第1章 人類對宇宙和地球認(rèn)識(shí)及發(fā)展

1、2021-12-25地球與空間1地球與空間地球與空間2021-12-25地球與空間2 地球與空間科學(xué)地球與空間科學(xué)是教育部師范司制定的高等是教育部師范司制定的高等師范院校小學(xué)教育專業(yè)（本科）培養(yǎng)計(jì)劃中的一門師范院校小學(xué)教育專業(yè)（本科）培養(yǎng)計(jì)劃中的一門60學(xué)時(shí)課程的名稱，教育部沒有對此給出相應(yīng)的課程標(biāo)學(xué)時(shí)課程的名稱，教育部沒有對此給出相應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，高等教育出版社也沒有關(guān)于這門課程涵蓋范圍的準(zhǔn)，高等教育出版社也沒有關(guān)于這門課程涵蓋范圍的指導(dǎo)性意見，而指導(dǎo)性意見，而“地球與空間科學(xué)地球與空間科學(xué)”又是一個(gè)特別大又是一個(gè)特別大的題目。的題目。 “地球科學(xué)地球科學(xué)”現(xiàn)在已包含大氣、地質(zhì)、地理、水現(xiàn)在已

2、包含大氣、地質(zhì)、地理、水科學(xué)和地球物理、地球化學(xué)等一級學(xué)科。科學(xué)和地球物理、地球化學(xué)等一級學(xué)科?！翱臻g空間”（space）的含義也很廣，包括宇宙空間、地球表層空）的含義也很廣，包括宇宙空間、地球表層空間、小型空間和微觀空間等。間、小型空間和微觀空間等。課程簡介課程簡介2021-12-25地球與空間3第一章第一章人類對宇宙和地球認(rèn)識(shí)及發(fā)展人類對宇宙和地球認(rèn)識(shí)及發(fā)展 第一節(jié)第一節(jié) 直觀天象及其觀測直觀天象及其觀測 第二節(jié)第二節(jié) 探索宇宙探索宇宙 第三節(jié)第三節(jié) 地球認(rèn)識(shí)的深化地球認(rèn)識(shí)的深化2021-12-25地球與空間4一、人眼中的宇宙一、人眼中的宇宙二、天體在天球上的位置和運(yùn)動(dòng)二、天體在天球上的位

3、置和運(yùn)動(dòng)三、三、“天球儀天球儀”四、星空季節(jié)變化及其成因四、星空季節(jié)變化及其成因五、星空觀測五、星空觀測第一節(jié)第一節(jié) 直觀天象及其觀測直觀天象及其觀測2021-12-25地球與空間5一、人眼中的宇宙一、人眼中的宇宙中國古人眼中的宇宙中國古人眼中的宇宙（天圓地方）（天圓地方）古人云：天圓如張蓋，地闊如棋盤。古人云：天圓如張蓋，地闊如棋盤。地是一塊平板，天是一個(gè)蓋子。地是一塊平板，天是一個(gè)蓋子。西方：上帝創(chuàng)造了世界西方：上帝創(chuàng)造了世界從地心說到日心說從地心說到日心說地球甚至太陽在宇宙中都十分渺小。地球甚至太陽在宇宙中都十分渺小。人們對客觀世界的認(rèn)識(shí)在發(fā)展。人們對客觀世界的認(rèn)識(shí)在發(fā)展。2021-12

4、-25地球與空間6l1.地平l地球上過觀測者并與鉛垂線垂直的平面。2021-12-25地球與空間7l2.天球l在晴朗的夜晚，仰望天空，眼前像有一個(gè)半球形的夜幕天穹，上面點(diǎn)綴著無數(shù)閃爍改變的明星，感覺自己仿佛是處在這個(gè)天穹的中心，這就是人們對“天球”的印象，天文學(xué)家為了研究天體的位置和天體的運(yùn)動(dòng)引入了“天球“的概念。l天球是一個(gè)假想的球，它是以觀測者（或地心、日心）為中心，以無窮遠(yuǎn)為半徑的球，所有天體都投影在這個(gè)球面上。2021-12-25地球與空間82021-12-25地球與空間92021-12-25地球與空間102021-12-25地球與空間112021-12-25地球與空間122021-1

5、2-25地球與空間13天球的透視天球的透視2021-12-25地球與空間142021-12-25地球與空間152021-12-25地球與空間16l3.天球上的天體l天體是指宇宙空間的物質(zhì)的存在形式。天體的集聚，從而形成了各種天文狀態(tài)的研究對象。l如在太陽系中的太陽、行星、衛(wèi)星、小行星、彗星、流星、行星際物質(zhì)，銀河系中的恒星、星團(tuán)、星云、星際物質(zhì)，以及河外星系、星系團(tuán)、超星系團(tuán)、星系際物質(zhì)等。通過射電探測手段和空間探測手段所發(fā)現(xiàn)的紅外源、紫外源 、射電源、X射線源和射線源，也都是天體。l人類發(fā)射進(jìn)太空的人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、各種探測器則被稱為人造天體。2021-12-25地球與空間17

6、l主要天體：主要天體：l恒星恒星l行星行星l衛(wèi)星衛(wèi)星l彗星彗星l流星體流星體l星云和星系（深空天體）星云和星系（深空天體）l星際物質(zhì)星際物質(zhì)l人造天體人造天體l暗物質(zhì)暗物質(zhì) 恒星并非不動(dòng)；恒星并非不動(dòng)；由熾熱的氣體組成的僅是由熾熱的氣體組成的僅是恒星的大氣，恒星內(nèi)部不一恒星的大氣，恒星內(nèi)部不一定都有氣體組成；定都有氣體組成； 自身發(fā)光只是恒星演化自身發(fā)光只是恒星演化史上某一階段的現(xiàn)象史上某一階段的現(xiàn)象 指天空上除太陽系天體指天空上除太陽系天體（如行星、彗星或小行星）（如行星、彗星或小行星）或恒星天體之外，用肉眼或恒星天體之外，用肉眼難以見到，但用探測器可難以見到，但用探測器可獲悉的弱暗星系等天

7、體獲悉的弱暗星系等天體（如（如M31等）等）2021-12-25地球與空間18天體的顏色不盡相同。天體的亮度與視星等亮度是地球上的受光強(qiáng)度，通常用視星等表示。星等值越大亮度越 小，星等值越小亮度越大。星等是天文學(xué)上對星星明暗程度的一種表示方法，記為 m。通俗的說法是星星的等級。 2021-12-25地球與空間19l人們根據(jù)恒星的亮暗程度，把恒星劃分了不同的等級，這個(gè)等級就叫做視星等。星等數(shù)越小，說明星越亮，星等數(shù)每相差 1，星的亮度大約相差 2.512 倍。1 等星的亮度恰好是 6 等星的 100 倍。l例如，太陽是 26.7 等，滿月的亮度是 12.6 等，金星最亮?xí)r可達(dá) 4.4 等。太陽是

8、-26.74等。2021-12-25地球與空間20星的等級越低，星數(shù)就越多。星的等級越低，星數(shù)就越多。人們把肉眼能夠看到的星分為六等。人們把肉眼能夠看到的星分為六等。一等星大約有21顆，二等星大約有60顆，三等星大約有180顆，四等星大約有500顆，五等星大約有1500顆，六等星大約有4500顆。星等每星等每降低一降低一等，星等，星數(shù)約增數(shù)約增加加3倍。倍。2021-12-25地球與空間21l我們把肉眼能夠看到的最暗的星設(shè)定是 6 等星（6m 星）。天空中亮度在 6 等以上（即星等數(shù)小于 6）也就是可以看到的星有 6000 多顆。當(dāng)然，同一時(shí)刻我們只能看到半個(gè)天球上的星星，即 3000 多顆。

9、而當(dāng)今世界上最大的天文望遠(yuǎn)鏡能看到暗至 24m 的天體，而哈勃望遠(yuǎn)鏡能拍攝得到的最暗星等達(dá) 30m。2021-12-25地球與空間22l恒星的真正亮度還可用光度表示。光度就是恒星每秒鐘輻射的總能量。 l恒星的光度與絕對星等之間存在著密切的關(guān)系。絕對星等相差 1 等，光度相差 2.512 倍。例如絕對星等 1 等星的光度是絕對星等 2 等星的光度的 2.512 倍，是絕對星等 6 等星的 100 倍。這和星等與視亮度之間的關(guān)系是類似的。l恒星之間的光度差別非常大。以太陽為標(biāo)準(zhǔn)來比較，織女星的絕對星等是 0.5 等，它的光度是太陽的 50 倍。超巨星“天津四”的絕對星等大約是7.2 等，其光度比太

10、陽強(qiáng)五萬多倍。還有一顆在星空中極不起眼的天蝎座“尾宿三” ，視星等只有 4.7 等，但它的絕對星等是 10.2 等，它的光度幾乎是太陽光度的 150180 萬倍。光度超過太陽的 100 萬倍的恒星比比皆是 2021-12-25地球與空間23l4.天體在天球上的運(yùn)動(dòng)2021-12-25地球與空間24二、天體在天球上的位置和運(yùn)動(dòng)二、天體在天球上的位置和運(yùn)動(dòng)1 1、恒星間相對位置、恒星間相對位置 “ “恒定恒定”2 2、周日視運(yùn)動(dòng)、周日視運(yùn)動(dòng)地球自轉(zhuǎn)的反映地球自轉(zhuǎn)的反映3 3、周年視運(yùn)動(dòng)、周年視運(yùn)動(dòng)地球公轉(zhuǎn)的結(jié)果地球公轉(zhuǎn)的結(jié)果2021-12-25地球與空間25 1、恒星間相對位置、恒星間相對位置 “

11、恒定恒定” 星空形象的穩(wěn)定性星空形象的穩(wěn)定性 恒星間相對位置恒星間相對位置“恒定恒定”2021-12-25地球與空間26 星座的劃分星座的劃分 為了認(rèn)星方便，人們用假想的線條將亮為了認(rèn)星方便，人們用假想的線條將亮星連接起來，構(gòu)成各種各樣的圖形，或星連接起來，構(gòu)成各種各樣的圖形，或人為地把星空分成若干區(qū)域，這些圖形人為地把星空分成若干區(qū)域，這些圖形連同它們所在的天空區(qū)域，中國稱之星連同它們所在的天空區(qū)域，中國稱之星官，西方叫做星座。官，西方叫做星座。2021-12-25地球與空間27中國古代把可見天空分為中國古代把可見天空分為 三垣四象二十八宿三垣四象二十八宿三垣：三垣：北天極及附近的三個(gè)較大天

12、區(qū)北天極及附近的三個(gè)較大天區(qū) 紫微垣紫微垣（中垣）天北極周圍天區(qū)（中垣）天北極周圍天區(qū) 太微垣太微垣（上垣）包括紫微垣與二十八宿之間（上垣）包括紫微垣與二十八宿之間 的獅子座、后發(fā)座、室女座、獵犬座等的獅子座、后發(fā)座、室女座、獵犬座等天區(qū)。天區(qū)。 天市垣天市垣（下垣）包括蛇夫座、巨蛇座、（下垣）包括蛇夫座、巨蛇座、 天鷹座、武仙座、北冕座等天區(qū)。天鷹座、武仙座、北冕座等天區(qū)。2021-12-25地球與空間28二十八宿：二十八宿： 黃道附近的二十八個(gè)區(qū)域黃道附近的二十八個(gè)區(qū)域四象四象：將二十八宿分成四組，每組七宿，：將二十八宿分成四組，每組七宿， 分別與四個(gè)地平方位、四種顏色相匹配。分別與四個(gè)地

13、平方位、四種顏色相匹配。東方蒼龍東方蒼龍，青色青色：角、亢、氐、房、心、尾、箕；：角、亢、氐、房、心、尾、箕；北方玄武北方玄武，黑色黑色：斗、牛、女、虛、危、室、壁；：斗、牛、女、虛、危、室、壁；西方白虎，西方白虎，白色：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參；白色：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參；南方朱雀南方朱雀， 紅色紅色：井、鬼、柳、星、張、翼、軫；：井、鬼、柳、星、張、翼、軫； 二十八宿的范圍有大有小，最大的為井宿，赤經(jīng)跨度約二十八宿的范圍有大有小，最大的為井宿，赤經(jīng)跨度約為為330，而最小的觜宿和鬼宿，僅有，而最小的觜宿和鬼宿，僅有20 30 。2021-12-25地球與空間29國際通行的星空區(qū)劃國

14、際通行的星空區(qū)劃 88 88個(gè)星座個(gè)星座 88個(gè)星座的確定：個(gè)星座的確定： 19281928年，國際天文聯(lián)合會(huì)正式公布了年，國際天文聯(lián)合會(huì)正式公布了8888個(gè)個(gè)星座，并規(guī)定以星座，并規(guī)定以18751875年的春分點(diǎn)和赤道為基準(zhǔn)年的春分點(diǎn)和赤道為基準(zhǔn)的赤經(jīng)線和赤緯線作為劃分星座范圍的界限。的赤經(jīng)線和赤緯線作為劃分星座范圍的界限。（其中北天（其中北天2929個(gè)，黃道個(gè)，黃道1212個(gè)，南天個(gè)，南天4747個(gè)。）個(gè)。） 星座大小相差懸殊，所含星數(shù)也各不相同，星座大小相差懸殊，所含星數(shù)也各不相同，同一星座的星無任何物理聯(lián)系同一星座的星無任何物理聯(lián)系。2021-12-25地球與空間30漢語名漢語名 面積

15、面積亮于亮于6 6等的星等的星數(shù)數(shù) 漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數(shù)數(shù) （平方度）（平方度） （平方度）（平方度） 仙女座仙女座 722722100100大犬座大犬座 3803808080唧筒座唧筒座 2392392020小犬座小犬座 1831832020天燕座天燕座 2062062020摩羯座摩羯座 4144145050寶瓶座寶瓶座 9809809090船底座船底座 494494110110天鷹座天鷹座 6526527070仙后座仙后座 5985989090天壇座天壇座 2372373030半人馬座半人馬座 10601060150150白羊座白羊座 4414415050仙王

16、座仙王座 5885886060御夫座御夫座 6576579090鯨魚座鯨魚座 12311231100100牧夫座牧夫座 9079079090堰蜓座堰蜓座 1321322020雕具座雕具座 1251251010圓規(guī)座圓規(guī)座 93932020鹿豹座鹿豹座 7577575050天鴿座天鴿座 2702704040巨蟹座巨蟹座 5065066060后發(fā)座后發(fā)座 3863865050獵犬座獵犬座 4654653030南冕座南冕座 128128252588個(gè)星座個(gè)星座2021-12-25地球與空間31漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數(shù)數(shù) 漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數(shù)數(shù)

17、（平方度）（平方度） （平方度）（平方度） 北冕座北冕座 1791792020武仙座武仙座 12251225140140烏鴉座烏鴉座 1841841515時(shí)鐘座時(shí)鐘座 2492492020巨爵座巨爵座 2822822020長蛇座長蛇座 1431432020南十字座南十字座 68683030水蛇座水蛇座 2432432020天鵝座天鵝座 804804150150印地安座印地安座 2942942020海豚座海豚座 1891893030蝎虎座蝎虎座 2012013535箭魚座箭魚座 1791792020獅子座獅子座 9479477070天龍座天龍座 108310838080小獅座小獅座 232232

18、2020小馬座小馬座 72721010天兔座天兔座 2902904040波江座波江座 11381138100100天秤座天秤座 5385385050天爐座天爐座 3983983535豺狼座豺狼座 3343347070雙子座雙子座 5145147070天貓座天貓座 5455456060天鶴座天鶴座 3663663030天琴座天琴座 286286454588個(gè)星座個(gè)星座2021-12-25地球與空間32漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數(shù)數(shù) 漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數(shù)數(shù) （平方度）（平方度） （平方度）（平方度） 山案座山案座 1531531515天箭座天箭座

19、 80802020顯微鏡座顯微鏡座 2102102020人馬座人馬座 867867115115麒麟座麒麟座 4824828585天蝎座天蝎座 497497100100蒼蠅座蒼蠅座 1381383030玉夫座玉夫座 4754753030矩尺座矩尺座 1651652020盾牌座盾牌座 1091092020南極座南極座 2912913535巨蛇座巨蛇座 6376376060蛇夫座蛇夫座 948948100100六分儀座六分儀座 3143142525獵戶座獵戶座 594594120120金牛座金牛座 797797125125孔雀座孔雀座 3783784545望遠(yuǎn)鏡座望遠(yuǎn)鏡座 2522523030飛馬座

20、飛馬座 11211121100100三角座三角座 1321321515英仙座英仙座 6156159090南三角座南三角座 1101102020鳳凰座鳳凰座 4694694040杜鵑座杜鵑座 2952952525繪架座繪架座 2472473030大熊座大熊座 12801280125125雙魚座雙魚座 8898897575小熊座小熊座 2562562020南魚座南魚座 2452452525船帆座船帆座 500500110110船尾座船尾座 673673140140室女座室女座 129412949595羅盤座羅盤座 2212212525飛魚座飛魚座 1411412020網(wǎng)罟座網(wǎng)罟座 11411415

21、15狐貍座狐貍座 26826845452021-12-25地球與空間33 銀河銀河 銀河（銀河（Milky Way），我國民間又稱），我國民間又稱“天河天河”、“天漢天漢”。它看起來像一條白茫茫的亮帶，從東北向西南方向劃開整它看起來像一條白茫茫的亮帶，從東北向西南方向劃開整個(gè)天空。在銀河里有許多個(gè)天空。在銀河里有許多小光小光點(diǎn)，就像撒了白色的粉末一點(diǎn)，就像撒了白色的粉末一樣，輝映成一片。實(shí)際上一顆白色粉末就是一顆巨大的恒樣，輝映成一片。實(shí)際上一顆白色粉末就是一顆巨大的恒星，銀河就是由許許多多恒星構(gòu)成的。像太陽這樣的恒星星，銀河就是由許許多多恒星構(gòu)成的。像太陽這樣的恒星在銀河中有在銀河中有200

22、0多億顆很多恒星有衛(wèi)星。在太空俯視銀多億顆很多恒星有衛(wèi)星。在太空俯視銀河，看到的銀河像個(gè)旋渦。河，看到的銀河像個(gè)旋渦。 晴朗的夜空，當(dāng)你抬頭仰望天空的時(shí)候，不僅能看到無數(shù)晴朗的夜空，當(dāng)你抬頭仰望天空的時(shí)候，不僅能看到無數(shù)閃閃發(fā)光的星星，還能看到一條淡淡的紗巾似的光帶跨越閃閃發(fā)光的星星，還能看到一條淡淡的紗巾似的光帶跨越整個(gè)天空，好像天空中的一條大河，夏季成南北方向，冬整個(gè)天空，好像天空中的一條大河，夏季成南北方向，冬季接近于東西方向，那就是銀河。過去由于科學(xué)還不發(fā)達(dá)，季接近于東西方向，那就是銀河。過去由于科學(xué)還不發(fā)達(dá)，不知道它究竟是什么，就又給了它一個(gè)名稱叫做天河，所不知道它究竟是什么，就又給

23、了它一個(gè)名稱叫做天河，所以我國民間還流傳著以我國民間還流傳著牛郎牛郎織女織女每年每年七夕七夕在在鵲橋相會(huì)鵲橋相會(huì)等許多等許多唯美的神話故事。唯美的神話故事。2021-12-25地球與空間34 實(shí)際上，銀河是銀河系的一部分，銀河系是太實(shí)際上，銀河是銀河系的一部分，銀河系是太陽系所屬的星系。因其主體部分投影在陽系所屬的星系。因其主體部分投影在天球天球上上的亮帶被我國稱為銀河而得名。是我們置身其的亮帶被我國稱為銀河而得名。是我們置身其內(nèi)而側(cè)視內(nèi)而側(cè)視銀河系銀河系時(shí)所看到的它布滿時(shí)所看到的它布滿恒星恒星的圓面。的圓面。由于恒星發(fā)出的光離我們很遠(yuǎn)，數(shù)量又多，又由于恒星發(fā)出的光離我們很遠(yuǎn)，數(shù)量又多，又與與

24、星際塵埃星際塵埃氣體混合在一起，因此看起來就像氣體混合在一起，因此看起來就像一條煙霧籠罩著的光帶，十分美麗。一條煙霧籠罩著的光帶，十分美麗。 銀河各部分的亮度是不一樣的?？拷y心的銀河各部分的亮度是不一樣的?？拷y心的半半人馬座人馬座方向比其他部分更亮一些。方向比其他部分更亮一些。2021-12-25地球與空間351）不同天體的周日運(yùn)動(dòng)）不同天體的周日運(yùn)動(dòng)2）不同緯度的周日運(yùn)動(dòng)）不同緯度的周日運(yùn)動(dòng)2、周日視運(yùn)動(dòng)、周日視運(yùn)動(dòng)地球自轉(zhuǎn)的反映地球自轉(zhuǎn)的反映2021-12-25地球與空間36天體周日運(yùn)動(dòng)的軌天體周日運(yùn)動(dòng)的軌跡（周日圈）平行于跡（周日圈）平行于天赤道。天赤道。天體周日圈的大小天體周日圈的

25、大小隨天體隨天體絕對值的增絕對值的增大而縮小。大而縮小。地理緯度不同，天地理緯度不同，天體周日圈的傾角不同體周日圈的傾角不同=90- | |2021-12-25地球與空間372021-12-25地球與空間38天頂天頂Z 天北極天北極P 地平圈地平圈天赤道天赤道 hPZ共有的余角2021-12-25地球與空間39仰極的高度仰極的高度hP=當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥犬?dāng)?shù)氐牡乩砭暥?021-12-25地球與空間40恒顯（隱）星恒顯（隱）星2021-12-25地球與空間413.3.太陽周年視運(yùn)動(dòng)是地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)反映太陽周年視運(yùn)動(dòng)是地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)反映太陽周年運(yùn)動(dòng)指太陽每年相對星空運(yùn)行一周（每天移動(dòng)太陽周年運(yùn)

26、動(dòng)指太陽每年相對星空運(yùn)行一周（每天移動(dòng)59），這種運(yùn)行是地球公轉(zhuǎn)的反映。），這種運(yùn)行是地球公轉(zhuǎn)的反映。2021-12-25地球與空間422021-12-25地球與空間43黃道12宮2021-12-25地球與空間44三、三、“天球儀天球儀”天球儀即天球的模型，是一種用于航海、天文教學(xué)和普及天文知識(shí)的輔助儀器，人們利用它表述天球的各種坐標(biāo)、天體的視運(yùn)動(dòng)以及求解一些實(shí)用天文問題。一般在一個(gè)圓球面上繪有全天88星座、低至五等星名、主要星云星團(tuán)、古中國二十八宿及赤道、黃道、赤經(jīng)圈和赤緯圈等幾種天球坐標(biāo)系的刻度就制成天球。2021-12-25地球與空間452021-12-25地球與空間46l1.天球儀的結(jié)

27、構(gòu)天球儀的結(jié)構(gòu)l天球天球l子午圈子午圈l天赤道天赤道l黃道黃道l地平圈地平圈l豎環(huán)豎環(huán)l底座底座l螺旋螺旋2021-12-25地球與空間472021-12-25地球與空間482021-12-25地球與空間492021-12-25地球與空間50l2.天球儀的坐標(biāo)系l1）赤道坐標(biāo)系l 在天球儀的星空球殼上，類似于地球儀的經(jīng)緯網(wǎng)。l2）地平坐標(biāo)系l天球儀的豎環(huán)上刻有地平坐標(biāo)系的高度角，地平圈圓框上刻有地平方位角。2021-12-25地球與空間51四、星空季節(jié)變化及其成因四、星空季節(jié)變化及其成因 寒來暑往，斗轉(zhuǎn)星移。這說明隨著一年四季的變更，四季星空也在變化。由于地球在繞太陽運(yùn)動(dòng)過程中，地球和太陽的相

28、對位置不斷變化，因此，一年中同是在晚上，不同季節(jié)看到的星象是不一樣的。 星空變化是指人們所觀測到的某相同時(shí)辰的星空，隨著季節(jié)的遷移而變化。由于人們多在黃昏后觀察星空，星空季節(jié)變化的星空，常常指黃昏后某時(shí)辰的星空2021-12-25地球與空間52l春季大三角春季大三角 牧夫座牧夫座 星、室女座星、室女座 星、獅子座星、獅子座 星星l夏季大三角夏季大三角 天琴座天琴座 星、天鷹座星、天鷹座 星、天鵝座星、天鵝座 星星l秋季四邊形秋季四邊形 飛馬座飛馬座 、星、仙女座星、仙女座 星星l冬季大三角冬季大三角 獵戶座獵戶座 星、大犬座星、大犬座 星、小犬座星、小犬座 星星2021-12-25地球與空間5

29、3四季北斗四季北斗斗柄在不同季節(jié)斗柄在不同季節(jié)指示不同方向指示不同方向北北秋秋南南東東冬冬夏夏西西春春2021-12-25地球與空間54春季星空春季星空春季大三角：春季大三角：牧夫座牧夫座星星（大角）、（大角）、室女座室女座星星（角宿一）（角宿一）和獅子座和獅子座星（軒轅十星（軒轅十四）組成大四）組成大三角。三角。春季大曲線春季大曲線2021-12-25地球與空間55夏季星空夏季星空夏季大三角：夏季大三角：天琴座天琴座星星（織女）、（織女）、天鷹座天鷹座星星（牛郎）和（牛郎）和天鵝座天鵝座星星（天津四）（天津四）組成大三角。組成大三角。2021-12-25地球與空間56秋季星空秋季星空秋季四邊

30、形：秋季四邊形：飛馬座飛馬座、星和仙女星和仙女座座 組成了組成了秋季四邊形秋季四邊形。飛馬當(dāng)空飛馬當(dāng)空銀河斜掛銀河斜掛燦爛的王族星座燦爛的王族星座2021-12-25地球與空間57冬季星空冬季星空冬季大三角：冬季大三角：獵戶座獵戶座星星（參宿四）、（參宿四）、大犬座大犬座星星（天狼）和（天狼）和小犬座小犬座星星（南河三）（南河三）組成大三角。組成大三角。冬季大六邊形冬季大六邊形冬季大花環(huán)冬季大花環(huán)2021-12-25地球與空間58l星友空間站 /l香港太空館.hk/CE/Museum/Space/StarShine/

31、c_index.html廣東省天文科普網(wǎng)http:/ China Normal University2021-12-25地球與空間632021-12-25地球與空間642021-12-25地球與空間65雙魚座白羊座金牛座雙子座巨蟹座獅子座室女座天秤座天蝎座人馬座摩羯座寶瓶座春分夏至秋分冬至2021-12-25地球與空間66標(biāo)志標(biāo)志星座星座出生日期（公歷）出生日期（公歷）別名別名白羊座3月21日4月19日牡羊座金牛座4月20日5月20日金牛座雙子座5月21日6月21日雙子座巨蟹座6月22日7月22日巨蟹座獅子座7月23日8月22日獅子座處女座8月23日9月22日室女座天秤座9月23日10月23日

32、天平座天蝎座10月24日11月22日天蝎座射手座11月23日12月21日人馬座摩羯座12月22日1月19日山羊座水瓶座1月20日2月18日寶瓶座雙魚座2月19日3月20日雙魚座2021-12-25地球與空間67五、星空觀測五、星空觀測1.利用天球儀觀測任意日期和時(shí)刻的天空利用天球儀觀測任意日期和時(shí)刻的天空1）確定當(dāng)日太陽所在星座A2）把星座A轉(zhuǎn)到地平3）地平圈以上部分既是當(dāng)時(shí)的天空。2021-12-25地球與空間68l2.利用星圖和活動(dòng)星圖利用星圖和活動(dòng)星圖l活動(dòng)星圖制作見附錄2021-12-25地球與空間691. 將觀測日期與將觀測日期與觀測時(shí)間對準(zhǔn)。觀測時(shí)間對準(zhǔn)。赤道赤道黃道黃道2.2.舉

33、星圖到頭頂上，舉星圖到頭頂上，將方位對準(zhǔn)。將方位對準(zhǔn)。3.3.以標(biāo)出緯度的圈以標(biāo)出緯度的圈為地平線。為地平線。4.4.過北極星在心中畫過北極星在心中畫一平分星空的線一平分星空的線, ,就是就是空中子午線。空中子午線。5.5.從北極星到此點(diǎn)的度數(shù)從北極星到此點(diǎn)的度數(shù)估計(jì)出天頂?shù)奈恢?。此圖估計(jì)出天頂?shù)奈恢?。此圖大概在織女星附近。大概在織女星附近。怎樣使用活動(dòng)星圖？怎樣使用活動(dòng)星圖？2021-12-25地球與空間70l怎樣記憶星空l（1）星空分區(qū)l在活動(dòng)星圖上以春分、秋分和冬至、夏至連線為中心線把星圖分為四等分。l通過春分點(diǎn)、夏至、秋分、冬至點(diǎn)的星區(qū)分別取名為仙后星區(qū)、御夫星區(qū)、大熊星區(qū)、天琴星區(qū)l

34、（2）記住各區(qū)的主要亮星2021-12-25地球與空間71l仙后星區(qū)仙后星區(qū)l亮星1顆，北落師門，位于飛馬座的正南方。星座5個(gè):北落師門，飛馬，仙女，仙后，鯨魚。l御夫星區(qū)御夫星區(qū)l亮星7顆，以參宿四為中心，排列成六角形，六角形的西部三星是五車二、畢宿五和參宿七，東部三星是北河三、南河三和天狼星。星座6個(gè):御夫，金牛，獵戶，雙子，大犬，小犬。2021-12-25地球與空間72l大熊星區(qū)大熊星區(qū)l有3顆亮星，大角、角宿一和軒轅十四，三者構(gòu)成一個(gè)等腰三角形。星座4個(gè)，大熊，獅子，室女，牧夫。l天琴星區(qū)天琴星區(qū)l有4顆亮星，包括東北三星，即牛郎、織女和天津四，成一等腰三角形。西南一星，心宿二。星座6

35、個(gè):天蝎，人馬，天鷹，天鵝，天琴，武仙。2021-12-25地球與空間73l只要記住這巧顆頭等亮星，就可記住21個(gè)主要星座及其128顆恒星，就能掌握一張簡單明了的全天星圖。l有了這樣一張全天星圖，就可以方便地觀測星空了。因此記住這四個(gè)星區(qū)的巧個(gè)亮星是觀測星空的首要工作。在做好的活動(dòng)星圖上標(biāo)出這巧顆亮星。2021-12-25地球與空間74l（3）掌握星空模式l春分模式:御夫(星區(qū))西落，大熊(星區(qū))東升l夏至模式:大熊(星區(qū))西落，天琴(星區(qū))東升l秋分模式:天琴(星區(qū))西落，仙后(星區(qū))東升l冬至模式:仙后(星區(qū))西落，御夫(星區(qū))東升l春御、夏熊、秋琴、冬后2021-12-25地球與空間75

36、3.利用星空軟件2021-12-25地球與空間762021-12-25地球與空間772021-12-25地球與空間782021-12-25地球與空間79一、從原始宇宙觀到太陽系認(rèn)識(shí)的確立一、從原始宇宙觀到太陽系認(rèn)識(shí)的確立二、近代天文學(xué)的興起和恒星世界的探究二、近代天文學(xué)的興起和恒星世界的探究三、認(rèn)識(shí)我們整個(gè)的宇宙三、認(rèn)識(shí)我們整個(gè)的宇宙第二節(jié)第二節(jié) 探索宇宙探索宇宙2021-12-25地球與空間80l1.地球球形說l證據(jù)：l（1）航行有關(guān)的現(xiàn)象l（2）星空周日運(yùn)動(dòng)南北差異的現(xiàn)象l（3）月食現(xiàn)象2.地心說 地心說是長期盛行于古代歐洲的宇宙學(xué)說。它最初由古希臘學(xué)者歐多克斯提出，后經(jīng)亞里士多德、托勒密

37、進(jìn)一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。2021-12-25地球與空間82l托勒密認(rèn)為，地球處于宇宙中心靜止不動(dòng)。從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，在各自的圓軌道上繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，行星的運(yùn)動(dòng)要比太陽、月球復(fù)雜些：行星在本輪上運(yùn)動(dòng)，而本輪又沿均輪繞地運(yùn)行。在太陽、月球行星之外，是鑲嵌著所有恒星的天球恒星天。再外面，是推動(dòng)天體運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)天。2021-12-25地球與空間83l地心說是世界上第一個(gè)行星體系模型。盡管它把地球當(dāng)作宇宙中心是錯(cuò)誤的，然而它的歷史功績不應(yīng)抹殺。地心說承認(rèn)地球是“球形”的，并把行星從恒星中區(qū)別出來，著眼于探索和揭示行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這標(biāo)志著人類對宇宙認(rèn)識(shí)的一

38、大進(jìn)步。地心說最重要的成就是運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算行星的運(yùn)行，托勒密還第一次提出“運(yùn)行軌道”的概念，設(shè)計(jì)出了一個(gè)本輪均輪模型。按照這個(gè)模型，人們能夠?qū)π行堑倪\(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量計(jì)算，推測行星所在的位置，這是一個(gè)了不起的創(chuàng)造。在一定時(shí)期里，依據(jù)這個(gè)模型可以在一定程度上正確地預(yù)測天象，因而在生產(chǎn)實(shí)踐中也起過一定的作用。2021-12-25地球與空間84l尼古拉哥白尼（14731543）是波蘭的天文學(xué)家。哥白尼上中學(xué)時(shí)就對天文學(xué)很感興趣，曾跟著老師在教堂的塔頂上觀察星空。他相信研究天文學(xué)只有兩件法寶：數(shù)學(xué)和觀測。他不辭勞苦，克服困難，每天堅(jiān)持觀測天文現(xiàn)象，30年如一日，終于取得了可靠的數(shù)據(jù)，提出了“日心說”，并在臨終

39、前終于出版了他的不朽名著天體運(yùn)行論。哥白尼的“日心說”沉重地打擊了教會(huì)的宇宙觀，這是唯物主義和唯心主義斗爭的偉大勝利。哥白尼是歐洲文藝復(fù)興時(shí)期的一位巨人。他用畢生的精力去研究天文學(xué)，為后世留下了寶貴的遺產(chǎn)。哥白尼遺骨于2010年5月22日在波蘭弗龍堡大教堂隆重的重新下葬。2021-12-25地球與空間85l哥白尼提出的“日心說”，有力地打破了長期以來居于宗教統(tǒng)治地位的“地心說”，實(shí)現(xiàn)了天文學(xué)的根本變革。2021-12-25地球與空間86l日心說的觀點(diǎn)是l1）地球是球形的。如果在船桅頂放一個(gè)光源，當(dāng)船駛離海岸時(shí)，岸上的人們會(huì)看見亮光逐漸降低，直至消失。l2）地球在運(yùn)動(dòng)，并且24小時(shí)自轉(zhuǎn)一周。因?yàn)?/p>

40、天空比大地大的太多，如果無限大的天穹在旋轉(zhuǎn)而地球不動(dòng)，實(shí)在是不可想象。l3）太陽是不動(dòng)的，而且在宇宙中心，地球以及其他行星都一起圍繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，只有月亮環(huán)繞地球運(yùn)行。2021-12-25地球與空間87l3.牛頓的萬有引力l萬有引力定律是艾薩克牛頓在1687年于自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理上發(fā)表的。牛頓的普適的萬有引力定律表示如下：l任意兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)有通過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質(zhì)量的乘積成正比與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學(xué)組成和其間介質(zhì)種類無關(guān)。2021-12-25地球與空間88l1.1719世紀(jì)宇宙探索的進(jìn)展l近代天文學(xué)的興起源自天文觀測技術(shù)的近代天文學(xué)的興起源自天文觀測技術(shù)

41、的提高和應(yīng)用。提高和應(yīng)用。2021-12-25地球與空間89 伽利略親手制作的世界上第一架天文望遠(yuǎn)鏡2021-12-25地球與空間90l光學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)：分光術(shù)和照相術(shù)等的運(yùn)用使宇宙探索從天體的空間分布、運(yùn)動(dòng)特征研究擴(kuò)展到天體各種物理、化學(xué)性質(zhì)的深層次研究。2021-12-25地球與空間91l2.探究恒星世界l伽利略用望遠(yuǎn)鏡將云霧狀的銀河系分解為恒星，證實(shí)銀河系是有恒星密集而成。l越來越多的暗弱恒星和星云，以及變星、雙星、聚星、星云和星團(tuán)被發(fā)現(xiàn)。l恒星的恒星的距離和恒星的自行也被發(fā)現(xiàn)。2021-12-25地球與空間92l（1）光學(xué)方法l光學(xué)方法可測定恒星的光度和光譜。l利用光譜分析可以推測有關(guān)恒

42、星和星云的化學(xué)組成和物理性質(zhì)。2021-12-25地球與空間93l利用光譜法還可測定恒星的視向速度。l 視向速度是物體朝向視線方向的速度。一個(gè)物體的光線在視向速度上會(huì)受多普勒效應(yīng)的支配，退行的物體光波長將增加(紅移)，而接近的物體光波長將減少（藍(lán)移。）恒星的視向速度，能夠經(jīng)由高解析的光譜精確的測量，并且和在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測出的已知譜線波長做比較。在習(xí)慣上，正的視向速度表示物體在退行，如果是負(fù)值，物體則是在接近。2021-12-25地球與空間94l（2）幾何方法l測量恒星間距離l恒星的大小l恒星的切向速度l天體分布乃至銀河系結(jié)構(gòu)2021-12-25地球與空間95l（3）力學(xué)方法l典型應(yīng)用是雙星研究20

43、21-12-25地球與空間96l4.基于已知物理量之間的關(guān)系，從已知量求未知量。l如果發(fā)現(xiàn)規(guī)律性的東西，就可以將該規(guī)律應(yīng)用于另一些只知道部分物理量的恒星，從已知的物理量求未知的物理量。2021-12-25地球與空間972021-12-25地球與空間98望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡運(yùn)載火箭運(yùn)載火箭探索工具航天器航天器天文望遠(yuǎn)鏡天文望遠(yuǎn)鏡射電望遠(yuǎn)鏡射電望遠(yuǎn)鏡反射望遠(yuǎn)鏡反射望遠(yuǎn)鏡光學(xué)望遠(yuǎn)鏡光學(xué)望遠(yuǎn)鏡空間站空間站探測器探測器宇宙飛船宇宙飛船人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星1.20世紀(jì)以來宇宙探索的進(jìn)展2021-12-25地球與空間992021-12-25地球與空間1002021-12-25地球與空間1012021-12-25地球與空

44、間1022021-12-25地球與空間103天文望遠(yuǎn)鏡天文望遠(yuǎn)鏡2021-12-25地球與空間104紫金山天文望遠(yuǎn)鏡2021-12-25地球與空間105大型天文望遠(yuǎn)鏡大型天文望遠(yuǎn)鏡2021-12-25地球與空間106著名的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡著名的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡2021-12-25地球與空間107 哈勃望遠(yuǎn)鏡哈勃望遠(yuǎn)鏡 以時(shí)速以時(shí)速2.82.8萬公里萬公里沿寂靜的太空軌道運(yùn)行，沿寂靜的太空軌道運(yùn)行，默默地窺探著太空的秘密。哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測默默地窺探著太空的秘密。哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測能力等于從華盛頓看到能力等于從華盛頓看到1.61.6萬公里外悉尼的一只萬公里外悉尼的一只螢火蟲。它發(fā)現(xiàn)了宇宙邊緣最遙遠(yuǎn)的古老

45、星系螢火蟲。它發(fā)現(xiàn)了宇宙邊緣最遙遠(yuǎn)的古老星系及最遙遠(yuǎn)的天體，哈勃望遠(yuǎn)鏡上的超級攝譜儀及最遙遠(yuǎn)的天體，哈勃望遠(yuǎn)鏡上的超級攝譜儀還向人們揭示了超新星的化學(xué)成分。利用這些還向人們揭示了超新星的化學(xué)成分。利用這些極其珍貴的太空圖像和宇宙資料，科學(xué)家們?nèi)O其珍貴的太空圖像和宇宙資料，科學(xué)家們?nèi)〉昧艘幌盗型黄菩缘某删汀３良哦嗄甑奶煳膶W(xué)得了一系列突破性的成就。沉寂多年的天文學(xué)領(lǐng)域，正發(fā)生著天翻地覆的變化。領(lǐng)域，正發(fā)生著天翻地覆的變化。2021-12-25地球與空間108哈勃太空望遠(yuǎn)鏡哈勃太空望遠(yuǎn)鏡哈勃太空望遠(yuǎn)鏡使人類對宇宙又有了嶄新的認(rèn)識(shí)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡使人類對宇宙又有了嶄新的認(rèn)識(shí) 太空望遠(yuǎn)鏡從地球上發(fā)射，安

46、放與在太空望遠(yuǎn)鏡從地球上發(fā)射，安放與在“朦朧朦朧”大氣層之外大氣層之外“清晰清晰”的太空。憑借其驚人的視野與敏銳的的太空。憑借其驚人的視野與敏銳的“洞察力洞察力”，宇，宇宙的奧秘正不斷被揭開。宙的奧秘正不斷被揭開。哈勃望遠(yuǎn)鏡長哈勃望遠(yuǎn)鏡長13.313.3米，直徑米，直徑4.34.3米，米，重重11.611.6噸，造價(jià)近噸，造價(jià)近3030億美元，于億美元，于19901990年年4 4月月2525日由美國航天飛日由美國航天飛機(jī)送上高機(jī)送上高590590公里的太空公里的太空。（軌道半徑。（軌道半徑69616961，即約，即約70007000公里）公里） 2021-12-25地球與空間109哈勃太空望

47、遠(yuǎn)鏡哈勃太空望遠(yuǎn)鏡2021-12-25地球與空間110 射電望遠(yuǎn)鏡專門接收天體發(fā)出的無線電波2021-12-25地球與空間111 伽利略望遠(yuǎn)鏡觀察到的天體2021-12-25地球與空間112 天文望遠(yuǎn)鏡觀察到的天體2021-12-25地球與空間113 天文望遠(yuǎn)鏡觀察到的仙女座星系2021-12-25地球與空間114射電望遠(yuǎn)鏡觀察到的超新星爆炸2021-12-25地球與空間115射電望遠(yuǎn)鏡觀察到的星云圖2021-12-25地球與空間116哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀察到的M51星云圖2021-12-25地球與空間117哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀察到的超新星爆炸圖2021-12-25地球與空間118火箭的出現(xiàn)，終于實(shí)現(xiàn)

48、了人們火箭的出現(xiàn)，終于實(shí)現(xiàn)了人們想沖出地球，飛向宇宙的夢想想沖出地球，飛向宇宙的夢想。2021-12-25地球與空間119l（1）全方位觀測技術(shù)的出現(xiàn)出現(xiàn)了新的天文學(xué)學(xué)科分類l 從觀測技術(shù)的角度劃分：光學(xué)天文學(xué)，紅外天文學(xué)，射電天文學(xué)。l（2）數(shù)字技術(shù)和電子技術(shù)的推動(dòng)。l（3）航天技術(shù)的推動(dòng)。 2021-12-25地球與空間120l2.星系世界的發(fā)現(xiàn)l 兩類星宇l 一是在天球上沿銀河分布，顯現(xiàn)出氣體塵埃特點(diǎn)；l 二是分布與銀河之外，光譜顯現(xiàn)出恒星特點(diǎn)。2021-12-25地球與空間121l3.總星系的重要特征和現(xiàn)代宇宙學(xué)l （1）宇宙在膨脹之中l(wèi) （2）宇宙微波背景輻射l （3）化學(xué)組成：氫元

49、素占四分之三，氦元素占四分之一。地球地球月球月球地 月 系地 月 系太陽系太陽系其他恒星系統(tǒng)其他恒星系統(tǒng)銀河系銀河系河外星系河外星系總星系總星系（ 可 見（ 可 見宇宙）宇宙）其他行星系統(tǒng)其他行星系統(tǒng)2021-12-25地球與空間123一、地球科學(xué)的興起與發(fā)展一、地球科學(xué)的興起與發(fā)展二、航天時(shí)代的地球科學(xué)和空間科學(xué)二、航天時(shí)代的地球科學(xué)和空間科學(xué)三、地理信息科學(xué)和技術(shù)三、地理信息科學(xué)和技術(shù)思考與練習(xí)思考與練習(xí)觀測與實(shí)習(xí)觀測與實(shí)習(xí)第三節(jié)第三節(jié) 地球認(rèn)識(shí)的深化地球認(rèn)識(shí)的深化2021-12-25地球與空間124l1.文藝復(fù)興前人類對地表環(huán)境的認(rèn)識(shí)l（1）對水圈的認(rèn)識(shí)l 陸地水文l 興修水利l 流體力

50、學(xué)的認(rèn)識(shí)l 海洋的有關(guān)知識(shí)2021-12-25地球與空間125l（2）對大氣的認(rèn)識(shí)l 一是天氣和氣候物候觀測l 二是探索天氣和氣候演變規(guī)律l（3）巖石圈認(rèn)識(shí)l一是礦物研究方面l二是地質(zhì)地貌方面l三是探索某些地質(zhì)現(xiàn)象、構(gòu)造和地貌的成因2021-12-25地球與空間126l2.地球科學(xué)各分支體系的形成l （1）水和海洋科學(xué)l （2）大氣科學(xué)l （3）地質(zhì)學(xué)l （4）測繪科學(xué)l （5）區(qū)域地理2021-12-25地球與空間127l3.地圖和地圖投影l(fā)地圖是按一定的比例運(yùn)用符號、顏色、文字注記等描繪顯示地球表面的自然地理、行政區(qū)域、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的圖形。2021-12-25地球與空間1282021-12

51、-25地球與空間129l地圖投影就是指建立地球表面（或其他星球表面或天球面）上的點(diǎn)與投影平面（即地圖平面）上點(diǎn)之間的一一對應(yīng)關(guān)系的方法。即建立之間的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換公式。它將作為一個(gè)不可展平的曲面即地球表面投影到一個(gè)平面的基本方法，保證了空間信息在區(qū)域上的聯(lián)系與完整。這個(gè)投影過程將產(chǎn)生投影變形，而且不同的投影方法具有不同性質(zhì)和大小的投影變形。2021-12-25地球與空間1302021-12-25地球與空間1312021-12-25地球與空間132l4.20世紀(jì)的現(xiàn)代地球科學(xué)l（1）地球科學(xué)總體市屬于應(yīng)用科學(xué)的范疇l （2）地球科學(xué)觀測儀器更新?lián)Q代不斷加快；l （3）數(shù)字技術(shù)以及電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)

52、展，極大地加強(qiáng)了采集、傳輸、分析和處理科學(xué)數(shù)據(jù)能力。2021-12-25地球與空間133l20世紀(jì)地球科學(xué)的發(fā)展有三個(gè)特點(diǎn)l1.地球科學(xué)不少分支取得重大進(jìn)展或突破l2.不斷涌現(xiàn)新的一級、二級、三級分支學(xué)科，以及眾多的分支學(xué)科l3.地球科學(xué)與新興的資源、環(huán)境和區(qū)域科學(xué)聯(lián)動(dòng)發(fā)展。2021-12-25地球與空間134 1.航天技術(shù)和航天器航天技術(shù)和航天器 1957年前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。年前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。 人類已發(fā)射大約人類已發(fā)射大約6000多個(gè)航天器。多個(gè)航天器。90 以上是以上是人造衛(wèi)星。人造衛(wèi)星。二、航天時(shí)代的地球科學(xué)和空間科學(xué)二、航天時(shí)代的地球科學(xué)和空間科學(xué)2021-1

53、2-25地球與空間1352021-12-25地球與空間136l2.空間科學(xué)及其與地球科學(xué)的關(guān)系l空間科學(xué)專指利用航天器研究發(fā)生在地球上、日地空間、行星際空間乃至整個(gè)宇宙的物理、天文、化學(xué)、地理環(huán)境和生命等自然現(xiàn)象及其規(guī)律的科學(xué)。l空間科學(xué)以航天技術(shù)為基礎(chǔ)，包括空間飛行、空間探測和空間開發(fā)等幾個(gè)方面2021-12-25地球與空間137l空間科學(xué)與地球科學(xué)的關(guān)系l空間科學(xué)技術(shù)對認(rèn)識(shí)近地球空間，認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)與外部的交互有重要意義；l對地觀測技術(shù)為地球科學(xué)各分支學(xué)科提供觀測數(shù)據(jù)，極大地促進(jìn)了現(xiàn)代地球科學(xué)的發(fā)展。2021-12-25地球與空間138l3.遙感和全球定位系統(tǒng)l（1）全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Glo

54、ble Positioning System) 是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù),利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時(shí)和測距。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS) 是美國從上世紀(jì)70 年代開始研制,歷時(shí)20 余年,耗資200 億美元,于1994 年全面建成。具有海陸空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)過近十年我國測繪等部門的使用表明,全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等特點(diǎn),成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)測量、工程變形測量、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科,取得了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。l現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS

55、) 和俄羅斯的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)( Globle Naviga2tion Satellite System) ,簡稱GLONASS，以及中國北斗星，歐洲伽利略。2021-12-25地球與空間139lGPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成:空間部分GPS星座;地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng); 用戶設(shè)備部分GPS 信號接收機(jī)。l1.空間部分lGPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20 200km的上空,均勻分布在6 個(gè)軌道面上(每個(gè)軌道面4 顆) ,軌道傾角為55。此外,還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星,并能保持良好定位解算精度的

56、幾何圖象。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?021-12-25地球與空間140l2.地面控制部分l 地面控制部分由一個(gè)主控站,5 個(gè)全球監(jiān)測站和3 個(gè)地面控制站組成。l3.用戶設(shè)備部分l 用戶設(shè)備部分即GPS 信號接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星,并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后,即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算,計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。2021-12-25地球與空間141l北斗星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(簡稱北

57、斗系統(tǒng))由空間星座、地面控制中心系統(tǒng)和用戶終端三部分構(gòu)成。l1、空間星座l建設(shè)中的中國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)(COMPASS)空間段計(jì)劃由五顆靜止軌道衛(wèi)星和三十顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供兩種服務(wù)方式，即開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。2021-12-25地球與空間142l2、地面控制中心系統(tǒng)l北斗系統(tǒng)地面控制中心包括主控、測軌站、測高站、校正站和計(jì)算中心，主要用來測量和收集校正導(dǎo)航定位參數(shù)，完成測軌和調(diào)整衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，姿態(tài)，編制星歷，形成用戶定位修正數(shù)據(jù)和對用戶進(jìn)行定位，即負(fù)責(zé)無線電信號的發(fā)送接收及對整個(gè)工作系統(tǒng)的監(jiān)控管理。2021-12-25地球與空間143l3、用戶設(shè)備 根據(jù)北斗用戶機(jī)和應(yīng)用環(huán)境和功能的不同，

58、通常北斗用戶機(jī)有五種類型：l普通型。該型用戶機(jī)只能進(jìn)行定位和點(diǎn)對點(diǎn)的通信，適合于一般車輛、船舶及便攜等用戶的定位導(dǎo)航應(yīng)用，可接收和發(fā)送定位及通信信息，與中心站及其它用戶終端雙向通信。l通信型。適合于野外作業(yè)，水文測量、環(huán)境檢測等各類數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸用戶，可接收和發(fā)送短信息、報(bào)文，與中心站和其它用戶終端進(jìn)行雙向或單向通信。l授時(shí)型。適合于授時(shí)、校時(shí)、時(shí)間同步等用戶，可提供數(shù)十納秒級的時(shí)間同步精度。l指揮型。指揮型用戶機(jī)是供擁有一定數(shù)量用戶的上級集團(tuán)管理部門所使用，除具有普通用戶機(jī)所有功能外，還能夠播發(fā)通播信息和接收中心控制系統(tǒng)發(fā)給所屬用戶的定位通信信息。指揮型用戶機(jī)又可分為一、二、三級。其中一

59、級指揮型用戶機(jī)，所轄用戶為普通型用戶機(jī)；二級指揮用戶機(jī)，所轄用戶為一級指揮機(jī)用戶；三級指揮型用戶機(jī)，所轄用戶為二級指揮機(jī)用戶。l多模型用戶機(jī)。此種用戶機(jī)既能接收北斗衛(wèi)星定位和通信信息，又可利用GPS系統(tǒng)或GPS增強(qiáng)系統(tǒng)導(dǎo)航定位，適合于對位置信息要求比較高的用戶。2021-12-25地球與空間144l2.遙感技術(shù)lremote sensing 通過人造地球衛(wèi)星上的遙測儀器把對地球表面實(shí)施感應(yīng)遙測和資源管理的監(jiān)視(如樹木、草地、土壤、水、礦物、農(nóng)家作物、魚類和野生動(dòng)物等的資源管理)結(jié)合起來的一種新技術(shù)。2021-12-25地球與空間145l遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水文、軍

60、事、環(huán)保等領(lǐng)域。在未來的十年中，預(yù)計(jì)遙感技術(shù)將步入一個(gè)能快速，及時(shí)提供多種對地觀測數(shù)據(jù)的新階段。遙感圖像的空間分辨率，光譜分辨率和時(shí)間分辨率都會(huì)有極大的提高。其應(yīng)用領(lǐng)域隨著空間技術(shù)發(fā)展，尤其是地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展及相互滲透，將會(huì)越來越廣泛。l遙感在地理學(xué)中的應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)和促進(jìn)了地理學(xué)的研究和發(fā)展，使地理學(xué)進(jìn)入到一個(gè)新的發(fā)展階段。l遙感信息應(yīng)用是遙感的最終目的。遙感應(yīng)用則應(yīng)根據(jù)專業(yè)目標(biāo)的需要，選擇適宜的遙感信息及其工作方法進(jìn)行，以取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。2021-12-25地球與空間146l地理數(shù)據(jù)獲取地理數(shù)據(jù)獲取l遙感影像是地球表面的“相片”，真實(shí)地展現(xiàn)了地球表面物體