第2章地球的宇宙環(huán)境解析課件

第二章地球的宇宙環(huán)境地球與空間7/26/20231地球與空間一、宇宙物質(zhì)形態(tài)的總體特征二、宇宙的基本“細(xì)胞”一恒星三、銀河系和星系四、恒星的演化五、宇宙的演化第一節(jié)我們的宇宙及其演化7/26/20232地球與空間（一）宇宙是物質(zhì)的

1.宇宙物質(zhì)以多種形式存在：電磁波星際物質(zhì)（氣體、塵埃、粒子）彌散態(tài)天體暗物質(zhì)積聚態(tài)天體（行星、恒星、星云）一、宇宙物質(zhì)形態(tài)的總體特征7/26/20233地球與空間2.天體系統(tǒng)天體常常聚集成群，組成一個個天體群或集團(tuán)。這樣的天體群或天體集團(tuán)，稱為天體系統(tǒng)。（1）天體系統(tǒng)有不同的級別。7/26/20234地球與空間（二）物質(zhì)是運(yùn)動的宇宙物質(zhì)因其質(zhì)量和萬有引力的存在而互相吸引并相互繞轉(zhuǎn)，構(gòu)成不同等級的天體系統(tǒng)：7/26/20235地球與空間（2）在我們的宇宙中，質(zhì)量主要集中在積聚態(tài)天體和天體系統(tǒng)中問題：在我們的宇宙中彼此相距非常遙遠(yuǎn)的積聚態(tài)天體和天體系統(tǒng)是如何形成的？天體或天體系統(tǒng)會無限地收縮嗎？由于萬有引力的作用，我們的宇宙中的物質(zhì)或天體趨于積聚或聚集在廣漠的空間的一個個分離的小局部。7/26/20236地球與空間二、宇宙的基本“細(xì)胞”：恒星1.恒星的基本特征（1）由熾熱氣體組成，能自身發(fā)光的球狀或類球狀天體。（中心溫度700萬K以上）（2）化學(xué)組成主要以氫、氦為主（3）質(zhì)量巨大；（4）密度差異巨大（5）距離地球遙遠(yuǎn)，看上去靜止，實(shí)際速度極高7/26/20237地球與空間2.恒星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理過程恒星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大體呈對稱結(jié)構(gòu)，或同心圈層結(jié)構(gòu)。7/26/20238地球與空間恒星的斥力或膨脹因素恒星的縮合力量----自引力或重力恒星作為熾熱的氣體球，生存于這兩種主要力量的抗衡之中。7/26/20239地球與空間3.不同恒星的差異與分類赫羅圖是丹麥天文學(xué)家赫茨普龍及由美國天文學(xué)家羅素分別于1911年和1913年各自獨(dú)立提出的。赫羅圖是恒星的光譜類型與光度之關(guān)系圖，赫羅圖的縱軸是光度與絕對星等，而橫軸則是光譜類型及恒星的表面溫度，從左向右遞減。7/26/202310地球與空間7/26/202311地球與空間恒星在赫羅圖上幾個區(qū)域的分布，還具有重要的恒星演化的意義。（1）恒星質(zhì)量與光度的關(guān)系（2）赫羅圖右上方的紅巨星或超巨星的溫度較低，但光度卻較高或很高。（3）赫羅圖中下方的白矮星，溫度不低，光度很低。致密星----白矮星、中子星、黑洞（4）主星序：左上角至右下角。7/26/202312地球與空間1.銀河系的組成

由眾多恒星及星際物質(zhì)組成。像太陽這樣的恒星有2000多億顆恒星：雙星聚星星團(tuán)（球狀星團(tuán)、疏散星團(tuán)）星際物質(zhì)彌漫在恒星之間的星際氣體和塵埃

三、銀河系和星系7/26/202313地球與空間2.銀河系的結(jié)構(gòu)（1）核球：銀河系中心物質(zhì)最密集的部分。（2）銀盤：內(nèi)厚外薄，內(nèi)有旋臂結(jié)構(gòu)。P61T2-5（3）銀暈：銀盤上下兩側(cè)物質(zhì)較為稀薄的部分。7/26/202314地球與空間3.銀河系的形狀側(cè)視：像個中間厚四周薄的鐵餅。俯視：像個大漩渦，四條旋臂從中心伸出4.銀河系的大小銀河系的直徑約10萬光年7/26/202315地球與空間7/26/202316地球與空間7/26/202317地球與空間側(cè)面：中間凸起的大透鏡（大多數(shù)恒星和星際物質(zhì)密集在銀河系中心平面附近）銀河系側(cè)面圖更遠(yuǎn)地看7/26/202318地球與空間銀河系正面圖

銀河系正面看像一個龐大的車輪狀的漩渦系統(tǒng)，有四條旋臂從中間伸出。7/26/202319地球與空間7/26/202320地球與空間5.太陽系的位置7/26/202321地球與空間銀河系1.組成由眾多恒星及星際物質(zhì)組成。像太陽這樣的恒星有2000多億顆4.大小：銀河系的直徑約10萬光年側(cè)視：像個中間厚四周薄的鐵餅。俯視：像個大漩渦，四條旋臂從中心伸出位于銀河系的一條旋臂上，距銀河系中心約3萬光年。3.形狀：5.太陽系位置：2.結(jié)構(gòu)：銀盤、核球、銀暈7/26/202322地球與空間6.星系和總星系浩瀚的宇宙中，銀河系只是普通一員，在銀河系以外，還有許多象銀河系一樣，是由千百億顆恒星組成的，天文學(xué)家稱它們?yōu)椤昂油庑窍怠被颉靶窍怠薄?/26/202323地球與空間仙女座星系7/26/202324地球與空間獵戶座大星云7/26/202325地球與空間室女座河外星系7/26/202326地球與空間唧筒旋渦星座7/26/202327地球與空間寶瓶座環(huán)狀星云7/26/202328地球與空間互擾星系7/26/202329地球與空間望遠(yuǎn)鏡里看起來星系的形態(tài)各異，有的橢圓，有的像巨大的旋渦?，F(xiàn)在已知的，無邊無際的宇宙中大約有10億個河外星系。星系離我們都很遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)的超過100億光年宇宙---總星系銀河系河外星系（星系）約10億個太陽系其他恒星世界地月系其他行星世界地球月球7/26/202330地球與空間四、恒星的演化1.彌漫星云階段：星云物質(zhì)在凝聚作用下形成密集氣體球。2.主序階段：質(zhì)量密集，升溫后點(diǎn)燃核火。3.紅巨星階段：核心收縮，升溫點(diǎn)燃氦的熱核反應(yīng)；外層膨脹，體積增大。4.白矮星階段：白光，高溫，逐漸冷卻7/26/202331地球與空間恒星的一生7/26/202332地球與空間宇宙最初的形態(tài)五、宇宙的演化7/26/202333地球與空間1.大爆炸中誕生的宇宙：3分鐘造就一個宇宙7/26/202334地球與空間簡言之早期現(xiàn)在溫度：極高降低密度：極大變小體積：極小變大物質(zhì)：基本各樣粒子恒星形態(tài)體系物質(zhì)宇宙中子衰變化學(xué)元素形成氣體凝成氣云如同一次規(guī)模巨大的爆炸7/26/202335地球與空間宇宙最初演化史—3分45秒宇宙年齡=0.01秒溫度1011K

一團(tuán)混沌宇宙年齡=1.1秒溫度1010K

出現(xiàn)電子、中子、質(zhì)子宇宙年齡=3分鐘溫度109K

開始形成元素氫、氦宇宙年齡=3分45秒宇宙基本成形7/26/202336地球與空間大爆炸后30萬年后：約3000度，化學(xué)結(jié)合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態(tài)物質(zhì)，并逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體云塊，直至恒星和恒星系統(tǒng)。7/26/202337地球與空間約在大爆炸后50-100萬年熱核爆炸首先由電子和質(zhì)子合成氫原子接著是氦原子也大量生成隨后其他所有元素的原子從輕到重依次聚合而成(達(dá)到1%以上的元素鐵鈷鎳為極限)7/26/202338地球與空間爆炸后100萬年到20億年逐步形成各類天體星系7/26/202339地球與空間2.太陽的誕生及其對地球起源意義大約在50億年前，銀盤內(nèi)一條懸臂中的一塊較大的星云，很可能是在附近一顆超新星爆發(fā)的激波沖擊下開始收縮，并瓦解城很多小云。其中一塊大約1—2個太陽的小星云成為太陽的前身，且太陽最終未與其他恒星結(jié)合成雙星或聚星。7/26/202340地球與空間太陽誕生的時間和環(huán)境對地球起源意義（1）太陽誕生時，宇宙空間已有足夠多的較重元素和放射性元素，得以形成太陽系各類天體。（2）太陽是一顆單星。7/26/202341地球與空間一、太陽二、行星及其環(huán)繞天體三、太陽系中的小天體四、太陽系的演化和地球的起源第二節(jié)太陽和太陽系7/26/202342地球與空間一、太陽1.太陽綜述太陽——具備普通恒星所有的一切特征（氫和氦，氣體物質(zhì)組成；極大的質(zhì)量；熾熱）（但對地球來說，其為重要）1）巨大的引力使地球繞日公轉(zhuǎn)2）地球上能量的主要來源（光、熱、煤炭、石油、天然氣、水力、風(fēng)力）3）太陽決定了自然地理環(huán)境的形成、演化，維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

7/26/202343地球與空間太陽與太陽系7/26/202344地球與空間1）日地距離：1672年法國天文學(xué)家卡西尼根據(jù)克普勒第三定律測算出日地距離：1.5億公里現(xiàn)代測算：日地距離為149597892公里。2）根據(jù)太陽視半徑和日地距離計算出太陽半徑

R=69.6萬公里太陽表面積與體積計算見講義P383）根據(jù)萬有引力定律算出它的質(zhì)量

M=1.989×1027噸（1989億億億噸）4）太陽的平均密度：1.41g/cm3太陽的距離、大小和質(zhì)量7/26/202345地球與空間1）總熱能：以日地距離為半徑的球表面積乘以太陽常數(shù)

E=4πR2·K=3.826×1026J/sR日地距離

太陽常數(shù)K=8.25J/cm2·min（1AU天文單位）2）地球得到的太陽熱能E=πR2·K=1.74×1017J/sR地球半徑僅占太陽總能量的22億分之一3）太陽的溫度：

光球表面溫度：5770K（5500℃）核心溫度：1500萬K

色球溫度：10萬K

日冕溫度：100萬K太陽的熱能、溫度和熱源7/26/202346地球與空間這是美國宇航局于2007年3月21日發(fā)布的由“太陽-B”觀測衛(wèi)星拍攝的太陽圖片，揭示了太陽光球和日冕之間色球?qū)拥膭討B(tài)特性。美國宇航局當(dāng)日發(fā)布一批“太陽-B”觀測衛(wèi)星拍下的高質(zhì)量太陽圖片，并稱這些“前所未見”的太陽觀測圖像顯示，太陽磁場比人類此前知道的要狂暴得多、動態(tài)得多。7/26/202347地球與空間2.太陽內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)和太陽能的產(chǎn)生與輸送根據(jù)物理屬性分為：核心輻射層對流層太陽表層。7/26/202348地球與空間7/26/202349地球與空間（1）日核太陽的中心核反應(yīng)區(qū)。約占太陽半徑的20％，集中了太陽質(zhì)量的一半。高溫高壓使這里的氫原子核聚變?yōu)楹?。?）輻射區(qū)范圍：0.25~0.86太陽半徑，邊緣溫度約為70萬k。輻射：射線→

X射線→極紫外線→紫外線逐漸變?yōu)椤梢姽夂推渌问降妮椛洹?/26/202350地球與空間（3）對流層：在輻射區(qū)外側(cè)，太陽氣體呈對流的不穩(wěn)定狀態(tài)，厚度大約14萬km。溫度、壓力和密度變化梯度很大，物質(zhì)徑向?qū)α鲝?qiáng)烈又不均勻，可產(chǎn)生低頻聲波，將機(jī)械能通過光球傳輸?shù)教柕耐鈱哟髿狻＃?）表層：7/26/202351地球與空間太陽大氣的結(jié)構(gòu)7/26/202352地球與空間3.太陽外部圈層（1）光球?qū)樱汉穸葹?00km的不透明的黃色氣體薄層，溫度約5770k（太陽的平均有效溫度）。光球?qū)影l(fā)射幾乎全部可見光。光球?qū)由献铒@著的現(xiàn)象是太陽黑子。在光球?qū)佑小懊琢！?、“超米粒”組織，“米?！苯M織直徑約1000到2000公里，壽命約十分鐘；“超米?！苯M織，尺度達(dá)三萬公里左右，壽命約20小時。7/26/202353地球與空間（2）色球?qū)蛹t色的色球?qū)雍穸燃s1500km。色球?qū)訙囟龋?500k——8000k——50000k。日珥——色球上玫瑰紅色的舌狀氣體如烈火升騰，大的日珥高于日面幾十萬公里。色球上有許多挺拔的針狀物、彩色的譜斑、細(xì)細(xì)的網(wǎng)紋、沖天的日浪、耀斑。耀斑——在色球與日冕之間有時會突然發(fā)生劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象。7/26/202354地球與空間（3）日冕太陽的最外層大氣。由高溫、低密度的等離子體組成。日冕溫度達(dá)一二百萬開。高溫使氣體獲得克服太陽引力的動能，形成不斷發(fā)射的較穩(wěn)定粒子流太陽風(fēng)，是造成彗星尾背向太陽的主要動力。日全食時看到的日冕7/26/202355地球與空間太陽風(fēng)7/26/202356地球與空間這是美國宇航局2007年3月21日發(fā)布的由“太陽-B”觀測衛(wèi)星拍攝的太陽圖片，顯示太陽黑子垂直上方磁場向外擴(kuò)散的情形。7/26/202357地球與空間（擾動太陽時，產(chǎn)生的光、磁、電、熱等能量突變現(xiàn)象）1.太陽活動最明顯標(biāo)志——黑子（出現(xiàn)的時間較長）（1）是巨大的氣體漩渦、溫度偏低，約4500K；（2）在太陽赤道兩側(cè)成對出現(xiàn)；（3）由于太陽自轉(zhuǎn)，基本表現(xiàn)為勻速位移；（4）有以11年為周期的盛衰變化。2.太陽活動最劇烈的能量爆發(fā)——太陽耀斑（出現(xiàn)時間短）來勢猛，能量大，時間短暫。對地球的影響：電離層騷動；磁暴；極光現(xiàn)象。3.其它太陽活動表現(xiàn)形式：光斑、日珥等。4.太陽活動7/26/202358地球與空間周期活動規(guī)律活動形式太陽大氣層對地球的影響11年①光球?qū)又懈咚傩D(zhuǎn)的氣體渦旋，溫度相對較低②帶電荷，能產(chǎn)生磁場③存在太陽活動高峰年與低峰年的交替黑子光球?qū)訉夂虍a(chǎn)生影響，不同緯度的年降水量與黑子多少有一定的相關(guān)性；太陽活動高峰年激烈天氣現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率增加①色球?qū)又屑ち业哪芰勘l(fā)②以射電爆發(fā)和高能帶電粒子等形式放出輻射能耀斑色球?qū)右弑l(fā)時產(chǎn)生的強(qiáng)烈射電擾亂地球大氣的電離層，產(chǎn)生磁暴，影響短波通訊日冕層的帶電粒子脫離太陽飛向宇宙空間太陽風(fēng)日冕層在地球兩極地區(qū)產(chǎn)生極光7/26/202359地球與空間太陽黑子的活動周期為11.2年，在開始的4年左右時間里，黑子不斷產(chǎn)生，越來越多，活動加劇，在黑子數(shù)達(dá)到極大的那一年，稱為太陽活動峰年。在隨后的7年左右時間里，黑子活動逐漸減弱，黑子也越來越少，黑子數(shù)極小的那一年，稱為太陽活動谷年。國際上規(guī)定，從1755年起算的黑子周期為第一周，然后順序排列。1999年開始為第23周期峰年，而2003年10月有一次較大的爆發(fā)，成為近30年最大的一次。下列太陽黑子活動可能增強(qiáng)年份是：1.20102.20163.20224.20277/26/202360地球與空間黑子、日珥和耀斑7/26/202361地球與空間7/26/202362地球與空間二、行星及其環(huán)繞天體1.行星及其在太陽系中的地位——骨干天體（1）地內(nèi)行星：水星、金星特別位置：上合、下合、東大距、西大距（2）地外行星：火星、木星、土星、天王星、海王星特別位置：合、沖、東方照、西方照7/26/202363地球與空間二、太陽系7/26/202364地球與空間水星Mercury金星Venus火星Mars天王星Uranus海王星Neptune地球Earth木星Jupiter土星Saturn7/26/202365地球與空間水星

水星是九大行星中最靠近太陽的行星，它是太陽系中運(yùn)動最快的行星。由于水星距離太陽太近了，個頭又小，人們平時很難看到它。水星的表面和月球表面極為相似。其上布滿了大大小小的環(huán)形山。水星的大氣極為稀薄，晝夜溫差很大，白天表面溫度可達(dá)427度以上，黑夜最低溫度可降到零下173度左右。

7/26/202366地球與空間金星

金星，在中國民間稱它為“太白金星”，也就是我們所說的“啟明星”；按離太陽由近及遠(yuǎn)的次序是第二顆。它是離地球最近的行星。金星的表面溫度很高，地表的溫度高達(dá)400多度，比離太陽最近的水星還要熱，他上面不存在液態(tài)水，金星大氣中，二氧化碳最多，占97％以上。同時還有一層厚達(dá)20到30公里的由濃流酸組成的濃云。金星的自轉(zhuǎn)很特別，自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，因此，在金星上看，太陽是西升東落。金星的自轉(zhuǎn)很特別，自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，是自西向東。因此，在金星上看，太陽是西升東落。金星的自轉(zhuǎn)很特別，自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，是自西向東。因此，在金星上看，太陽是西升東落。金星的自轉(zhuǎn)很特別，自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，是自西向東。因此，在金星上看，太陽是西升東落。金星的自轉(zhuǎn)很特別，自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，是自西向東。因此，在金星上看，太陽是西升東落。金星的自轉(zhuǎn)很特別，自轉(zhuǎn)方向與其它行星相反，是自西向東。因此，在金星上看，太陽是西升東落。7/26/202367地球與空間地球

人類的家園“地球”已經(jīng)是一個46億歲的老壽星了，她起源于原始太陽星云。在地球引力的作用下，大量氣體聚集在地球周圍，形成包層，這就是地球大氣層。地球就像一只陀螺，沿著自轉(zhuǎn)軸自西向東不停地旋轉(zhuǎn)著。地球就像一只陀螺，沿著自轉(zhuǎn)軸自西向東不停地旋轉(zhuǎn)著。地球就像一只陀螺，沿著自轉(zhuǎn)軸自西向東不停地旋轉(zhuǎn)著。地球就像一只陀螺，沿著自轉(zhuǎn)軸自西向東不停地旋轉(zhuǎn)著。7/26/202368地球與空間火星

火星是地球的近鄰。它與地球有許多相同的特征。它們都有衛(wèi)星，都有移動的沙丘、大風(fēng)揚(yáng)起的沙塵暴，南北兩極都有白色的冰冠，只不過火星的冰冠是由干冰組成的。火星上也有明顯的四季變化。但除此之外，火星與地球相差就很大了?；鹦潜砻媸且粋€荒涼的世界，空氣中二氧化碳占了95%?；鹦谴髿馐窒”?，密度還不到地球大氣的1%，火星表面溫度極低最低溫度則可達(dá)到

-123℃。

7/26/202369地球與空間木星

木星是九大行星中最大的一顆。其亮度僅次于金星，木星大氣的成分和太陽差不多，中心溫度達(dá)30000攝氏度,木星上還有很強(qiáng)的磁場，表面的磁場強(qiáng)度大約是地球磁場的10倍。木星自轉(zhuǎn)速度非?？?，是太陽系中自轉(zhuǎn)最快的行星。木星是太陽系中衛(wèi)星數(shù)目較多的一顆行星。迄今為止我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)木星有16顆衛(wèi)星，它們與木星組成了一個家族：木星系.7/26/202370地球與空間土星

土星好象是一頂漂亮的遮陽帽飄行在茫茫宇宙中,可算是太陽系中最美麗的行星了。土星是扁球形的，土星的大氣運(yùn)動比較平靜，表面溫度很低，約為零下140攝氏度,土星的美麗光環(huán)是由無數(shù)個小塊物體組成的，它們在土星赤道面上繞土星旋轉(zhuǎn),其中最著名的“土衛(wèi)六”上有大氣，是目前發(fā)現(xiàn)的太陽系衛(wèi)星中，唯一有大氣存在的天體。7/26/202371地球與空間天王星

天王星是一顆遠(yuǎn)日行星，由于其大氣層中的甲烷反射藍(lán)色光，從而使天王星呈現(xiàn)藍(lán)綠色。天王星的公轉(zhuǎn)軌道是一個橢圓，它的自轉(zhuǎn)軸幾乎與公轉(zhuǎn)軌道面平行，于是有些人把天王星稱做“一個顛倒的行星世界”。天王星和土星一樣，也有美麗的光環(huán)。它的光環(huán)由20條細(xì)環(huán)組成，每條環(huán)顏色各異，色彩斑斕，美麗異常。

7/26/202372地球與空間海王星

海王星是遠(yuǎn)日行星之一，海王星呈扁球形，大氣中主要含有氫，海王星是一個狂風(fēng)呼嘯、亂云飛渡的世界，在大氣中有許多湍急紊亂的氣旋在翻滾。由于海王星離太陽太遠(yuǎn)，因此它表面溫度很低，通常在零下200攝氏度以下。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)海王星有8顆衛(wèi)星。7/26/202373地球與空間2.行星的運(yùn)動八顆行星主要物理性質(zhì)比較。分析這三類行星分別有哪些共同的特征？7/26/202374地球與空間八大行星共同的運(yùn)動特征同向性：自西向東繞太陽公轉(zhuǎn)，從天北極上空看，均為逆時針近圓性：近似正圓的橢圓軌道。共面性：公轉(zhuǎn)軌道大體在同一平面。7/26/202375地球與空間3.行星的分布特征：內(nèi)密外疏：四個類地行星密集分布在約1.5天文單位的范圍內(nèi)，而海王星達(dá)到30.13天文單位（45億公里）基本符合提丟斯—波得定則an=0.4+0.3×2n（天文單位）

n取值：-∞，0，1，2，3，4……

7/26/202376地球與空間

到太陽的平均距離(千米）水星58000000金星108000000地球150000000火星228000000木星778000000土星1427000000天王星2870000000海王星4497000000乘坐飛機(jī)乘坐火箭乘坐“光速飛船”從地球到太陽所需的時間從火星到太陽所需的時間從海王星到太陽所需的時間

假如我們要去旅行，可選擇三種工具：1、每小時飛行2000千米的飛機(jī)2、每小時飛行40000千米的火箭3、每秒鐘傳播30萬千米的光速飛船

太陽系內(nèi)部極其空曠：

7/26/202377地球與空間行星質(zhì)量體積密度公轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)周期衛(wèi)星數(shù)水星0.050.0565.4687.9d58.6d

0金星0.820.8565.26224.7d243d

0地球1.001.0005.521a23h56m

1火星0.110.1503.961.9a24h37m

2木星317.941316.01.3311.8a9h50m

61土星95.18745.000.7029.5a10h14m

31天王星14.665.201.2484.0a約16h

21海王星17.257.101.66164.8a約18h

11冥王星0.00240.0091.50247.9a6d9h

14.行星物理化學(xué)特征和分類7/26/202378地球與空間特點(diǎn)距離質(zhì)量體積密度表面溫度化學(xué)成分衛(wèi)星光環(huán)類地行星近小小大高鐵、鎳、硅、鋁、鈣、鈉、鉀少無類木行星遠(yuǎn)大大小低氫、氦輕物質(zhì)最多有7/26/202379地球與空間三、太陽系中的小天體1.小行星2.矮行星3.彗星4.流星、行星際物質(zhì)和隕星7/26/202380地球與空間1766年德國天文學(xué)家提丟斯（J.Titius）偶然發(fā)現(xiàn)一個數(shù)列：(n+4)/10，將n=0,3,6,12,……代入，可相當(dāng)準(zhǔn)確地給出當(dāng)時已知行星的軌道半徑。那時天王星尚未發(fā)現(xiàn)，提丟斯──波得定則對土星以內(nèi)的所有行星（包括地球）的位置都描述得很成功，只是在2.8AU處有個空檔。1781年英國天文學(xué)家赫歇爾根據(jù)公式推算發(fā)現(xiàn)了天王星，天王星的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)這公式有效，更激發(fā)了人們在火星和木星之間尋找這顆“缺失”行星的熱情。

1.小行星1）提丟斯──波得定則7/26/202381地球與空間1801年，意大利的皮亞齊（G.Plazzi）在例行的天文觀測中偶然發(fā)現(xiàn)在2.77AU處有個小天體，即把它命名為谷神星（Ceres）。其實(shí)它的半徑只有500km，算不得是顆行星。1802年德國天文學(xué)家奧伯斯（H.Olbere）在同一區(qū)域內(nèi)又發(fā)現(xiàn)另一小行星，隨后命名為智神星（Pallas）。爾后數(shù)年，又有人發(fā)現(xiàn)另外兩顆小行星——婚神星（Juno）和灶神星（Vesta）。2）小行星帶的發(fā)現(xiàn)7/26/202382地球與空間現(xiàn)在拍攝下來的小行星有50多萬。大部分小行星在火星和木星之間，到太陽的平均距離是2.8AU，其中半數(shù)的軌道在此數(shù)2.80.25AU的范圍內(nèi)。軌道與地球軌道相交的小行星，統(tǒng)稱阿波羅小行星。軌道已查明的阿波羅小行星有28個，它們都很?。?.4-8km）。估計阿波羅小行星的總數(shù)約1300。與地球相撞的概率是25萬年中有一次。近來天文界則認(rèn)為，太陽與木星的引力平衡帶是形成小行星帶的主要原因。在這個引力平衡帶中，任何大塊的星體都會被太陽和木星的引力扯碎。7/26/202383地球與空間7/26/202384地球與空間冥王星是太陽系最外的行星，它很奇特，2006年確定為太陽系的二級行星——矮行星。冥王星到太陽的距離39.4AU。它的赤道半徑1500km，體積是地球的0.009倍，質(zhì)量是地球的0.0026倍。平均密度1.1g/cm3

。自轉(zhuǎn)周期6.3872地球日，公轉(zhuǎn)周期是90800地球日，折合248地球年。衛(wèi)星數(shù)(已確認(rèn)的)3

2.矮行星（冥王星）

7/26/202385地球與空間冥王星7/26/202386地球與空間冥王星為什么會被“降級”？

國

國際天文學(xué)聯(lián)合會大會2006年8月24日投票決定，不再將傳統(tǒng)九大行星之一的冥王星視為行星，而將其列入“矮行星”。冥王星因何被“降級”？大會通過的決議規(guī)定，“行星”指的是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、能夠清除其軌道附近其他物體的天體。在太陽系傳統(tǒng)的“九大行星”中，只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合這些要求。冥王星由于其軌道與海王星的軌道相交，不符合新的行星定義，因此被自動降級為“矮行星”。

國際天文學(xué)聯(lián)合會大會7/26/202387地球與空間3、彗星(1)彗星概況1687年牛頓提出，彗星是和其它天體（行星）一樣在繞日軌道上運(yùn)行的天體，它們遵從同樣的天體力學(xué)定律。哈雷（E.Halley）注意到，1682年出現(xiàn)的彗星與1607和1531年的管星極其相似，認(rèn)為它們是同一天體，每76年出現(xiàn)一次，并預(yù)言它將在1758年再次來臨。彗星與行星的重大區(qū)別之一，是它們軌道的偏心率很大，即近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的距離相差甚遠(yuǎn)。7/26/202388地球與空間哈雷彗星7/26/202389地球與空間（2）彗星的成分與結(jié)構(gòu)彗星的質(zhì)量極小，其形狀和大小隨它們相對于太陽的位置顯著地變化。彗星的結(jié)構(gòu)主要由彗核（nucleus），彗發(fā)（coma）和彗尾（tail）三部分組成。1950年F.Whipple提出彗星的“臟雪球”理論，認(rèn)為彗核由一些易揮發(fā)物質(zhì)（如水、CO2、HCN、甲醛、甲烷、氨等）的冰組成，其中混雜著一些硅酸鹽塵埃和巖石碎塊。1986年2月當(dāng)哈雷彗星再次到達(dá)近日點(diǎn)時，蘇聯(lián)發(fā)射的一對“金星一哈雷彗星（Vega）”飛行器在離彗核僅八、九千米處穿過它。探測的結(jié)果都肯定了臟雪球理論。7/26/202390地球與空間彗星的結(jié)構(gòu)7/26/202391地球與空間

彗發(fā)體積的80%是水汽，其密度只有地球海平面上空氣密度的310-12，。彗發(fā)中除水外，最多的成分是CO2。哈雷探測器還在離彗核106km處探測到CO+、CH+、C+、H2O+、H+、C2+、OH+、H3O+

等離子和OH、C2、C3、CN、NH、NH2等自由基，這些無疑是陽光光化學(xué)作用的產(chǎn)物。

彗尾有兩個，第一個永遠(yuǎn)沿著背離太陽的方向，隨著到太陽的距離而消長。這種彗尾由高激發(fā)態(tài)的氣體離子組成，發(fā)著熒光。第二個彗尾的指向稍落后于前者，它彌散暗淡，由自身不發(fā)光的塵埃組成，只反射陽光。7/26/202392地球與空間7/26/202393地球與空間（3)特點(diǎn)：①軌道極扁；②繞日公轉(zhuǎn)周期長；③質(zhì)量小；④體積和形態(tài)變化大。7/26/202394地球與空間2007年1月19日在智利首都圣地亞哥拍攝的麥克諾特彗星7/26/202395地球與空間彗星7/26/202396地球與空間（1）流星體：太陽系中環(huán)繞太陽運(yùn)動的微小顆粒。

流星：流星體接近地球時，受地心引力作用，改變軌道闖入地球大氣，摩擦燃燒，形成一閃而過的光痕。（流星是一種現(xiàn)象）（2）行星際物質(zhì)指的是行星際塵埃和行星際氣體（3）隕星：流星體穿過大氣到達(dá)地面。（可分為隕石、石鐵隕星、隕鐵、隕冰）4、流星和流星體7/26/202397地球與空間彗星撞地球與生物大滅絕1983年美國古生物學(xué)家D.Raup和J.Sepkkdki對地球上2.5108年以來古生物資料進(jìn)行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，在這段時間里至少發(fā)生過7次周期性的大規(guī)模物種滅絕事件。絕滅率最高的一次在白堊紀(jì)末，物種滅絕達(dá)70%，恐龍從此在地球上消失了。事件發(fā)生的周期是2.6107年，每次延續(xù)2106年。因此，L.W.Alvarez等人1980年在全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了兩層富銥的地質(zhì)沉積物，其沉積年代與兩次物種滅絕事件重合。此外，隕石坑形成的統(tǒng)計數(shù)據(jù)也表明有大體上一致的周期性。7/26/202398地球與空間獅子座流星雨7/26/202399地球與空間四、太陽系的演化和地球的起源1.太陽系的形成康德—拉普拉斯的太陽起源星云假說太陽系是由一塊星云收縮形成的，先形成的是太陽，然后，剩余的星云物質(zhì)進(jìn)一步收縮演化，形成地球等行星。（1）銀河系星云分裂，分離出太陽星云（2）星云自引力使體積收縮，因角動量守恒而自轉(zhuǎn)加快。（3）星云盤形成（旋臂結(jié)構(gòu)）碰撞、引力吸積。（4）星胚→星子→行星。7/26/2023100地球與空間7/26/2023101地球與空間50億年前原始太陽星云因萬有引力作用而收縮凝聚凝聚的星云，繞著軸旋轉(zhuǎn)，形成中間增厚的大圓盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，盤面形成幾個同心圓的圓環(huán)中心部分質(zhì)量較大形成太陽，圓環(huán)部分形成行星及衛(wèi)星太陽系的形成7/26/2023102地球與空間gkxx7/26/2023103地球與空間gkxx太陽系家族誕生了!7/26/2023104地球與空間2.各類行星的分異行星形成是距離太陽的區(qū)位條件不同，其結(jié)果也有差異。類地行星的形成:類木行星的形成：7/26/2023105地球與空間一、月球1、月球綜述地球的天然衛(wèi)星第三節(jié)月球和地月系7/26/2023106地球與空間1.照明：夜間月球的亮度超過全部的恒星。2.周期：月相圓缺變化的周期是人類歷法參考的依據(jù)。3.日地月關(guān)系造成日、月食現(xiàn)象。4.月球的潮汐作用是潮汐現(xiàn)象的主體（潮汐以太陰日為周期）5.人類對月球的好奇心。

1969～1972年美國阿波羅登月計劃，分6批，12人次登月成功。中國的嫦娥1號于2007.10.24.18:05準(zhǔn)時發(fā)射，第一階段近地點(diǎn)205km，遠(yuǎn)地點(diǎn)50930km與計劃中的200和51000km偏差非常小。月球?qū)Φ厍虻淖饔茫?/26/2023107地球與空間1.月地距離：阿波羅登月放置了激光反射板精確測定平均

=384400公里2.月球的半徑=1738公里月球的體積為地球體積的49分之一月地距離與月球體積大小3.月球的質(zhì)量：=7.19×1019噸4.月球的平均密度：3.341g/cm35.月球上的重力加速度：1.622m/s2

7/26/2023108地球與空間（1）月海：低凹，無水，由暗色的玄武巖組成（反照率低）。（2）月陸：高地、由淺色花崗巖類巖石組成。（反照率高）（3）環(huán)形山：隕石的撞擊坑，（新、舊不同，風(fēng)化差異）（4）山脈：連綿、高峻（5）輻射紋：熔巖玻璃體，反照率高，隕石撞擊拋出物。（6）月谷：月球表面深陷的裂隙。2.月球的表面形態(tài)7/26/2023109地球與空間7/26/2023110地球與空間月球結(jié)構(gòu)及表面特征7/26/2023111地球與空間2007年10月19日7/26/2023112地球與空間（月球的質(zhì)量和重力都較小）（1）不能保持大氣，處于真空狀態(tài)。（2）是無聲世界，黑暗的天空，與日同輝的星星從不閃爍。（3）無法保持水分，沒有天氣變化。（風(fēng)云雷電、雨雪霧霜）（4）溫度變化十分劇烈（夜間-183℃～+127℃白晝）（5）缺乏生命存在的必要條件。（6）月球正面月海中有12個重力瘤。飛船突降3～4米。（7）內(nèi)部沒有金屬內(nèi)核，磁場較弱。（8）月面重力僅及地球的六分之一，在地球上跳高3.1米，月球上大約可以跳過13.6米的高度。3.月球表面的自然環(huán)境7/26/2023113地球與空間1.月球的同步自轉(zhuǎn)：月球的自轉(zhuǎn)與其繞轉(zhuǎn)具有相同的方向和周期。對地球來說，月球只有固定的半個球面面對我們，對月球來說，只有固定的半個月球上能看到地球。2.地月系的繞轉(zhuǎn)地球和月球相對其共同質(zhì)心（距離地心4671公里）的繞轉(zhuǎn)。月球橢圓軌道的偏心率較大：

405500公里～363300公里，相差42200公里。

黃白交角：平均5o09'；變化于4o58'～5o20'之間。月球的赤緯變化可以達(dá)到±28o46'。

月球繞轉(zhuǎn)周期：恒星月27.3217日（真正周期）朔望月29.5306日（日月會合周期，日東移26o51'58"/月）二、月球的運(yùn)動7/26/2023114地球與空間3.日月會合運(yùn)動與月相變化：月相和朔望月日月的會合運(yùn)動：農(nóng)歷日期月相日月距角初一日月合朔朔0o

初八日月方照上弦90o

十五日月相沖望180o

二十三日月方照下弦270o7/26/2023115地球與空間海面的潮汐漲落1.海洋潮汐現(xiàn)象：午前的海水上漲稱潮；午后的上漲稱汐。海水朝朝朝朝朝朝朝落浮云長長長長長長長消

（1）漲潮、落潮——過程（2）高潮、低潮——水位（3）潮差——相鄰高潮與低潮之間的水位差。（4）大潮（朔望潮）——潮差最大的海水漲落；

小潮（方照潮）——潮差最小的海水漲落。（5）潮波——此起彼伏的海水升降運(yùn)動。（6）潮流——海水由落潮海域流向漲潮海域的運(yùn)動。

四、潮汐及其變化7/26/2023116地球與空間芬地灣的潮汐7/26/2023117地球與空間錢塘江喇叭口7/26/2023118地球與空間7/26/2023119地球與空間7/26/2023120地球與空間7/26/2023121地球與空間7/26/2023122地球與空間7/26/2023123地球與空間錢塘江潮7/26/2023124地球與空間錢塘江潮7/26/2023125地球與空間7/26/2023126地球與空間7/26/2023127地球與空間7/26/2023128地球與空間7/26/2023129地球與空間錢塘江潮7/26/2023130地球與空間錢塘江潮7/26/2023