你能看到什么？ 恒星 由炽热气体组成； 能自身发光的类球状天体； 质量巨大； 最基本的天体； 太阳是离地球最近的恒星。 太阳（离地球最近的恒星） 比邻星是除太阳外距离地球最近的恒星，距离约4.2光年 1.7.2013 晴朗的夜晚仰望星空，你能看到什么？闪烁的恒星、轮廓模糊的星云、相对星空背景有位移的行星、一闪即逝的流星、拖着长尾的彗星。这些宇宙中的物质统称为天体。右边这张是太阳，它是离我们最近的恒星；这张是哈雷彗星，大约每76年回归一次。 ‹#› 宇宙的物质性 · 天体类型 晴朗夜空中，你能看到什么？ 行星 在椭圆轨道上绕恒星运行的类球状天体； 本身不发光，靠反射恒星的光而发光 1.7.2013 晴朗的夜晚仰望星空，你能看到什么？闪烁的恒星、轮廓模糊的星云、相对星空背景有位移的行星、一闪即逝的流星、拖着长尾的彗星。这些宇宙中的物质统称为天体。右边这张是太阳，它是离我们最近的恒星；这张是哈雷彗星，大约每76年回归一次。 ‹#› 宇宙的物质性 · 天体类型 晴朗夜空中，你能看到什么？ 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。 此外还有人造天体：人造卫星、 空间站、宇宙飞船等 1.7.2013 晴朗的夜晚仰望星空，你能看到什么？闪烁的恒星、轮廓模糊的星云、相对星空背景有位移的行星、一闪即逝的流星、拖着长尾的彗星。这些宇宙中的物质统称为天体。右边这张是太阳，它是离我们最近的恒星；这张是哈雷彗星，大约每76年回归一次。 ‹#› 宇宙的物质性 · 天体类型 晴朗夜空中，你能看到什么？ 彗星 云雾状，冰物质组成； 有彗尾，彗尾背向太阳； 哈雷彗星绕日公转周期为76年。 1.7.2013 晴朗的夜晚仰望星空，你能看到什么？闪烁的恒星、轮廓模糊的星云、相对星空背景有位移的行星、一闪即逝的流星、拖着长尾的彗星。这些宇宙中的物质统称为天体。右边这张是太阳，它是离我们最近的恒星；这张是哈雷彗星，大约每76年回归一次。 ‹#› 宇宙的物质性 · 天体类型 晴朗夜空中，你能看到什么？ 流星体 运行于行星际空间的大大小小的尘粒和固体块叫流星体。 大 气 层 流 星 体 流 星 地表 陨石 非天体 天体 非天体 流星现象 陨石 1.7.2013 晴朗的夜晚仰望星空，你能看到什么？闪烁的恒星、轮廓模糊的星云、相对星空背景有位移的行星、一闪即逝的流星、拖着长尾的彗星。这些宇宙中的物质统称为天体。右边这张是太阳，它是离我们最近的恒星；这张是哈雷彗星，大约每76年回归一次。 ‹#› 天体判断 · 重点突破 怎么判断一个物体是不是天体？ 一看位置 是否位于地球大气层之外，独立存在于宇宙中。 二看实质 是否是宇宙中物质的存在形式。自然现象（如流星现象、极光）不属于天体。 三看运转 是否有独立的运行轨道，是否依附于其他天体上运行。 案例辨析：以"嫦娥六号"探测器为例 发射前在地面 不是天体 进入太空飞行中 是天体（人造天体） 着陆月球后 不是天体（成为月球一部分） 易错点：流星体（宇宙中）是天体；流星现象（大气层中发光）不是天体；陨星（落到地面）不是天体。 1.7.2013 怎么判断一个物体是不是天体？记住"三看法"：一看位置，是否在大气层之外；二看实质，是不是物质存在形式；三看运转，有没有独立轨道。以嫦娥六号为例：发射前在地面不是天体，飞到太空中是天体，落到月球上就不是天体了。注意流星体、流星现象、陨星的区别。 ‹#› 第二章 · 多层次的天体系统 地球在宇宙的 什么位置？ 恒星真的不动吗？ 宇宙中的天体是如何共存的？ 我们的地球属于哪个"家族"？ 1.7.2013 好，我们进入第二章。刚才我们认识了宇宙中有哪些天体，现在我们来思考：地球在宇宙的什么位置？恒星真的不动吗？宇宙中的天体是如何共存的？接下来我们将层层聚焦，找到地球在宇宙中的精确坐标。 ‹#› 宇宙中的天体都在运动着，运动中的天体相互吸引和互相绕转，形成天体系统 天体系统 级别划分 地月系 太阳系 银河系 宇宙的运动性 半径约137亿光年 16 可观测宇宙 银河系 太阳系 地月系 其他行星系 其他恒星系 河外星系 天体系统 · 银河系 银河系：我们所在的恒星家园 仙女座星系M31（距地球约260万光年，北半球肉眼可见） 银河系的基本特征 · 由 1000多亿颗恒星 组成 · 外形：铁饼状扁平盘 · 直径约 10万光年 · 中心厚度约 1.2 万光年 · 所有恒星都环绕银心旋转 同级邻居：银河系与河外星系 （如仙女座星系）属于同一级天体系统，共同组成可观测宇宙（总星系）。 银河系 银心 + 1.7.2013 银河系是我们所在的恒星家园，由1000多亿颗恒星组成，外形像一个铁饼。它的直径约10万光年，所有恒星都围绕银心旋转。银河系和河外星系是同一级别的天体系统，右边这张是仙女座星系M31，距离我们约260万光年，是北半球肉眼可见的最远天体。 ‹#› 天体系统 · 太阳系 太阳系组成： 太阳质量： 太阳、行星 、矮行星、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。日地距离约为1.5亿千米。 约占整个太阳系99.86%。 水 星 金 星 地 球 火 星 类地行星 巨行星 木 星 土 星 远日行星 天王星 海王星 注意：存在小行星带 太阳系 地内行星 （凌日） 地外行星 （冲日） 天体系统 · 太阳系 八大行星的运动特征 同向性：公转方向相同（自西向东） 共面性：公转轨道面几乎在同一平面 近圆性：公转轨道接近正圆 天体系统 · 太阳系 1.7.2013 太阳系有八大行星，离太阳由近到远依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。记忆口诀是"水金地火木土天海"。小行星带在火星和木星之间。冥王星在2006年被降级为矮行星。八大行星有三个运动特征：同向性、共面性、近圆性。 ‹#› 天体系统 · 地月系 地月系：地球与月球的亲密关系 潮汐锁定现象 · 月球公转周期 ≈ 自转周期 ≈ 27天 · 这是地球引力长期作用的结果 · 因此月球总是以同一面朝向地球 月相变化规律 · 月球本身不发光，我们看到的是反射的太阳光 · 上半月（农历上半月）：由缺到圆 · 下半月（农历下半月）：由圆到缺 月相变化示意 我们在地球上看到的月亮 有时似一钩斜挂，有时如玉盘高悬。 月亮盈亏变化而形成的各种形状 称为月相。 满月(十五、十六) 东 凸月 蛾眉月 太阳 西 上弦月 (初七、初八) 农历上半月傍晚可见的月亮 1.7.2013 地月系是地球和月球组成的天体系统。月球有一个很特别的现象叫潮汐锁定：它的公转周期和自转周期相同，都是约27天，所以月球总是以同一面朝向地球。月球本身不发光，我们看到的月光是反射的太阳光。月相变化的规律是：上半月由缺到圆，下半月由圆到缺。 ‹#› 第三章 · 特殊的行星——地球 为什么只有地球 孕育了生命？ 尽管地球很"普通"， 但它却是目前已知唯一存在 高级智慧生命的星球。 1.7.2013 好，我们进入最后一章。刚才我们说地球很普通，但它又很特殊——它是目前已知唯一存在高级智慧生命的星球。为什么只有地球孕育了生命？需要哪些条件？接下来我们系统地分析。 ‹#› 地球的普通性 地球只是太阳系中一颗普通的行星 对比项目 水星 地球 木星 海王星 距日距离(AU) 0.39 1.00 5.20 30.06 质量(地球=1) 0.06 1.00 317.8 17.1 半径(地球=1) 0.38 1.00 11.2 3.9 公转周期(年) 0.24 1.00 11.86 164.8 结论：无论是从距日远近、自身质量、体积，还是从公转方式来看， 地球的各项指标在八大行星中都并不突出——它只是太阳系中一颗普通的行星。 1.7.2013 我们来看这组数据。从距日距离、质量、半径、公转周期这几个指标来看，地球在八大行星中都处于中间位置，并不特殊。加上之前讲的同向性、共面性、近圆性，我们可以得出结论：地球只是太阳系中一颗普通的行星。 ‹#› 材料一 在太阳系中，太阳是唯一会自身发光的天体，其质量约为地球的33万倍。如今的太阳正处于恒星演化的壮年期，其核心内用于核聚变的氢并没有被用尽，所以其稳定的光照会持续若干亿年。 材料二 太阳系八颗行星都围绕太阳公转，且公转方向具有同向性、轨道面具有共面性、轨道形状具有近圆性，大小行星各行其道、互不干扰。 小组讨论：根据以上材料，地球存在生命具备了哪些外部条件？ 外部条件①：稳定的太阳光照 太阳处于壮年期，状态稳定， 为生命演化提供持续的光和热。 外部条件②：安全的宇宙环境 八大行星及小行星各行其道、互不干扰， 地球处于相对安全的轨道环境中。 地球的特殊性 · 存在生命的条件 地球为什么能孕育生命？ 1.7.2013 我们通过两则材料来分析地球存在生命的外部条件。材料一告诉我们太阳正处于壮年期，状态稳定，这就给了我们稳定的光照。材料二告诉我们八大行星各行其道互不干扰，这就是安全的宇宙环境。外部条件就这两条：稳定的太阳光照 + 安全的宇宙环境。 ‹#› 材料三 地球距离太阳约1.5亿千米，恰好处于太阳系的宜居带内。地球自转周期为24小时，地表平均温度保持在约15℃，水能够以液态形式广泛存在，覆盖了地球表面约71%的海洋。 材料四 地球的质量和体积适中，其万有引力足以束缚住大气层。大气层以氮气和氧气为主，其中氧气含量约占21%；臭氧层能有效吸收太阳紫外线，保护地表生命。 从材料中归纳地球存在生命的自身条件 ① 适宜的温度 日地距离适中 + 自转周期适中 → 地表平均温度约15℃ ② 液态水 适宜温度使水以液态存在 → 覆盖地表约71% ③ 适合呼吸的大气 体积质量适中 → 引力适中 → 氮氧为主，臭氧层保护 地球的特殊性 · 存在生命的条件 地球为什么能孕育生命？ 1.7.2013 再来看自身条件。材料三告诉我们，日地距离适中，地球在宜居带里，加上自转周期合适，地表平均温度15度，水能以液态存在。材料四告诉我们，地球的质量和体积适中，引力能留住大气层，大气以氮氧为主，还有臭氧层保护。这就是三个自身条件：适宜的温度、液态水、适合生物呼吸的大气。 ‹#› 地球的特殊性 · 存在生命的条件 地球为什么能孕育生命？ 外部条件 ① 稳定的太阳光照 太阳处于壮年期，状态稳定， 为地球提供持续稳定的光和热。 ② 安全的宇宙环境 八大行星及小行星各行其道、 互不干扰（同向性、共面性、近圆性）， 地球处于相对安全的轨道环境中。 自身条件（金锁链） ① 适宜的温度 日地距离适中 + 自转周期适中→ 地表平均温度约 15℃ ② 液态水 适宜的温度使水以液态存在→ 覆盖地球表面约 71% ③ 适合生物呼吸的大气 体积质量适中 → 引力适中 → 大气层→ 氮氧为主，臭氧层吸收紫外线 逻辑链：外部条件提供安全稳定的环境 → 自身条件孕育生命 → 地球成为人类唯一的家园 1.7.2013 地球存在生命的条件分为外部和自身两方面。外部条件有两个：一是稳定的太阳光照，太阳正处于壮年期；二是安全的宇宙环境，八大行星各行其道互不干扰。自身条件有三个：适宜的温度，因为日地距离适中；液态水，温度合适水能以液态存在；适合生物呼吸的大气，因为地球体积质量适中，引力能留住大气层。 ‹#› 拓展思考 · 课堂小结 比邻星b宜居吗？我们为什么要保护地球？ 拓展：比邻星b一定适宜人类生存吗？ 不一定。还需要考虑： · 恒星稳定性：红矮星常有耀斑爆发 · 是否有适宜的大气层 · 是否有磁场保护（防宇宙射线） · 是否实际存在液态水 本节课知识框架 宇宙的物质性 → 天体类型与判断 宇宙的层次性 → 四级天体系统 地球的普通性 → 太阳系一颗普通行星 地球的特殊性 → 存在生命的条件 地球是目前人类在宇宙中唯一的家园 宇宙中可能存在其他适宜生命的天体，但需要更多科学探索来证实。 保护地球环境、珍惜唯一的家园，是我们每个人的责任。 1.7.2013 最后我们来思考：比邻星b在宜居带里，就一定适宜人类生存吗？不一定，还要考虑恒星稳定性、大气层、磁场、是否真的有水等很多因素。地球是目前人类在宇宙中唯一的家园，保护地球环境、珍惜我们唯一的家园，是每个人的责任。 ‹#› 1 . 根据所学知识，判断下列不属于天体的是（ ） A.位于奔月轨道的“嫦娥四号”探测器 B.“鹊桥”中继卫星 C.月面考察的“玉兔二号”探月车 D.月球 据天文学家推算，2022年有多次行星冲日天文奇观。下图为火星冲日形成示意图。据此完成下列小题。 2．“火星冲日”时，太阳、地球、火星出现了图示位置特征，体现了太阳系行星运动的 A．同向性 B．近圆性 C．共面性 D．连续性 （    ） C C 据天文学家推算，2022年有多次行星冲日天文奇观。下图为火星冲日形成示意图。据此完成下列小题。 3．火星虽然有适合生命存在的物质，但目前仍然没有发现生命存在，其原因最可能是 A．火星体积密度较小 B．火星上没有液态水 （    ） C．火星表面温度高 D．火星上没有大气 B 挖沙 （1）图中的字母所代表的行星名称是： A___________、B___________、C___________、D___________ （2）属类地行星的有___________（填字母） （3）用箭头在地球公转轨道附近表示八大行星的公转方向。 （4）用小圆点在适当的轨道位置表示出小行星带。 （5）比太阳系低一级的天体系统是________，其中心天体是_____； 比太阳系高一级的天体系统是________。 A B C D E F G H I 水星 天王星 海王星 土星 AHGF 地月系 地球 银河系 小行星带 4．读太阳系模式图, 完成下列各题： Lavf62.12.102 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf62.12.102 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $