第一節(jié)地球在宇宙中

1、主講人：許振文主講人：許振文 恒星周年視差和秒差距 太陽是太陽系光熱的主要源泉，是地球能量的主要供給太陽是太陽系光熱的主要源泉，是地球能量的主要供給者。太陽以電磁波的形式不斷地向外輻射能量，稱為太者。太陽以電磁波的形式不斷地向外輻射能量，稱為太陽輻射。陽輻射。太陽輻射能量主要集中在狹窄的太陽輻射能量主要集中在狹窄的0.2-10.00.2-10.0微米波段，該微米波段，該波段的輻射能量占總輻射量的波段的輻射能量占總輻射量的99.9%99.9%。此外，紫外線、。此外，紫外線、r r射線、紅外線和米波輻射，就他們總輻射能量而言，雖射線、紅外線和米波輻射，就他們總輻射能量而言，雖然只占太陽總輻射能量微

2、不足道的一小部分，但是他們?nèi)恢徽继柨傒椛淠芰课⒉蛔愕赖囊恍〔糠?，但是他們的變化幅度很大，且極不穩(wěn)定，可以迅速傳遞太陽表面的變化幅度很大，且極不穩(wěn)定，可以迅速傳遞太陽表面微波和無線電波各種物理過程的信息。微波和無線電波各種物理過程的信息。 太陽活動是指發(fā)生在太陽大氣層局部區(qū)域的、在有限時太陽活動是指發(fā)生在太陽大氣層局部區(qū)域的、在有限時間間隔內(nèi)的各種物理過程的總稱。主要表現(xiàn)為太陽黑子、間間隔內(nèi)的各種物理過程的總稱。主要表現(xiàn)為太陽黑子、光斑、耀斑、譜斑、日珥和太陽射電等變化現(xiàn)象。其中光斑、耀斑、譜斑、日珥和太陽射電等變化現(xiàn)象。其中太陽黑子是太陽活動的最基本的、明顯的標(biāo)志，耀斑是太陽黑子是太陽活動的

3、最基本的、明顯的標(biāo)志，耀斑是太陽活動的最急劇猛烈的形式。太陽活動的最急劇猛烈的形式。太陽活動強(qiáng)弱變化平均約太陽活動強(qiáng)弱變化平均約1111年的周期。自年的周期。自17491749年以后第一個年以后第一個太陽黑子低值年（太陽黑子低值年（17551755年）規(guī)定為太陽活動的第一個周期，年）規(guī)定為太陽活動的第一個周期，20002000年是太陽活動峰值年的第年是太陽活動峰值年的第2323個周期。凡是峰值年前后，個周期。凡是峰值年前后，黑子、耀斑等現(xiàn)象異常活躍，是研究太陽活動的大好時機(jī)。黑子、耀斑等現(xiàn)象異?；钴S，是研究太陽活動的大好時機(jī)。太陽以電磁波和高能粒子流的形式，向外放射著巨大的能量太陽以電磁波和高

4、能粒子流的形式，向外放射著巨大的能量和物質(zhì)。太陽的能量流和物質(zhì)流對地球發(fā)生著深刻的影響，和物質(zhì)。太陽的能量流和物質(zhì)流對地球發(fā)生著深刻的影響，它對自然地理環(huán)境的形成、發(fā)展及演化具有決定性的作用。它對自然地理環(huán)境的形成、發(fā)展及演化具有決定性的作用。 地球周圍存在著一個偶極磁場，當(dāng)太陽風(fēng)等離子體吹向地地球周圍存在著一個偶極磁場，當(dāng)太陽風(fēng)等離子體吹向地球時，使地球磁場被太陽風(fēng)包圍，形成地球磁層。一方面球時，使地球磁場被太陽風(fēng)包圍，形成地球磁層。一方面由于地球磁層的存在，使得太陽風(fēng)高能帶電粒子不能到達(dá)由于地球磁層的存在，使得太陽風(fēng)高能帶電粒子不能到達(dá)地面，從而保護(hù)了地球表面的有機(jī)體的生存和發(fā)展；另一地面

5、，從而保護(hù)了地球表面的有機(jī)體的生存和發(fā)展；另一方面，總有一部分高能帶電粒子闖入磁層內(nèi)，被磁層禁錮方面，總有一部分高能帶電粒子闖入磁層內(nèi)，被磁層禁錮在地球高層。在地球高層。通過空間探測器，通過空間探測器，19581958年美國范年美國范艾倫發(fā)現(xiàn)了包圍地球的強(qiáng)艾倫發(fā)現(xiàn)了包圍地球的強(qiáng)輻射帶，稱為輻射帶，稱為“范范艾倫輻射帶艾倫輻射帶”。這個強(qiáng)輻射帶分為內(nèi)、。這個強(qiáng)輻射帶分為內(nèi)、外兩層，像套在地球赤道周圍的兩個輪胎環(huán)子，他對人類外兩層，像套在地球赤道周圍的兩個輪胎環(huán)子，他對人類沖出地球的宇宙活動，會造成嚴(yán)重輻射的危害，要注意采沖出地球的宇宙活動，會造成嚴(yán)重輻射的危害，要注意采取預(yù)防措施。另外，太陽風(fēng)密

6、度約取預(yù)防措施。另外，太陽風(fēng)密度約8 8個質(zhì)子每立方厘米，是個質(zhì)子每立方厘米，是行星際物質(zhì)的重要來源，它對地球大氣圈和月球土壤圈也行星際物質(zhì)的重要來源，它對地球大氣圈和月球土壤圈也有顯著影響有顯著影響 。距地面約距地面約80-800km80-800km的層次，在紫外線、的層次，在紫外線、X X射線、粒子輻射的射線、粒子輻射的作用下發(fā)生電離，稱為電離層。其中，電離作用下發(fā)生電離，稱為電離層。其中，電離E E層和層和F1F1層，因?qū)?，因太陽短波輻射?qiáng)烈，電離程度高，自由電子密度大，主要太陽短波輻射強(qiáng)烈，電離程度高，自由電子密度大，主要反射的短波電波；電離反射的短波電波；電離D D層，由于太陽短波輻

7、射較弱，電力層，由于太陽短波輻射較弱，電力程度差，自由電子密度小，只能反射長波。程度差，自由電子密度小，只能反射長波。當(dāng)太陽活動增強(qiáng)時，會激發(fā)電離層大氣分子進(jìn)一步電離，當(dāng)太陽活動增強(qiáng)時，會激發(fā)電離層大氣分子進(jìn)一步電離，造成離子濃度增高和吸收電波增強(qiáng)。尤其是太陽耀斑爆發(fā)造成離子濃度增高和吸收電波增強(qiáng)。尤其是太陽耀斑爆發(fā)后，會引起地球向陽半球面短波信號衰減或中斷。短波無后，會引起地球向陽半球面短波信號衰減或中斷。短波無線電信號的中斷，一般是幾秒鐘或幾分鐘，特別情況下長線電信號的中斷，一般是幾秒鐘或幾分鐘，特別情況下長達(dá)半小時至達(dá)半小時至1 1小時以上。小時以上。太陽活動引起地球磁場的不規(guī)則變化，叫

8、做太陽活動引起地球磁場的不規(guī)則變化，叫做“磁擾磁擾”。十。十分強(qiáng)烈的磁擾現(xiàn)象稱為分強(qiáng)烈的磁擾現(xiàn)象稱為“磁爆磁爆”。太陽活動的種類較多，。太陽活動的種類較多，除黑子外，還有色球?qū)拥墓獍?、耀斑、日珥以及日面層的除黑子外，還有色球?qū)拥墓獍?、耀斑、日珥以及日面層的膨脹等，大都隨黑子的變化同步起落，體現(xiàn)了太陽活動的膨脹等，大都隨黑子的變化同步起落，體現(xiàn)了太陽活動的整體性。整體性。最突出的是太陽黑子群里的耀斑爆發(fā)，可以在一二十分鐘最突出的是太陽黑子群里的耀斑爆發(fā)，可以在一二十分鐘內(nèi)釋放出相當(dāng)于內(nèi)釋放出相當(dāng)于1010億顆氫彈爆炸的能量，拋出的大量高能億顆氫彈爆炸的能量，拋出的大量高能粒子流到達(dá)地球附近時，擾

9、亂了地球磁場，類似地球磁場粒子流到達(dá)地球附近時，擾亂了地球磁場，類似地球磁場突然發(fā)生了一場風(fēng)暴，也就是磁爆。突然發(fā)生了一場風(fēng)暴，也就是磁爆。19891989年年3 3月月1313日加拿大魁北克發(fā)電廠變壓器受損而大停電現(xiàn)日加拿大魁北克發(fā)電廠變壓器受損而大停電現(xiàn)象，就是由于磁爆引起的；磁爆發(fā)生時，會導(dǎo)致地球上的象，就是由于磁爆引起的；磁爆發(fā)生時，會導(dǎo)致地球上的短波無線電通訊中斷、羅盤指針劇烈顫動而失去作用，不短波無線電通訊中斷、羅盤指針劇烈顫動而失去作用，不能正確指示方向，從而影響野外工作，尤其是磁力探礦；能正確指示方向，從而影響野外工作，尤其是磁力探礦；同時，對軍事戰(zhàn)斗，以及飛機(jī)和船舶的定向、定

10、位也帶來同時，對軍事戰(zhàn)斗，以及飛機(jī)和船舶的定向、定位也帶來一定的影響?？傊瑫θ祟惖耐ㄓ?、生活、軍事等活動一定的影響。總之，會對人類的通訊、生活、軍事等活動造成直接危害。造成直接危害。另外，在地球高緯度度區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)一種變幻莫測的、美麗另外，在地球高緯度度區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)一種變幻莫測的、美麗壯觀的極光現(xiàn)象，這也是太陽活動引起的。它主要發(fā)生在壯觀的極光現(xiàn)象，這也是太陽活動引起的。它主要發(fā)生在100-200km100-200km的高空，有的高達(dá)的高空，有的高達(dá)1 000km1 000km ?，F(xiàn)代研究認(rèn)為：極光是圍繞地球的兩半球的一種大規(guī)模放現(xiàn)代研究認(rèn)為：極光是圍繞地球的兩半球的一種大規(guī)模放電過程和表現(xiàn)形

11、式。這種放電過程，是通過太陽風(fēng)與地球電過程和表現(xiàn)形式。這種放電過程，是通過太陽風(fēng)與地球磁層的相互作用來實(shí)現(xiàn)的。通過實(shí)驗，證明極光在南、北磁層的相互作用來實(shí)現(xiàn)的。通過實(shí)驗，證明極光在南、北極地區(qū)同緯度、同時間會同時出現(xiàn)與消失。極地區(qū)同緯度、同時間會同時出現(xiàn)與消失。 太陽輻射是地球氣候形成的重要因素。由于太陽活動引起太陽輻射是地球氣候形成的重要因素。由于太陽活動引起太陽輻射的改變，必然導(dǎo)致氣候的響應(yīng)變化。太陽輻射的改變，必然導(dǎo)致氣候的響應(yīng)變化。 有人研究樹木年輪的生長狀況，是受當(dāng)時的氣溫、降水的有人研究樹木年輪的生長狀況，是受當(dāng)時的氣溫、降水的影響，它既記錄著氣候歷史的變化，又反映了太陽活動的影響

12、，它既記錄著氣候歷史的變化，又反映了太陽活動的情況，與太陽活動情況，與太陽活動1111年周期相符。年周期相符。 根據(jù)我國根據(jù)我國2 0002 000多年的太陽黑子的記錄，黑子的多年的太陽黑子的記錄，黑子的1111年、年、2222年年或更長周期，與我國歷史上大范圍旱、澇災(zāi)害有很好的對或更長周期，與我國歷史上大范圍旱、澇災(zāi)害有很好的對應(yīng)關(guān)系。此外，現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動的重要標(biāo)志之一應(yīng)關(guān)系。此外，現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動的重要標(biāo)志之一-地震活動地震活動時間同太陽活動也有密切關(guān)系。時間同太陽活動也有密切關(guān)系。 越來越多的資料使人們注意到，太陽活動的各種現(xiàn)象與地越來越多的資料使人們注意到，太陽活動的各種現(xiàn)象與地球上氣候、水

13、文、地震、疾病流行等現(xiàn)象之間存在著某種球上氣候、水文、地震、疾病流行等現(xiàn)象之間存在著某種復(fù)雜的關(guān)系。復(fù)雜的關(guān)系。 24英寸英寸Clark折射望遠(yuǎn)折射望遠(yuǎn)鏡攝于美國亞利桑那州鏡攝于美國亞利桑那州火星北極區(qū)域的三維圖像，火星北極區(qū)域的三維圖像，也是火星第一張三維圖像。也是火星第一張三維圖像?！按蠹t斑大紅斑”是一個復(fù)雜的是一個復(fù)雜的按順時針方向運(yùn)動的風(fēng)按順時針方向運(yùn)動的風(fēng)暴。其外緣每四至六天暴。其外緣每四至六天旋轉(zhuǎn)一圈，而在中心附旋轉(zhuǎn)一圈，而在中心附近，運(yùn)動很小，且方向近，運(yùn)動很小，且方向不定。不定。木衛(wèi)一木衛(wèi)一(Io)上一座正在噴上一座正在噴發(fā)的發(fā)的火火山山 土星環(huán)土星環(huán)2005年年NASA的的哈

14、勃空間望遠(yuǎn)鏡哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在天王星周圍又在天王星周圍又拍攝到拍攝到2個不為人個不為人知的光環(huán)。知的光環(huán)。B2彗星 West彗星 Mueller彗星 Kohoutek彗星 月球俗稱月亮，也稱太月球俗稱月亮，也稱太陰。在中國古代神話中，陰。在中國古代神話中，關(guān)于月亮的故事數(shù)不勝關(guān)于月亮的故事數(shù)不勝數(shù)。數(shù)。我國古代詩文中有許多有我國古代詩文中有許多有趣的美稱：趣的美稱： 玉兔（著意登玉兔（著意登樓瞻玉兔，何人張幕遮銀樓瞻玉兔，何人張幕遮銀闕闕辛棄疾）；玉蟾辛棄疾）；玉蟾（涼宵煙靄外，三五玉蟾（涼宵煙靄外，三五玉蟾秋秋方干）；桂魄（桂方干）；桂魄（桂魄飛來光射處，冷浸一天魄飛來光射處，冷浸一天秋碧秋碧

15、蘇軾）；嬋娟蘇軾）；嬋娟（但愿人長久，千里共嬋（但愿人長久，千里共嬋娟娟蘇軾）。此外，還蘇軾）。此外，還有許多別致的雅號，如玉有許多別致的雅號，如玉弓、玉桂、玉盤、玉鉤、弓、玉桂、玉盤、玉鉤、玉鏡、冰鏡、廣寒宮、嫦玉鏡、冰鏡、廣寒宮、嫦娥、玉羊等。娥、玉羊等。古希臘神話中，月亮女神古希臘神話中，月亮女神的名字叫阿爾特彌斯，同的名字叫阿爾特彌斯，同時她也是狩獵女神。時她也是狩獵女神。黃道黃道59升交點(diǎn)升交點(diǎn)白道白道19.4當(dāng)?shù)厍蜃钃蹶柟庹丈湓虑驎r，則發(fā)生月食。當(dāng)?shù)厍蜃钃蹶柟庹丈湓虑驎r，則發(fā)生月食。月食發(fā)生的條件是：日月相沖月食發(fā)生的條件是：日月相沖(望日望日)于黃白交于黃白交點(diǎn)附近。點(diǎn)附近。月食

16、分月全食和月偏食兩類，沒有月環(huán)食。月食分月全食和月偏食兩類，沒有月環(huán)食。月全食和月偏食取決于月球是否全部或部分隱入地球本影，月全食和月偏食取決于月球是否全部或部分隱入地球本影，而不決定于地球上觀測地點(diǎn)的不同。當(dāng)月球全部隱而不決定于地球上觀測地點(diǎn)的不同。當(dāng)月球全部隱入入地球地球本影時，月輪整個變暗，這是月全食。若月球只是部分地本影時，月輪整個變暗，這是月全食。若月球只是部分地進(jìn)入地球本影，月輪殘缺，是月偏食。在發(fā)生月全食前后，進(jìn)入地球本影，月輪殘缺，是月偏食。在發(fā)生月全食前后，必同時伴有月偏食階段。有時，由于月球偏離地球本影軸必同時伴有月偏食階段。有時，由于月球偏離地球本影軸心較遠(yuǎn)。整個月食過程

17、始終是月偏食。心較遠(yuǎn)。整個月食過程始終是月偏食。月食過程分為：月食過程分為：初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓月食過程初虧初虧：月球東緣剛接觸地球本影，月食開始。月球東緣剛接觸地球本影，月食開始。食既食既：月球的西邊緣與地球本影的西邊緣內(nèi)切，月球剛月球的西邊緣與地球本影的西邊緣內(nèi)切，月球剛好全部進(jìn)入地球本影內(nèi)。好全部進(jìn)入地球本影內(nèi)。食甚食甚：月球的中心與地球本影的中心最近。月球的中心與地球本影的中心最近。生光生光：月球東邊緣與地球本影東邊緣相內(nèi)切，這時全食月球東邊緣與地球本影東邊緣相內(nèi)切，這時全食階段結(jié)束。階段結(jié)束。復(fù)圓復(fù)圓：月球的西邊緣與地球本影東邊緣相外切，這時月月球

18、的西邊緣與地球本影東邊緣相外切，這時月食全過程結(jié)束。食全過程結(jié)束。月食過程總是在日輪東緣開始，于西緣結(jié)束。月食過程總是在日輪東緣開始，于西緣結(jié)束。2004年年10月月27日，美日，美國丹佛夜空出現(xiàn)月全食國丹佛夜空出現(xiàn)月全食現(xiàn)象，攝影師記錄下了現(xiàn)象，攝影師記錄下了總時間為總時間為75分鐘的月食分鐘的月食全過程全過程 。當(dāng)月球阻擋陽光照射地球時，則發(fā)生日食。當(dāng)月球阻擋陽光照射地球時，則發(fā)生日食。日食發(fā)生的條件是：日月相合日食發(fā)生的條件是：日月相合(朔朔)于黃白交點(diǎn)附近。于黃白交點(diǎn)附近。日食分三類：日全食、日偏食和日環(huán)食。月球本影籠罩日食分三類：日全食、日偏食和日環(huán)食。月球本影籠罩地面的部，太陽光盤全部被遮掩，這叫日全食。在偽本地面的部，太陽光盤全部被遮掩，這叫日全食。在偽本影里所見的太陽，中部被月輪遮蔽，邊緣依然光芒四射，影里所見的太陽，中部被月輪遮蔽，邊緣依然光芒四射，這就是日環(huán)食。當(dāng)月球的本影或偽本影到地面時，其半這就是日環(huán)食。當(dāng)月球的本影或偽本影到地面時，其半影同時到達(dá)，在全食或環(huán)食地區(qū)的四周有一個環(huán)形的半影同時到達(dá)，在全食或環(huán)食地區(qū)的四周有一個環(huán)形的半