知识讲解 高中地理必修一 宇宙中的地球及地球的圈层结构（含答案）

1.1 宇宙中的地球及地球的圈层结构
考点解读
地球所处的宇宙环境。地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星。
地球的圈层结构及各圈层的主要特点。
知识清单
1.地球在宇宙中的位置
2.太阳系中的一颗普通行星
八大行星：
3.存在生命的行星
4.地球的内部圈层
5.地球的外部圈层
参考答案
1．时间空间物质运动 天体吸引 绕转 总星 银河 太阳系 地月系 月球
2．①水星 ②木星 ③土星 ④天王星 ⑤海王星 体积 大小 质量 大小 共面 近圆 同向
3．温度 宇宙环境 温度 大气 水
4．震动 波 较快 固 液 气 较慢 固 33 增加 2900 降 消失 莫霍界面 古登堡界面 岩浆 地心
5．气体 悬浮物 氮 氧 连续 不规则 生物 生存环境 大气圈 水圈 岩石圈 相互渗透
要点精析
要点一：人类认识的宇宙
【高清课堂：宇宙中的地球和地球的圈层结构】07:58~18:32
天体种类 星云 主要物质形态和基本天体
恒星
行星
卫星
彗星
流星
星际物质
（1）宇宙的物质性 ——多样的天体是宇宙物质的存在形式
（2）宇宙的运动性 ——有层次相互吸引和绕转的天体系统
天体系统的层次
河外星系
其他恒星系 总星系■
其他行星系 银 河 系
月 球 地 月 系 太 阳 系
地 球 地球为中心 太阳为中心
注意：天体系统之间的嵌套和并列关系。
【典型例题】
例题1 【高清课堂：宇宙中的地球和地球的圈层结构】29:44~30:10
下列属于天体的是 （ ）
A. 人类的家园——地球 B. 河外星系
C. 天空中飘动的云 D. 总星系
解析：考查天体的概念，天体是宇宙间的物质存在形式，天体之间相互吸引相互绕转构成天体系统，河外星系和总星系是天体系统，天空中的云不是宇宙间的物质。
答案：A
例题2 读“天体系统示意图”（如下图），回答下列问题。
（1）图中天体形成天体系统的原因是________、________。
（2）图中天体系统共有________级，其中比太阳所在天体系统高一级的天体系统是________。
（3）哈雷彗星所属天体系统是________图。
解析：根据天体系统的层次，结合图可知，①是总星系，②是银河系，③是太阳系，④是地月系，然后根据题目的要求可得到答案。
答案：（1）相互吸引 相互绕转 （2）四 银河系（或河外星系） （3）③
要点二：八大行星分类及主要特征比较
类型 行星 运动特征 物理特征
公转方向 公转轨道 公转轨道面 体积质量
类地行星 水星 自西向东（同向性） 偏心率小（近圆性） 倾角小（共面性） 小
金性
地球
火星
巨行星 木星 大
土星
远日行星 天王星 较大
海王星
【典型例题】
（2015 北京东城高一期末）读“天体系统层次示意图”，完成问题。
甲是一颗特殊的行星，主要体现在它（ ）
A. 是太阳系中体积最大的行星 B. 是八大行星中质量最小的行星
C. 既有自转运动又有公转运动 D. 是太阳系中唯一存在生命的行星
解析：甲是地球，太阳系中体积最大的行星是木星，八大行星中质量最小的行星是水星，八大行星都有自转也都有公转，D答案是正确的。
答案：D
要点三：八大行星的运动特征
八大行星的运动特征——同向性、共面性和近圆性。
同向性：各大行星公转方向相同，在北天极俯视均为逆时针方向。
共面性：各大行星公转轨道的倾角（各大行星公转的轨道平面与黄道平面之间的夹角）很小。
近圆性：各大行星公转轨道形状接近圆形。
【典型例题】
读“太阳系模式图”（如下图），完成下列问题。
（1）在图中地球的轨道上标出绕日公转的方向，用斜线在图中标出小行星带的位置。
（2）写出数字所代表的八大行星的名称。
（3）太阳系八大行星绕日公转具有________、________、________的特征。
解析： 第一步，在图上按距日远近确定八大行星名称；第二步，根据八大行星绕日公转的同向性特征可标出地球绕日公转的方向；第三步，在第一步的基础上可确定火星轨道和木星轨道，进而标绘小行星带的位置；第四步，除第二步所说的同向性外，还有共面性和近圆性的特征。
答案： （1）（画图略） 地球公转方向为逆时针方向，小行星带位于火星轨道和木星轨道之间，即图中的4、5之间。
（2）水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
（3）同向性 共面性 近圆性
拓展
（1）八大行星记忆口诀：水金地、火木土、天海星，由近及远绕日行。
（2）小行星带记忆方法：火（星）烧木（星）头灰烬多。
要点四：地球上存在生命物质的主要条件
【高清课堂：宇宙中的地球和地球的圈层结构】23:56~26:58
地球是太阳系中唯一具有高级生命的特殊星球
你认为地球上哪些条件是生命生存所必需的？
地球在太阳系中的位置有何特点？地球的质量体积有何特点？这为地球上生命的诞生提供了什么前提条件？
（1）若日地距离太近或太远，会怎样
（2）若地球自转周期过长或过短，会怎样
（3）若地球的体积、质量太大或太小，会怎样
（4）若八大行星的运行轨道不具有共面性、近圆性、同向性特征，会怎样？
（5）若太阳已处于老年期，会怎样？
生命存在的条件：
①稳定的太阳光照；
②互不干扰的空间运行轨道；
③日地距离适中，地球自转周期不太长，气温适宜；
④地球内部放射性元素衰变及火山活动促使地球表面液态水不断增多；
⑤地球的体积质量适中，吸引大气层。
地球自身条件图解：
【典型例题】
例题1 如下图所示，月球围绕地球公转，地球围绕太阳公转，太阳系是我们的家园，我们的地球处在一个得天独厚的空间位置上。据此完成以下试题。
（1） 这里的“得天独厚的位置”是指
A.日地距离适中 B.地球自转周期适中
C.地球质量、体积适中 D.大气层的存在
（2） 地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星。其特殊性表现在
A.适合生物生存和繁衍B.绕日公转与自转方向都是自西向东
C.表面存在大气层 D.八大行星中.体积和质量最大
解析：图示天体系统有太阳系和地月系，地球在太阳系中的位置适中，不远不近，从而使得地球上的温度适宜，所以得天独厚指的就是日地距离的适中，地球的特殊性在于有生命存在。
答案：（1） A （2） A
【高清课堂：宇宙中的地球和地球的圈层结构】31:19~31:39
例题2 与地球上存在生命无关的因素是 （ ）
A. 地球的体积和质量适中
B. 地球自西向东绕日公转
C. 日地距离适中，地球表面温度适宜
D. 地球附近大小行星各行其道，互不干扰
解析：考查地球上存在生命的原因，主要有：地球的体积和质量适中，有适宜的大气层；日地距离适中，地球表面温度适宜；有液态水的存在；大小行星各行其道，互不干扰，宇宙环境安全；太阳光照稳定。
答案：B
要点五：地球的内部圈层
1.地球内部圈层的划分主要依据地震波在地球内部传播速度的变化，地震波的分类和特征如下：
项目 地震波
概念 地震的能量以波的方式向四周传播
性质 能量波 地球内能以波的形式向四周传播
弹性波 以波的形式传播的岩石弹性震动
分类 横波（S波） 波动方向与传播方向垂直
纵波（P波） 波动方向与传播方向一致
传播 特性 纵波传播速度快，可在三态中传播；横波传播速度慢，且只能通过固态传播
共性 都能发生反射和折射现象
意义 ①研究地球内部圈层的结构和状态，划分内部圈层②研究地震的能量和划分
2.地球内部圈层结构比较
地球内部圈层构造 不连续面（圈层界线） 深度（千米） 地震波的速度变化 各圈层的主要特点
地壳 莫霍界面古登堡界面 172900 纵波和横波速度加快纵波速度突然减慢，横波消失 由岩石组成，厚度不均
地幔 上地幔 上部由岩石组成，密度较大，有软流层
下地幔
地核 外核 外核可能是液态，内核可能是固态
不连续面：从地球内部地震波曲线图上，可以看出地震波在一定深度发生突然变化。这种波速发生突然变化的面叫做不连续面。
　　主要的不连续面及其分布
　　地球内部有两个明显的不连续面，即莫霍界面和古登堡界面（如下图和表所示）。
地壳厚度与结构特点
（1）地壳的厚度是不均的，最厚处有60～70千米，最薄处只有几千米。
（2）陆壳有硅铝层和硅镁层，而洋壳大多只有硅镁层，所以硅铝层是不连续分布的。
地壳和岩石圈的区别与联系
厚度 范围 联系
地壳 平均17千米 地表至莫霍界面 岩石圈不仅包含地壳而且还包含上地幔顶部（软流层以上部分）
岩石圈 70～100千米 地表至软流层
【典型例题】
例题1 【高清课堂：宇宙中的地球和地球的圈层结构】49:56~50:50
（2015 济南一中高一期末）下图为地球圈层结构示意图，读图完成下列问题。
（1）关于图中各圈层的叙述，正确的是 （ ）
A．地球外部圈层由A、B、C三部分组成，其中A为生物圈
B．地球内部圈层由E、F、G三部分组成
C．C圈的主体是陆地上的冰川
D．在地球表面附近，地球的各个圈层相互渗透、相互影响
（2）有关岩石圈的说法，正确的是（ ）
A．岩石圈是由岩石组成的，属于地壳的一部分
B．岩石圈位于上地幔的上部，软流层以下
C．岩石圈包括地壳和上地幔的全部
D．岩石圈包括地壳和上地幔顶部，处于软流层以上
解析：第（1）题，地球外部A为大气圈，地球内部包含地壳D，水圈的主体是海洋水，只有D选项正确；第（2）题，注意地壳和岩石圈的划分区别，岩石圈包含地壳和上地幔的顶部，在软流层以上，所以D选项正确。
答案：（1）D （2）D
例题2 读“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分构造图”，回答下列问题。
（1）图中A、B表示地震波，其中A表示_________波。B表示_________波，其判断依据是_________。
（2）图中C～H分别表示地球内部构造，D表示_________面，其判断依据是_________；该面以上C表示_________，该面以下E代表_________。
（3）图中F处，地震波A完全_________。地震波B的速度_________并继续往深处传播。这说明F面以上的E物质状态为_________态，以下的G物质状态为_________态，F面是_________面。
（4）C层主要由_______组成，G层叫_______，H层叫_______。地球的岩石圈是指_______和_______。
解析：解答本题的关键是读图。该图分左右两部分，左上图是地震波由地表向地心传播过程中波的传播速度随深度的变化情况（注意左侧的深度尺），上方横坐标表示地震波的传播速度，图内两条曲线分别表示横波和纵波。地震波在通过同一介质时，波速慢者为横波，快者为纵波。同时也可根据两种地震波传播过程中速度的变化情况，相互补充，相互印证，推断出地球内部不同深度物质、状态的变化。
右上图是地球内部根据左上图作出的判断结果。例如。根据地震波在距离地表平均33千米处波速突然增大，可确定D面为莫霍界面。又根据2900千米处，纵波波速锐减，横波完全消失，可确定F面为古登堡界面。F面以下横波不能通过。说明F面以下的物质非固态。再根据纵波通过F面以下时的波速（纵波波速与通过介质的密度成正比），说明F面以下地球内部圈层的深度及特征。通过比较表明下面的物质非气态。那么。既然非固态，又非气态，就只能是液态（实际是在高温高压条件下的熔融态）。
答案： （1）横 纵 A波波速慢，B波波速快
（2）莫霍界 横波和纵波在此处波速突然加快 地壳 地幔
（3）消失 突然变小 固 液 古登堡界
（4）各类岩石 外核 内核 地壳 上地幔顶部（软流层以上部分）
要点六：地球的外部圈层
1.外部圈层的组成及相互关系
地球的外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈等，其中生物圈占有大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部。
各个圈层之间相互联系，相互制约，形成人类赖以生存和发展的自然环境。
2.地球的外部圈层比较表
外部圈层 概念 组成 其他
大气圈 由气体和悬浮物组成的包围地球的复杂系统 气体和悬浮物，主要成分是氮和氧 是地球自然环境的重要组成部分
水圈 地球表层水体构成的连续但不规则的圈层 地表水、地下水、大气水、生物水等 水圈的水处于不间断的循环运动之中
生物圈 地球表层生物及其生存环境的总称 生物及其生存环境 生物圈与大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响
地球的圈层结构图解
【典型例题】
下列有关地球外部圈层的说法，正确的是（ ）。
A．大气圈是由大气组成的简单的系统
B．水圈是一个连续但不规则的圈层
C．生物圈包括大气圈的全部、水圈的全部
D．地球的外部圈层之间关系密切，但和地球的内部圈层没有关系
解析：此题考查了有关地球外部圈层的知识。大气圈是由气体和悬浮物组成的复杂系统；水圈是一个连续但不规则的圈层；生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称，它包括大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部；地球的外部圈层之间相互联系、相互制约，形成人类赖以生存的自然环境，并且和岩石圈的关系也较密切。
答案：B
注意： 生物圈的核心范围
（1）地面以上100米（即大气圈距下垫面100米厚）。
（2）水面以下200米。
这个范围内太阳辐射最容易将无机物合成有机物，为各级动物消费提供食物。
思维拓展
下图示意离太阳最近的五颗行星围绕太阳公转的轨道。据此完成下列要求。
在图中绘出金星作为“启明星”时与地球的相对位置，并用文字标注“金星”和“地球”。
解析：图中地球公转和自转的方向均为逆时针方向，地球正对（面向）太阳的右侧为清晨。当金星被称为“启明星”时，它应该位于地球的右侧。
答案：自内向外，第二条轨道为金星轨道，第三条轨道为地球轨道。说明：地球和金星可以画在轨道的不同位置，但相对位置如下图所示。
【课外拓展】
探究建立月球基地
月球资料
月球是地球唯一的天然卫星，是距离我们最近的天体，它与地球的平均距离约为384401千米。它的平均直径约为3476千米，比地球直径的1/4 稍大些。月球的表面积有3800万千米，还不如我们亚洲的面积大。月球的质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。
月球上面也有高山、深谷和平地。我们肉眼看到的月球正面明亮部分，是山脉和高原，其最高峰高达9000米，它们主要由浅色斜长岩组成，反射阳光较多；看到的暗色区域是月球上的平地，也叫月海，它是由暗色玄武岩组成，反射阳光较少。
用望远镜观察月球，会发现月球分布着许多环形山，也叫月坑，如同一个个体育场，它们是宇宙物体冲击月面和火山活动的产物。
月球上没有空气没有水，月球只有微不足道稀薄的大气。这些大气的来源之一可能是月球土壤的排气作用所进行的气体释放，例如月球表面的氡气原先就是深藏于月球内部的。有时，太阳风也会被月球的引力掳获，成为气体的另一重要来源。
月球在离地球远去，离开地球的平均速度为每年5.8厘米。
月球上中心部分中午的温度高达120℃，夜里0℃以下。月食时，没有阳光照射，温度低达零下117℃。
月球的年龄约为45亿年。
月球并非圆球体，南北极半径比它的赤道半径短500米。
月球与地球距离：３８４４０１公里；绕地球一周所需的时间：２７天７小时４３分；两次满月之间的时间：２９天１２小时４３分亮度：是太阳亮度的１/４２５０００
在月壳上是一层表面呈尘埃状的岩石层，称为月壤，月壤并不是土壤。
未有定论的月球起源
目前有关月球起源的说法有三种，第一个假说是月球和地球一样，是在46亿年前由相同的宇宙尘云和气体凝聚而成的；第二个假说是月球系由地球抛离出去的，抛出点后来形成太平洋；第三个假说是月球为宇宙中个别形成的星体，行经地球附近时被地球重力场捕获，而环绕地球。原本多数科学家相信第一种说法，也有少数相信第二种说法，可是自从太空人登上月球，取回不少月球土壤，经化验分析知道月球成分和地球不同。地球是铁多硅少，月球是铁少硅多；地球钛矿很少，月球却很多， 因此证明月球不是地球分出去的。第二种说法站不住脚了。同样的原因，也使得第一个假说动摇了，因为，如果地球和月球是在46亿年前经过相同过程形成的，那么成分应该一样才对，为何差异会那么大呢？所以，科学家只好也放弃第一种说法。只剩第三种说法了，可是如果是其它地方飞来的星体，飞进太阳系后，太阳引力比地球引力大很多倍，照理讲月球应该受到太阳的引力而飞向太阳，不是受到球的引力而留在地球上空的。这三种「正统科学家」提出的假说，没有一项能解答所有疑问，也没有一项经得起严格的质问。事实上，时至今日，「月球来自何处」，仍是天文学未定之论。也因此任何人都可以提出自己月球起源的看法，不管多离奇，他人是不能用任何「小科学」的字眼来批评的。
人类登月探索
1.历程
第一件到达月球的人造物体是前苏联的无人登陆器月球2号。
美利坚合众国阿波罗11号的指令长尼尔·阿姆斯特朗是踏足月球的第一人，而尤金·塞尔南则是最后一个站立在月球上的人 .
在2004年2月，美利坚合众国总统乔治·沃克·布什提出于2020年前派人重新登月。欧洲航天局及中华人民共和国亦有计划发射探测器前往月球。
日本及印度亦不甘后人。
2.球体成分及可利用资源：
月壳由多种主要元素组成，包括：铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝 及氢。
月球有丰富的矿藏，据介绍，月球上稀有金属的储藏量比地球还多。
月球土壤中还含有丰富的氦3，利用氘和氦3进行的氦聚变可作为核电站的能源。
月球还蕴藏有丰富的铬、镍、钠、镁、硅、铜等金属矿产资源，将为人类社会的可持续发展出贡献。
月球圈层结构
月球表面有一层几米至数十米厚的月球土壤。整个月球可以认为由月球岩石圈(0～1000公里)、软流圈(1000～1600公里)和月球核(1600～1738公里)组成。月球岩石圈又可进一步分为四层，即月壳(0～60公里)、上月幔(60～300公里)、中月幔(300～800公里)和月震带(800～1000公里)
月球基地
月球基地是指人类在月球上建立的生活与工作区域。在月球上建立基地，主要有以下目的：更好地开展天文观测等科学活动；在月球上建立空间发电站供地球使用；开发月球各种矿物资源；为人类向更远的目标探索提供一个落脚点；为飞向更远的行星的飞船提供建造材料甚至提供推进剂；为更远的将来人类向月球移民打前站。向月球发射一艘宇宙飞船，代价已经十分高昂，建造月球基地将花费更大的成本。因此，到目前为止，月球基地还处在一般性探讨阶段。
月球基地的构想
人类要在月球表面正常生活居住，首先离不开必不可少的淡水和氧气，而月球上既没有水又没有空气。这怎么办呢？
其次，人类要在月球自给自足系统中生活，还必须保证食物供应。食物从哪里来呢？
第三是月球基地的能源供应。
1.建立月球基地需要满足哪些条件
基地首先要有能源，制造空气、水，维持温度恒定，植物生长都需要能源，没有能源的话一切人类活动都无法进行。月球上有充足的太阳能可以使用，另外，在月球土壤中有一种叫氦3的物质，是非常优质的核燃料。人类生存需要空气，月球土壤中含有一定的氧化物，分解后可用于制造氧气，但遗憾的是月球上没有原料去制造氮气，目前科学界的两种解决办法是：①用氦气代替氮气，月球上有丰富的氦元素，这种方法对人体有一定的危害；②从地球运输，这种方法技术上没问题，但成本极高。水的话，最近的探测器结果表明，月球有极少数地方有冰存在，加热可形成水；另一种方法是利用月球上丰富的氢、氧元素合成水，这种方法成本十分高。月球土壤和岩石中有大量植物所需的矿物质元素，利用现有的无土栽培技术，在上述条件满足的情况下可以实现植物生长。月球基地应具有生产、生活、科研的功能，应在最大程度上实现自给自足，但建设基地初期需要的建设材料必需从地球上带（因为月球上没有），月球上没有地震，但小心，时不时会有陨石从天上掉下来砸坏屋顶的。
2.月球表面自然状况
月表无大气，只是在月球表面几十公分的空间范围内有一定数量的游离态氢、钠、镁等元素，使得这一空间的气压比一般的行星际空间的压力高3到4个数量级，达到0.0000001Pa（注：地球表面的气压是100000Pa）。同时，由于没有大气散射的影响，你可以在太阳当空的情况下欣赏美丽的星星，当然也不会遇到风雨云等天气了。月球赤道附近表面温度（注：是地表辐射热，不是气温，月表无大气）白天超过120摄氏度，晚上降到-180摄氏度，月球自传一周是680小时，大约相当于地球的28天，也就是说,在月球上，你可以最多在14天内一直见到太阳。月球表面没有液态水，至于有没有水冰，科学界还在探测研究，表面有几厘米厚的月球土壤，是由陨石撞击月球表面岩石而形成（和地球土壤形成原因不同），薄薄的土壤下面是十分坚硬的玄武岩无人类已知的生命形态。
3.月球上有哪些满足人类生存的基本条件
人类的生存需要一定压力的空气，干净的水、食物、能源（温度）等。月球上的现有条件（如问题2中所示）如果不经过人类科技的改造加工的话，没有一条能够满足人类生存的要求。
4.如果想在月球上生活,人类还需要创造哪些生存条件
如问题3中所说的，要想在月球生存，必须人工创造所有基本生存条件，如一定压力的空气、干净的水、食物、能源（温度）等。
5．人类为什么要建立月球基地
月球相对于其他星体离地球近。可以在月球上建立一个小生物圈，来维持人们的生活。现在在月球两极发现冰就是为人造生物圈的建立提供了可能。将来如有升空探测，或远距离的大型的宇宙船发射最好的地方就是月球。一般火箭为了拜托地球引力耗尽了所有的能量。而月球的引力比地球小的多，这样就可以发射更大，更重的飞船，来进行有人的升空探测。而相对于月球，火星远了很多，单程就要好几个月，而且要发射飞行器到火星，就必须等到火星与地球最近的时候（每两年有一次最近）才能发，受限制的因素太多，而且火星的引力比月球大，发射效率并不高。火星可以作为人类的第二家园，但作为理想的发射基地条件绝对没有月球好，月球是人类迈向宇宙的“跳板”。
宇宙：________和________的总和
天体：宇宙间________的存在形式，是不断________着的
宇宙与天体
地球
________
________
太阳
其他行星系
________
其他恒星系
________系
河外星系
天体系统层次：________系
天体系统：________间因相互________、相互________形成
天体系统及层次
距日远近
划分依据 ________
________
类地行星
分类 巨行星
远日行星
八大行星分类
________性
八大行星的公转特征 ________性
________性
日地距离适中——适宜的________
体积质量适中——适宜的________
内部物质运动——液态的________
自身条件
适宜的________条件
安全的________
外部条件
条件
概念：地震发生时，产生弹性________，并以________的形式向四周传播
纵波：传播速度________，可通过________体、________体、________体传播
横波：传播速度________，只能通过________体传播
分类
地震波
莫霍界面：地面下平均________km处。纵波、横波传播速度都明显________
古登堡界面：地下________km深处。纵波波速陡________，横波完全________
不连
续面
划分依据
概念：地面至莫霍界面之间的一层固体外壳，平均厚度约17 km
组成：主要是岩石
地壳
范围：介于________和________之间
厚度：2800多km，为固态
莫霍界面至900 km处
软流层介于80 km至400 km处，可能是________发源地
上地幔
下地幔：介于900 km至2900 km处
分层
地幔
范围：古登堡界面到________
厚度：3400多千米
分层
地核
外核：2900～5150 km
内核：5150 km以下
内部圈层
地球的内部圈层
概念：由________和________组成的包围地球的复杂系统
组成：主要成分是________和________
概念：地球表层水体构成的________但________的圈层
组成：地表水、地下水、大气水、生物水等
概念：地球表层________及其________的总称
范围：占有________的底部、________的全部和________的上部
大气圈
水 圈
生物圈
组成
关系：________、相互影响
地球的外部圈层