第一章宇宙中行星地球

第一章宇宙中行星地球第1章?宇宙星體?太陽系：結(jié)構(gòu)?地球在太陽系中的地位?地球在太陽系中的運(yùn)動?星體影響和撞擊：地球是太陽系中的一顆普通行星

不平凡：太陽系中唯一存在生命演化和高級思維能力的人類；唯一發(fā)生板塊構(gòu)造運(yùn)動的星體。第一章宇宙中的行星地球?宇宙星體宇宙：一個統(tǒng)稱的概念，理論模型，無窮無盡，多不知星系：一些星系的精美圖片銀河系太陽系：本章的主要內(nèi)容地球：本書的內(nèi)容宇宙：深空宇宙島（河外星系）漩渦星系橢圓星系不規(guī)則星系星系相互作用星系群和星系團(tuán)

宇宙：銀河星系示意圖銀河系銀河系中心視場大小為1500光年的射電圖象。宇宙：恒星世界恒星雙星脈沖星超新星球狀星團(tuán)疏散星團(tuán)星云（銀河系）?太陽系：結(jié)構(gòu)組成太陽系：由太陽、行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體和行星際物質(zhì)構(gòu)成的天體體系。太陽：太陽系的中心天體。質(zhì)量、引力、發(fā)光恒星九大行星：內(nèi)層包含水星，金星，地球，火星；外層的行星為木星，土星，天王星，海王星和冥王星。也有分成類地行星、巨行星、遠(yuǎn)日行星或者類地行星、類木行星等。按傳統(tǒng)說法，太陽系被分為行星（繞太陽公轉(zhuǎn)的大物體）、衛(wèi)星（如月球，繞行星公轉(zhuǎn)的各種大小的星體）、小行星（小型的密集的繞太陽公轉(zhuǎn)的星體）和彗星（小個體的冰質(zhì)的繞高度偏心軌道公轉(zhuǎn)的星體）。小行星：幾十萬顆，正式編號的7625顆（1997.4.22止）衛(wèi)星：九大衛(wèi)星共66顆衛(wèi)星，半徑〉1000km的衛(wèi)星7顆，包括月亮。彗星：已知約1600顆，每年能觀測到約10顆，新發(fā)現(xiàn)50%。軌道有拋物線、雙曲線、橢圓三種類型。流星和隕石：塵?；蚬腆w塊高速燃燒光跡稱為流星，未燃盡的流體塊墜地稱為隕石。1976.3.8吉林市郊隕石群，最大塊1770kg，世界已知最大。行星際物質(zhì)：密度很小，如地球軌道附近平均密度5個正離子+5個正電子/立方厘米太陽。SOHO拍攝太陽。這四幅太陽像是在不同元素譜線及不同波段上拍攝的，其中(a)鐵IX/X,17.1nm(b)鐵XII,19.5nm(c)鐵XV,28.4nm(d)氦II/硅XI,30.4nm。SOHO攝于1998年10月27日。

太陽系：能量太陽的熱核反應(yīng)：太陽系的能量源太陽表面溫度6000K，中心部分溫度推測高達(dá)1.5x10000000K，密度達(dá)到水的160倍，熱核反應(yīng)。太陽輻射和質(zhì)量損耗：能量輸出電磁波形式（光和熱）放射能量稱太陽輻射：輻射量大小：太陽常數(shù)（8.29J）；全球一年獲得的太陽能量是目前全世界總發(fā)電量的幾十萬倍。質(zhì)量耗損：太陽熱核反應(yīng)已維持50億年左右，假定能量輻射率不變，太陽處于壯年期，壽命可達(dá)100億年。太陽表面圖像太陽表面出現(xiàn)有史以來最大冠狀云聚集現(xiàn)象

科學(xué)家拍攝到的太陽表面火焰3D照片大多數(shù)光斑的高度在150到400公里之間太陽釋放帶電粒子太陽活動與黑子周期：能量變化太陽活動：光球、色球、日冕三層太陽活動：直接受太陽磁場的支配處于局部的劇烈運(yùn)動稱之。太陽活動的最基本標(biāo)志：黑子，日面上溫度比周圍光球低1000C左右的“暗斑”。黑子活動規(guī)律：空間分布：蝴蝶圖，時間變化：11年、22年、80年、數(shù)百年的黑子周期。太陽活動的其他類型：色球?qū)拥墓獍?、耀斑、日珥，日冕層的膨脹等。最突出的如耀斑爆發(fā)、磁暴、太陽風(fēng)等。太陽黑子太陽黑子的本影和半影兩個巨大的黑子群太陽黑子區(qū)域的耀斑太陽光球上的米粒組織黑子群的空間分布及變化：蝴蝶圖太陽日冕。SOHO探測器拍攝

太陽日冕。1998年8月11日攝于土耳其東部的Haza湖岸。太陽日冕。4英寸折射望遠(yuǎn)鏡攝于1998年2月

太陽日冕。攝于1991年7月11日日全食時。太陽活動的日冕變化太陽的日珥和日冕。攝于日全食時太陽日珥的爆發(fā)。SOHO攝于1999年9月14日

太陽日珥的爆發(fā)(右下角)太陽活動與地球上氣候、水文、地震、疾病流行等現(xiàn)象之間存在某種復(fù)雜關(guān)系：如明末清初的災(zāi)害群發(fā)期與17世紀(jì)太陽活動的蒙德極小期聯(lián)系太陽活動與北半球降水的關(guān)系?地球在太陽系中的地位：

九大行星（運(yùn)動）基本參數(shù)比較行星運(yùn)動規(guī)律：德國天文學(xué)家開普勒行星運(yùn)動三定律九大行星的比較：日地距離及旋轉(zhuǎn)周期、體積和質(zhì)量、密度和內(nèi)部物性分異結(jié)論：地球得天獨(dú)厚，恰好具備了有利于生命演化和人類發(fā)展所必需的多種自然條件。無論哪一項(xiàng)參數(shù)稍有改變，對生物界和人類的生存都會引起嚴(yán)重的甚至毀滅性的后果。行星運(yùn)動定律：德國天文學(xué)家開普勒行星運(yùn)動三定律行星運(yùn)動第一定律（橢圓定律）：

所有行星繞太陽的運(yùn)動軌道是橢圓，太陽位于橢圓的一焦點(diǎn)上。行星運(yùn)動第二定律（面積定律）：

聯(lián)接行星和太陽的直線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。行星運(yùn)動第三定律（調(diào)和定律）：

行星繞太陽運(yùn)動的公轉(zhuǎn)周期的平方與它們的軌道半長徑的立方成正比。九大行星的主要天體特征

太陽系的特點(diǎn)

為了說明太陽系的成因，認(rèn)識太陽系的以下特點(diǎn)：

（1）行星運(yùn)行軌道都接近圓形（近圓性），并幾乎位于同一軌道平面上（共面性），只有水星和冥王星的軌道有較大傾斜。（2）行星繞太陽運(yùn)行的方向除金星外都是逆時針的。大多數(shù)衛(wèi)星也按相同方向繞行星運(yùn)行。（3）太陽的質(zhì)量占太陽系總質(zhì)量的99.8％，但太陽的角動量很小，不超過太陽系總角動量的2％，角動量的分配與各星體的質(zhì)量很不協(xié)調(diào)。

（4）類地行星與類木行星在體積、質(zhì)量、密度、旋轉(zhuǎn)速度、衛(wèi)星數(shù)量方面具有系統(tǒng)性差別。

（5）其他星球上已知的元素，地球上都存在，即具有組成元素的一致性。

（6）撞擊坑形成作用在石質(zhì)行星及衛(wèi)星表面具有普遍意義。

（7）大多數(shù)行星與太陽的相對距離符合提丟斯-波得定律。

上述特點(diǎn)是相關(guān)聯(lián)的。因此太陽系起源的假說都是從解釋太陽系的這些特點(diǎn)得出的。地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)(示意圖)

?地球在太陽系中的運(yùn)動地球自轉(zhuǎn)與晝夜交替

地理坐標(biāo)系：地極（南北極）、赤道、緯線、經(jīng)線（圈）、GPS全球定位系統(tǒng)天球坐標(biāo)系：天軸、天極、天赤道、黃道、黃極、天頂天底、赤經(jīng)赤緯等地球自轉(zhuǎn)：恒星日、太陽日、自轉(zhuǎn)速度晝夜交替：形成地方時標(biāo)準(zhǔn)時區(qū)：格林威治世界時，24個理論時區(qū)地球自轉(zhuǎn)的地學(xué)意義：科氏力，南北半球的影響地球自轉(zhuǎn)速度的不均勻性變化地月關(guān)系地球軌道參數(shù)地球。

這是人們第一次看到地球的真實(shí)面貌。NASA的“阿波羅”17號(Apollo17)拍攝地球。NASA的"阿波羅"17號(Apolla17)拍攝。地球晝夜形成示意圖地球地理坐標(biāo)系地球四季形成示意圖天球坐標(biāo)系太陽日與恒星日時區(qū)劃分地月關(guān)系月球基本參數(shù)月地距離：3844011km，日地距離的1/389月球大?。喊霃?738km，地球半徑的3/11；表面積為地球的1/4；體積為地球的1/49月球質(zhì)量：地球質(zhì)量的1/81.3；地球密度的3/5月球的旋轉(zhuǎn)地-月系統(tǒng)，月球公轉(zhuǎn)：月球自轉(zhuǎn)；月球公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)周期相等（一個恒星月）天文潮汐和地球自轉(zhuǎn)速度變慢潮汐變形;

海洋潮汐；引力潮與潮汐隆起；潮流；潮汐摩擦;潮汐摩擦能導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)速度長期減慢的學(xué)說地月合影。"伽里略"號(Galileo)探測器攝于1992年。在月球表面看地球升起地球軌道參數(shù)公轉(zhuǎn)繞日地共同質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，距日心距離450km偏心率約0.017或1/60，近日點(diǎn)，遠(yuǎn)日點(diǎn)黃赤交角黃道面與赤道面的夾角，大小等于地軸與地球軌道面的夾角的余角，約23度26分。黃道與天赤道相交的兩個點(diǎn)是春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)，黃道上距天赤道最遠(yuǎn)的兩個點(diǎn)是夏至點(diǎn)和冬至點(diǎn)。相對天赤道的上下往復(fù)運(yùn)動，稱為太陽回歸運(yùn)動，南北回歸線，回歸年。歲差地軸進(jìn)動形成歲差現(xiàn)象。最近一次歷時25000年旋轉(zhuǎn)一周（歲差周期）地球公轉(zhuǎn)軌道和偏心率黃赤交角和太陽回歸運(yùn)動陀螺軸與地軸進(jìn)動?星體影響和撞擊星體間的相互影響

星體之間都存在相互影響米蘭科維奇軌道參數(shù)：偏心率、地軸斜度、歲差米蘭科維奇學(xué)說：解釋冰期形成慧木撞擊及其啟示科學(xué)預(yù)警和預(yù)警系統(tǒng)建立天象對思想的影響九星聯(lián)珠，地球末日，人類劫難來臨，地球大爆炸等彗星結(jié)構(gòu)示意圖哈雷(Halley)彗星的核池谷－關(guān)(Ikeya-Seki)彗星。利克天文臺(LickObservatory)攝于1965年。Alcock彗星，即1959f。美國亞利桑那州的美國海軍天文臺(U.S.NavalObservatory)的40英寸反射望遠(yuǎn)鏡攝于1959年9月1日早晨。百武(Hyakutake)彗星。7英寸折射望遠(yuǎn)鏡拍攝。Tago-Sato-Kosaka彗星攝于1969年。彗星撞擊木星(1994年)1994年7月16日至22日，一顆命名為蘇梅克·列維9號的彗星斷裂成21個碎塊（其中最大的一塊寬約4公里），以每秒60公里的速度連珠炮一般向木星撞去。這次慧木相撞可能是望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以來——甚至是望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以前的很長時間以來——人類所能觀察到的第一次大規(guī)模天體相撞。科學(xué)家們計算，在太陽系中，像這次彗木相撞的天文奇觀大約要隔數(shù)百萬年乃至上千萬年才會出現(xiàn)一次，它為人類更深刻地