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第3章
廣袤浩瀚的宇宙
第2節(jié)太陽系的組成與結(jié)構(gòu)
2行星及其衛(wèi)星小行星和彗星主講老師:CONTENTS1行星及其衛(wèi)星2小行星和彗星學(xué)習(xí)目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)一步了解太陽系的構(gòu)成01通過學(xué)習(xí)太陽系的奧秘,激發(fā)對(duì)宇宙科學(xué)的興趣和好奇心0302掌握八大行星的基本特征,認(rèn)識(shí)小行星、彗星和流星的特點(diǎn)想象一下,你是一名宇航員,將要執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù),要訪問太陽系內(nèi)的每一個(gè)星球。你會(huì)帶上什么工具?你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么?在今天的課堂,我們將通過模擬飛行器,穿越浩瀚的星河太空,去探訪那些我們先前只在圖片或電影中見過的地方。課堂導(dǎo)入PART01行星及其衛(wèi)星01行星及其衛(wèi)星1、行星及其衛(wèi)星太陽系中的行星是直接圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的球狀星體。衛(wèi)星是圍繞行星、矮行星、小行星轉(zhuǎn)動(dòng)的天體。行星衛(wèi)星太陽系中行星的相對(duì)大小01行星及其衛(wèi)星假定地球的質(zhì)量和體積為1個(gè)單位,太陽系其他行星相對(duì)于地球的質(zhì)量和體積的數(shù)值見表格。1.找一找八大行星中體積和質(zhì)量較大的兩顆行星。2.比一比,體積、質(zhì)量與地球相近的行星是哪一顆?3.說一說,木星有哪些明顯特征?木星和土星金星太陽系中質(zhì)量和體積最大的行星探索活動(dòng)01行星及其衛(wèi)星(1)水星①離太陽最近的行星,比地球的衛(wèi)星——月球大不了多少②沒有大氣,布滿了環(huán)形山,沒有衛(wèi)星③由于離太陽比較近且沒有空氣,表面晝夜溫度變化很大01行星及其衛(wèi)星(2)金星(我國古人把早晨出現(xiàn)于東方天空的金星稱為“啟明星”)①大小與地球相近②表面有非常厚的大氣,主要成分是二氧化碳③表面很熱,平均溫度約460℃01行星及其衛(wèi)星金星在中國古代被稱為太白金星,清晨在東方天空出現(xiàn)則被稱為“啟明星”,晚間在西方天空出現(xiàn)被稱為“長(zhǎng)庚星”或“昏星”。金星是整個(gè)天空中除了太陽和月亮之外最亮的自然天體,其由二氧化碳和濃硫酸組成的大氣層有著極高的反照率,這也讓其更加明亮。啟明星01行星及其衛(wèi)星(3)地球③人類已知的星系中唯一能夠孕育和支持生命的星球①太陽系中唯一一顆表面上有液態(tài)水存在的行星,水改變著地表的形態(tài)②有大氣層,大氣中富含氧氣,供人類及其他生物生存所需01行星及其衛(wèi)星(4)火星①直徑約為地球的一半,自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期與地球相近,公轉(zhuǎn)周期是地球的兩倍②大氣成分以二氧化碳為主,非常稀薄,表面溫度變化范圍約-140~20℃,因表面覆蓋著一層氧化鐵,又被稱為“紅色星球③科學(xué)家觀測(cè)到火星上有一些巨大的峽谷,以及一些很像古代海岸線的地貌特征,由此推斷,很久以前火星表面可能有大量流動(dòng)的液態(tài)水01行星及其衛(wèi)星為什么人類首先要對(duì)火星進(jìn)行探索?①火星是類地行星,在很多方面與地球相似,例如它有四季變化、一天的長(zhǎng)短與地球接近,這使得火星成為為尋找外星生命或適合人類居住條件的潛在目標(biāo),②相對(duì)而言,火星距離地球較近,探測(cè)任務(wù)的成本和技術(shù)難度相對(duì)較低。③火星科學(xué)研究?jī)r(jià)值高,有助于我們了解行星的形成演化及太陽系的歷史思考與討論01行星及其衛(wèi)星對(duì)火星的探索需要克服哪些困難?①距離遙遠(yuǎn):火星與地球之間的距離很遠(yuǎn),需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和能源才能到達(dá)火星。②環(huán)境惡劣:火星表面的環(huán)境十分惡劣,溫度極低,大氣層極弱,輻射強(qiáng)烈等,這些都面臨著較大的技術(shù)挑戰(zhàn)。③著陸困難:火星表面地形復(fù)雜,著陸時(shí)需要克服大氣層進(jìn)入、降落傘展開等多個(gè)環(huán)節(jié)的困難,對(duì)著陸器的研發(fā)技術(shù)有很高要求。思考與討論01行星及其衛(wèi)星(5)木星①太陽系中體積最大、質(zhì)量最大、自轉(zhuǎn)最快的行星②是一個(gè)氣態(tài)巨行星,主要由氫和氦組成③許多顆衛(wèi)星繞著木星轉(zhuǎn)動(dòng)④最顯著的特征是位于赤道南側(cè)的大紅斑大紅斑01行星及其衛(wèi)星(6)土星——擁有眾多衛(wèi)星①太陽系中的第二大行星,也是太陽系中唯一密度小于水的行星②大氣與木星大氣一樣,主要由氫和氦組成③有著壯觀的光環(huán),光環(huán)由繞土星運(yùn)轉(zhuǎn)的碎塊和微粒組成④最大的衛(wèi)星——“土衛(wèi)六”比水星還大01行星及其衛(wèi)星(7)天王星①體積在太陽系八大行星中排名第三,質(zhì)量排名第四②幾乎橫躺著圍繞太陽公轉(zhuǎn),擁有衛(wèi)星③大氣的主要成分是氫氣、氦氣和甲烷④太陽系內(nèi)大氣層溫度最低的行星,最低溫度約為-224℃——人類使用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的第一顆行星01行星及其衛(wèi)星(8)海王星①太陽系中離太陽最遠(yuǎn)且寒冷的藍(lán)色行星②大氣層以氫氣和氦氣為主,有微量的甲烷③大氣的主要成分是氫氣、氦氣和甲烷④太陽系內(nèi)大氣層溫度最低的行星,最低溫度約為-224℃——筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星人們觀測(cè)到的天王星軌道與用牛頓理論計(jì)算出的結(jié)果有偏差,于是,兩位年輕的根據(jù)天王星的觀測(cè)資料和牛頓理論,各自獨(dú)立計(jì)算出這顆“新行星”的運(yùn)行軌道。天文學(xué)家在預(yù)測(cè)位置觀測(cè)到了這顆行星,命名為海王星。01行星及其衛(wèi)星2020年4月24日,中國行星探測(cè)工程被正式命名為天問系列。這個(gè)名字代表著從古到今,中國人對(duì)未知的不懈探索。天問系列的第一項(xiàng)任務(wù),就是火星探測(cè)。天問一號(hào)探測(cè)器搭載了許多先進(jìn)的設(shè)備,如探地雷達(dá)、高分辨率相機(jī)、礦物光譜儀等13個(gè)有效載荷,通過太陽能電池板供電。它的主要任務(wù)是對(duì)火星的地表、大氣等進(jìn)行初步分析,同時(shí)尋找水和生命的痕跡,解答“火星上是否曾經(jīng)孕育過生命”這個(gè)人類關(guān)心的問題。01行星及其衛(wèi)星拓展培優(yōu)八大行星可分為類地行星、巨行星和遠(yuǎn)日行星三類,具體如下。(1)類地行星是指與地球相類似的行星,包括水星、金星、地球和火星。它們距離太陽近,接受太陽輻射多,表面溫度較高,同時(shí)體積和質(zhì)量都很小,是由平均密度較大的重物質(zhì)(巖石)組成的固體星球,金屬元素含量較高,都沒有光環(huán),水星和金星沒有衛(wèi)星,地球和火星有衛(wèi)星。(2)巨行星是指體積、質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他行星的大行星,包括木星和土星。巨行星的衛(wèi)星較多,并且有光環(huán)。(3)遠(yuǎn)日行星包括天王星、海王星,它們距離太陽十分遙遠(yuǎn),獲得的太陽輻射特別少,表面溫度很低。遠(yuǎn)日行星的表層氣體以氫和甲烷為主。遠(yuǎn)日行星都有衛(wèi)星。八大行星的分類01行星及其衛(wèi)星實(shí)踐活動(dòng)繪制太陽系及太陽系中八大行星示意圖。01行星及其衛(wèi)星實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)并制作兩個(gè)實(shí)物模型,一個(gè)模型表示各行星與太陽之間的距離,另一個(gè)模型表示各行星與太陽相對(duì)體積太陽系行星與太陽的相對(duì)體積大小01行星及其衛(wèi)星模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的,對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象(系統(tǒng))所做的一種簡(jiǎn)化的概括性的描述或模擬,這種描述或模擬可以是定性的,也可以是定量的,但需要體現(xiàn)原有對(duì)象(系統(tǒng))某些本質(zhì)的特征。如細(xì)胞模型、太陽系模型、月-地模型。模型具有描述、解釋和預(yù)測(cè)等功能。模型建構(gòu)PART02小行星和彗星02小行星和彗星1、小行星(1)特點(diǎn):環(huán)繞太陽運(yùn)動(dòng),體積和質(zhì)量比行星小得多易被行星俘獲(2)小行星帶太陽系中數(shù)以萬計(jì)的小行星,大部分集中在火星和木星之間,形成了小行星帶。02小行星和彗星地球上原來有大量的恐龍,后來突然神秘地絕跡了,有人認(rèn)為是小行星撞擊地球引起了恐龍的滅絕。談?wù)勀愕目捶ā?/p>
小行星撞擊地球?qū)е驴铸垳缃^這一假說有較多的證據(jù)支持,但火山活動(dòng)、海平面變化等其他因素也可能在恐龍滅絕過程中起到了一定的作用,恐龍的滅絕可能是多種因素綜合作用的結(jié)果。思考與討論02太陽2、彗星(1)特點(diǎn):圍繞太陽運(yùn)動(dòng),亮度和形狀會(huì)隨著與太陽距離的變化而變化(2)結(jié)構(gòu):由彗核、彗發(fā)、彗尾三部分組成彗核彗發(fā)彗尾彗核是由巖石碎片、固體微粒和水結(jié)成的“冰球”當(dāng)彗星接近太陽時(shí),彗核的冰物質(zhì)受陽光照射變成氣態(tài)物質(zhì),形成彗發(fā)這些氣態(tài)物質(zhì)被太陽風(fēng)“吹拂”,形成長(zhǎng)長(zhǎng)的彗尾02太陽哈雷彗星曾被視為一種神秘的現(xiàn)象。英國天文學(xué)家哈雷在對(duì)彗星軌道的研究中,運(yùn)用牛頓理論計(jì)算它們的軌道,發(fā)現(xiàn)1531年、1607年、1682年出現(xiàn)的這三顆彗星的軌道是一樣的。由此他推斷,這三次出現(xiàn)的彗星應(yīng)是同一顆星,其繞太陽運(yùn)行的周期約為76年,并預(yù)言它將于1758年底或1759年初再次出現(xiàn)。1759年3月,這顆彗星果然又出現(xiàn)了。人們把這顆彗星叫作哈雷彗星。哈雷彗星的發(fā)現(xiàn),顯示出科學(xué)理論的強(qiáng)大預(yù)測(cè)能力。
(3)哈雷彗星繞太陽運(yùn)行的周期約為76年科學(xué)拓展02太陽我國古代的觀測(cè)發(fā)現(xiàn):其實(shí),我國早在公元前613年就有關(guān)于哈雷彗星的記載。歷史文獻(xiàn)研究表明,我國古人曾經(jīng)記錄了10個(gè)世紀(jì)中,哈雷彗星每次出現(xiàn)的時(shí)間,但由于哈雷彗星76年才出現(xiàn)一次,因此,他們無法關(guān)聯(lián)這些現(xiàn)象來證明多次看到的是同一顆彗星。我國古代的彗星觀測(cè)科學(xué)拓展馬王堆漢墓帛書中的彗星圖02太陽3、流星體
小行星等太陽系中的一些小型天體闖入地球大氣層時(shí),與大氣摩擦、燃燒、發(fā)光而劃亮夜空的現(xiàn)象,稱為流星現(xiàn)象。流星體降落到地球表面隕星主要由巖石構(gòu)成隕石新疆鐵隕石“銀駱駝”美國巴林杰隕石坑02太陽小結(jié):流星體、流星現(xiàn)象、隕石、隕星流星體:太陽系中有許多繞太陽公轉(zhuǎn)的固體小塊,叫流星體流星現(xiàn)象:流星體在闖入地球大氣層時(shí),與大氣摩擦燃燒、發(fā)光而劃亮夜空的現(xiàn)象隕星:沒有燒盡的流星體降落到地球表面,叫隕星隕石:主要由巖石構(gòu)成的隕星叫隕石,其他還有隕鐵02太陽科學(xué)閱讀|流星雨流星雨是夜空中許多流星從一個(gè)所謂的輻射點(diǎn)發(fā)射出來的天文現(xiàn)象。流星雨一般是由彗星分裂出的碎片形成的流星群體。這些流星群體受到地球引力的作用,進(jìn)入地球的大氣層中,與大氣相互摩擦燃燒后,便形成了如同下雨般的景觀。數(shù)量特別龐大的流星雨,每小時(shí)出現(xiàn)的流星可能超過1000顆。02太陽科學(xué)閱讀|流星雨 一年一度的英仙座流星雨是北半球每年最受關(guān)注的流星雨之一。英仙座流星雨是斯威夫特-塔特爾彗星的塵埃和碎屑進(jìn)入大氣層燃燒發(fā)光產(chǎn)生的奇觀。這顆彗星每130年繞太陽公轉(zhuǎn)一圈,每年的8月地球穿過這顆彗星的公轉(zhuǎn)軌道,由于流星雨看上去是從天空中一個(gè)點(diǎn)射出的,這個(gè)輻射點(diǎn)就在英仙座的γ星附近,因此被稱為英仙座流星雨。02太陽1.繪制彗星示意圖,并在圖中標(biāo)注彗核、彗發(fā)和彗尾。2.收集彗星的資料,查一查上一次哈雷彗星出現(xiàn)的時(shí)間,推算下一次哈雷彗星出現(xiàn)將是哪一年。實(shí)踐活動(dòng)彗核彗發(fā)彗尾哈雷彗星最近一次光臨地球的時(shí)間是1986年,哈雷彗星繞日公轉(zhuǎn)周期約為76年,所以下一次出現(xiàn)的時(shí)間應(yīng)在1986年+76年=2062年前后。練習(xí)吧牛刀小試【解析】太陽系的八大行星按照距太陽由近及遠(yuǎn)的順序依次為:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。地球在向木星推移的過程中,需要穿越的行星軌道是地球和木星之間的火星軌道,故選C?!镜湫屠}1】科幻片《流浪地球》震撼了廣大觀眾,影片中描述了太陽因某種原因即將毀滅,地球想借助木星的引力逃離太陽系。在地球向木星靠近的過程中,需要穿越的行星軌道是?(
)A.金星
B.水星
C.火星
D.土星C【典型例題2】2024年火星成為天文現(xiàn)象一大主角,可以觀測(cè)到火星合金星、火星合土星,以及火星合木星。行星合相指的是當(dāng)兩顆行星在天空中彼此靠近到角距離小于1°時(shí),觀測(cè)者可在一個(gè)望遠(yuǎn)鏡視野里同時(shí)看到它們。下列描述符合科學(xué)事實(shí)的是(
)A.金星能自行發(fā)光B.太陽在銀河系的中心C.行星繞太陽公轉(zhuǎn)方向相同D.與地球相鄰的行星是火星和木星C【解析】金星是行星,本身不發(fā)光,靠反射太陽光而發(fā)亮;太陽是太陽系的中心天體,是銀河系的
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