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1.1 地球的宇宙环境
第一章 宇宙中的地球
学习目标
课程标准:
1.1 运用资料,描述地球所处的宇宙环境,说明太阳对地球的影响。
学习目标:
记住天体的类型、特点,掌握天体的判断方法。
运用示意图,能够指出地球在不同层级天体系统中的位置。
结合资料,说出八大行星的名称、位置及其特征。
理解并掌握地球上存在生命的条件及原因。
情境导入
《三体》是刘慈欣创作的长篇科幻小说系列,由《三体》《三体2:黑暗森林》《三体3:死神永生》组成。作品讲述了地球人类文明和三体文明的信息交流、生死搏杀及两个文明在宇宙中的兴衰历程。2023年剧版《三体》的热播更是激起了人们关于是否存在外星生命的讨论。假如你发现了外星生命,你该如何与外星生命进行友好交流,介绍地球及其文明。
1、地球是什么,又位于宇宙哪里?
2、为什么说地球是一颗普通又特殊的行星?
一、地球在宇宙中的位置
晴朗夜空下,仰望星空,可以看到闪烁的恒星、轮廓模糊的星云,以及相对星空背景有明显位移的行星、还可以看到一闪即逝的流星体、拖着长尾的彗星
这些都是宇宙中物质存在的形式,它们连同通过天文望远镜或其他空间探测手段才能探测到的星际空间物质,统称为天体
1、天体的概念
晴朗夜空下,仰望星空,可以看到闪烁的恒星、轮廓模糊的星云,以及相对星空背景有明显位移的行星、还可以看到一闪即逝的流星体、拖着长尾的彗星
这些都是宇宙中物质存在的形式,它们连同通过天文望远镜或其他空间探测手段才能探测到的星际空间物质,统称为天体
2、天体的类型
蝴蝶星云 M2-9
由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体
最基本的天体之一
主要物质是氢
星云
猎户座星云
2、天体的类型
由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体
最基本的天体之一
太阳是离地球最近的恒星
恒星
2、天体的类型
在椭圆轨道上绕恒星运行的、近似球状的天体
行星的质量比恒星小,本身不发光,靠反射恒星的光而发亮
行星
金
星
水 星
地 球
火 星
木 星
土
星
天 王 星
海 王 星
2、天体的类型
卫星
环绕行星运转的天体
体积小,不能自己发光
月球是地球唯一的天然卫星
月球
2、天体的类型
彗星
是指进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体,呈云雾状
彗星分为彗核、彗发、彗尾三部分,彗核由冰物质构成,彗尾背向太阳
哈雷彗星绕日公转周期为76年
2、天体的类型
狮子座流星雨
英仙座流星雨
流星体
流星体是太阳系内成为颗粒状的碎片
流星体进入地球大气层后,在路径上发光并被看见的阶段则被称为流星
2、天体的类型
思考:流星体是天体,流星是不是天体?为什么?
气
流 星
陨星
非天体
天体
流星体
非天体
看物质形态:是否是宇宙间的物质,一些自然现象不是天体
看空间位置:是否在地 球大气 层之外
看运转轨道:是否在一定的轨道上独立运行
地表
判断依据
2、天体的类型
思考:在太空中的北斗卫星和天宫二号空间实验室是天体吗?
人造天体:主要包括太空中运行的人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、空间站等
北斗卫星
中国天宫空间站
2、天体的类型
天体类型
自然天体:星云、恒星、行星、彗星、卫星、流星体等
人造天体:太空中运行的人造卫星、航天器、空间站、空间垃圾等
判断依据
看物质形态:是否是宇宙间的物质,一些自然现象不是天体
看空间位置:是 否 在 地 球 大 气 层之外
看运转轨道:是否在一定的轨道上独立运行
3、天体系统
概念:宇宙中天体都在运动着,运动中的天体相互吸引、相互绕转,形成天体系统
地球所处的天体系统:按从低到高的级别,依次为地月系、太阳系、银河系和可观测宇宙
3、天体系统
地月系
地月系由地球和月球组成
地球是地月系的中心天体,月球围绕地球运动
月球是地球唯一的天然卫星,月地距离约为38.4万千米
开展简单的天文现象观测活动
天文观测是天文学家重要的日常工作之一,天文爱好者也可以直接用肉眼或者用望远镜等进行月相、日食、月食、流星雨等天文现象的观测;观测前需做好准备工作,观测时注意个人安全防护。
以月相观测为例;月相可用肉眼直接观测,观测前需准备指南针和观测记录表。
确定月亮位置的方法
选择视野开阔的地方,用指南针确定东、南、西、北方向;选择地面标志性建筑物,作为月亮水平方位的参照
月亮的高度角可用拳头进行估算;水平伸直一只手臂为0°基准面,握拳,其上叠放另一只手的拳头,一只拳头的高度角约为10°;保持手臂稳定不动,依次将下面的手抽出叠放在上面,直到视线、拳头和月亮三者重合,据此估算月亮的高度角
观测并记录月亮的位置和形状
傍晚日落后天空出现月牙的时候,在观测表上记下观测日期、月亮的位置和形状,并标注观测时刻(如下表 )
日期 观测项目 农历 公历 月亮水平方位 月亮高度角 月亮形状
接下来两周内,每天在同一时刻进行观测并记录
描绘观测期间同一时刻月亮在天空的位置和形状变化
总结观测结果
总结月亮位置的逐日变化
总结月亮形状的逐日变化
开展简单的天文现象观测活动
初一新月不可见
只缘深陷日地中
初七初八上弦月
半轮圆月朝西面
满月出在十五六
通宵达旦都可见
二十二三下弦月
月面朝东下半夜
月相变化歌
3、天体系统
由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、行星际物质等构成
太阳是太阳系的中心天体,质量占整个太阳系质量的99.86%
太阳以其强大的引力,约束其他天体按照一定的轨道绕着它运转
日地距离约为1.5亿千米(一个日地距离=一个天文单位)
太阳系
3、天体系统
银河系
银河系是由太阳和众多恒星组成的庞大恒星系统
在银河系中,有1 000亿颗以上的恒星;银河系的直径约10万光年
太阳与银河系中心的距离约2.6万光年
3、天体系统
可观测宇宙
目前,在银河系外,天文学家观测到许许多多同银河系类似的星系,统称它们为河外星系
银河系和现阶段所能观测到的河外星系,统称为可观测宇宙
可观测宇宙
银河系
太阳系
地月系
其他行星系
其他恒星系
河外星系
等级由高到低
3、天体系统
巩固训练
“太阳大,地球小,太阳带着地球跑;地球大,月球小,地球带着月球跑。”根据该童谣,完成下列问题。
1、这首童谣涉及的天体,按先后顺序排列是( )
A.卫星—行星—恒星 B .恒星—行星—卫星
C.恒星—行星—小行星 D.恒星—行星—流星体
2、这首童谣中涉及的天体系统共有( )
A.1级 B.2级 C.3级 D.4级
3、这首童谣出现的天体属于( )
①太阳系 ②地月系 ③银河系 ④河外星系 ⑤可观测宇宙
A.①③⑤ B.①②③④⑤ C.①②④⑤ D.①③④⑤
B
B
A
二、行星地球
1、地球的普通性
结构特征
类地行星:水星、金星、地球、火星距离太阳近,表面温度高;质量、体积小,平均密度大
巨行星:木星、土星距离太阳较远,表面温度较低;质量、体积大(木星最大),平均密较小;卫星数目多(木星最多);有光环
远日行星:天王星、海王星距离太阳远,表面温度低;质量、体积大,平均密度较小;有卫星和光环
1、地球的普通性
运动特征
八大行星都围绕日公转,而且公转方向具有同向性(自西向东)
1、地球的普通性
运动特征
八大行星都围绕日公转,而且公转方向具有同向性(自西向东)
八大行星绕日公转轨道面具有共面性
八大行星绕日公转轨道形状具有近圆性
行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
轨道倾角 7° 3.4° 0° 1.9° 1.3° 2.5° 0.8° 1.8°
偏心率 0.206 0.007 0.017 0.093 0.048 0.055 0.051 0.006
表1.2 行星轨道倾角与偏心率
1、地球的普通性
无论是从距日远近、自身的体积,还是从公转方式来看,地球都只是太阳系中一颗普通的行星
地球又是太阳系中一颗特殊的行星; 根据人类目前所掌握的宇宙信息,地球是八颗行星中唯一存在高级智慧生命的星球
地球上具有适宜高级智慧生命生存和繁衍的温度、水、大气等条件
这与地球在太阳系中的位置、自身的体积和质量有关,也与地球有一个安全的宇宙环境有关
2、地球的特殊性
外部条件
安全的宇宙环境:行星和小行星等各行其道,互不干扰
2、地球的特殊性
外部条件
安全的宇宙环境:行星和小行星等各行其道,互不干扰
稳定的光照:太阳正值壮年期,光照条件较为稳定
2、地球的特殊性
自身条件
适宜的温度:日地距离适中、地球自转和公转周期适当
2、地球的特殊性
自身条件
适宜的温度:日地距离适中、地球自转和公转周期适当
适合生物生存的大气:日地距离适中、地球自转和公转周期适当
2、地球的特殊性
自身条件
适宜的温度:日地距离适中、地球自转和公转周期适当
适合生物生存的大气:日地距离适中、地球自转和公转周期适当
有液态水:自身演化、温度
地球是人类在宇宙中唯一的家园。随着人类对宇宙探索的深入,航天活动日益频繁,留在太空中的垃圾越来越多;地球的宇宙环境亟待保护,这是全人类共同的责任
巩固训练
德国科学家最新研究发现,太阳系附近有三颗“超级地球”有可能存在外星生命。这三颗行星围绕天蝎座的一颗恒星运行,距离地球仅22光年。
4.“超级地球”应属于( )
A.地月系 B.太阳系 C.银河系 D.河外星系
5.有适合生物呼吸的大气是生命存在的重要条件之一。“超级地球”上存在大气的原因是因为它具有( )
A.适中的质量与体积 B.适中的昼夜更替周期 C.与恒星的距离适中 D.适中的自转周期
6.液态水的存在是地球生命起源和发展的重要条件之一,下列叙述中与地球“液态水存在”有密切关系的是( )
①地球上昼夜更替的周期较适中 ②地球的质量和体积适中
③地球处于一种比较安全的宇宙环境之中 ④地球与太阳的距离比较适中
A.①④ B.①② C.②③ D.②④
C
A
A