(共53张PPT)
地球的宇宙环境
The
cosmic
environment
of
the
earth
第一章第一节
宇宙中的地球
新课标湘教版
2
019
2
地球的宇宙环境
4
茫茫宇宙，渺无边际。亿万星辰，交相辉映。地球在宇宙中处于何等地位?地球的宇宙环境究竟如何?地球是一个什么样的星球？
5
1.了解宇宙的概念。
2.掌握天体及其基本类型以及天体系统的层次。
3.学会分析地球上存在生命的原因，理解地球是太阳系中既普通又特殊的行星。
目录
CONTENTS
01
人类对宇宙的认识
02
多层次的天体系统
03
特殊行星—地球
THE
BLUE
PLANET
/
01
人类对宇宙的认识
8
一、人类对宇宙的认识
宇宙是什么？
宇宙是时间和空间的组合，宇宙在空间上是无边无际的，在时间上是无始无终的。简而言之宇宙是无限的。
我们把人类目前已经观测到的有限宇宙叫作可见宇宙或已知宇宙（137亿光年）。
9
光年是天文学中的距离单位，即光在“真空”中一年所传播的距离。在真空中，光速约3×105千米/秒，所以1光年约等于9.4608×1012千米
计算并回答：
①计算可见宇宙的半径约为多少千米？
可见宇宙的半径=94608亿千米×140亿≈1.32×1023千米
②面对上题的数字，你有什么感慨？
宇宙的范围是极其宽广的，可以说是无边无际的。宇宙中的奥秘无穷，有待于我们进一步地探索。
/
02
地球在宇宙中的位置
The
position
of
the
earth
in
the
universe
天体物质形式
Material
form
of
celestial
body
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
壹
由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，主要物质是氢
图为通过天文望远镜拍摄的猎户座星云
01
…
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…
宇宙星云?墨西哥草帽星系104
Cosmic
nebula,
straw
hat
galaxy,
Messier
104
-01-
因星系中央隆起明亮的核与核附近像草帽的帽檐般向四周辐射散开的宇宙灰尘，又称墨西哥草帽星系
距离地球2930万光年的Sa-Sb型之旋涡星系，梅西耶编号M104，NGC
4594
-02-
环状星云（Planetary
nebulae），也被称之为“Messier
57”
因此类星云中心有颗高温星，外围环绕着一圈云状物质，就好像行星绕着太阳似的而得名，也有因其形状像一个光环，所以又称为环状星云
宇宙星云?环状星云梅西耶57
Cosmic
nebula,
Ring
Nebula,
Messier
57
-03-
天龙座的一个行星状星云，因为形状长得像猫的眼睛而得名
哈勃太空望远镜显示，猫眼星云拥有绳结、喷柱、弧形等各种形状的结构。于1786年发现，是已知的结构最复杂的星云之一
宇宙星云?猫眼星云NGC
6543
Cosmic
nebula
·
cat's
Eye
Nebula
NGC
6543
宇宙星云?行星状蝴蝶星云
M2-9
Cosmic
nebula,
planetary
Butterfly
Nebula
m2-9
-04-
蝴蝶星云
M2-9也叫巴比龙星云
蛇夫座美丽的行星状星云。大小约是150光年，位于我们的邻居星系大麦哲伦星云，距地球大约17万光年
宇宙星云?马头状星云
Barnard
33
Cosmic
nebula,
Horsehead
Nebula,
Barnard
33
-05-
马头状星云
Barnard
33
IC
434是暗星云，黑暗的尘埃和旋转的气体构成的构成马的头部
它位于猎户座ζ星的左下处，距离地球大约1500光年
“至和元年五月己酉，客星晨出天关之东南可数寸（嘉祐元年三月乃没）”
——《续资治通鉴长编》
1054年7月4日，产生蟹状星云的一次超新星爆发，这次客星的出现被中国宋朝的天文学家详细记录
蟹状星云
Crab
Nebula
由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体
图为太阳，它是离地球最近的恒星
02
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…
太阳
天狼星
…
…
…
…
UY
Scuti
盾牌座
UY
盾牌座UY是一颗位于盾牌座的红超巨星
是现今人类已知体积最大的恒星，半径约为
7.94
AU，略小于土星轨道半径，居人类观测到的恒星体积榜首
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
图为在外太空拍摄的环绕太阳运行的土星
03
…
…
…
…
…
…
…
…
Asteroid
belt
小行星带
小行星带是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域，98.5%的小行星都在此发现，约2.17-3.64天文单位内，聚集了约50万颗以上的小行星
环绕行星运转的天体，卫星的大小差别很大
图为木星的卫星一木卫二，它是已发现的距离木星第二近的卫星
04
…
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…
…
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
图示为英仙座流星雨
05
…
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…
…
彗星又称扫把星，是进入太阳系内
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
彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华
06
…
…
…
…
Comet
trajectories
水星
太阳
地球
金星
3.03
3.10
3.18
3.23
3.28
4.02
4.12
黑洞是现代广义相对论中的一种天体
引力极其强大，是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体
图为北京时间2019年4月10日人类首张合成黑洞照片
07
…
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…
…
Kagantuya
卡冈图雅黑洞来自于《星际穿越》这部电影中，主人公从中跳入卡冈图雅黑洞，进入了五维文明构建的超立方体（三维）中；质量达到了太阳的1亿倍
由人工研制并用运载火箭或航天飞机发射到宇宙空间的飞行体
运行规律与自然天体相同或基本相同；包括宇宙飞行器和空间垃圾等
08
…
…
…
…
天体系统
sphere
systems
贰
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
天体系统有不同的级别；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
地月系
E-Moon
system
E01
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
它是地球唯一的天然卫星，月地距离约为38.4万千米
…
…
…
…
太阳系
Solar
system
E02
太阳系由太阳、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%
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
地球是距离太阳较近的一颗行星，日地距离约为1.5亿千米
…
…
…
…
99.86%
银河系
Galactic
System
E03
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①
太阳与银河系中心的距离约2.6万光年
…
…
…
…
①光年是计量天体间距离的单位。1
光年即光在一年中传播的距离，
约为94605亿千米
由于身在其中，我们在地球上无法看到银河系的全貌
在没有月光且未受城市灯光干扰的晴朗夜晚，常能看到银河呈一条乳白色的朦胧光带横跨天际
图为夏季在金山岭长城观测到的银河
The
Milky
Way
seen
on
earth
可观测宇宙
Observable
universe
E04
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
…
…
…
…
注：图示为人类可观测宇宙辐射全景
开展简单的天文现象观测活动
Simple
astronomical
observation
activities
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
图：确定月亮在天空中的位置
…
…
…
…
确定月亮位置的方法
How
to
determine
the
position
of
the
moon
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
活动
观测并记录月亮的位置和形状
How
to
determine
the
position
of
the
moon
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(表1.1
)
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
活动
表1.1
月相观测记录表
观察时刻____________
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
观测并记录月亮的位置和形状
How
to
determine
the
position
of
the
moon
活动
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
图:月相观测描绘示例(
2016年)
/
03
行星地球
Planet
Earth
太阳系及其地球存在生命的原因：
水星
金星
地球
火星
木星
天王星
土星
海王星
太阳系?八大行星体积位置
The
size
and
position
of
eight
planets
in
the
solar
system
太阳系八大行星
Material
form
of
celestial
body
壹
在太阳系的八颗行星中
水星、金星、地球、火星更靠近太阳，有固体表面，体积较小，称为类地行星
木星、土星、天王星和海王星远离太阳，主要由气体构成，其中木星、土星因体积巨大，称为巨行星
天王星、海王星因与太阳相距很远，称为远日行星
水星
金星
地球
火星
木星
天王星
土星
海王星
类地行星
巨行星
远日行星
太阳系?八大行星分类体系
Classification
system
of
eight
planets
in
solar
system
01
02
太阳系?八大行星运动规律
Laws
of
motion
of
the
eight
planets
in
the
solar
system
八颗行星都围绕太阳公转
而且公转方向具有同向性，公转轨道面具有共面性，公转轨道形状具有近圆性
地球普通性与特殊性
The
generality
and
particularity
of
the
earth
贰
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
特殊性：然而，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
E01
地球存在生命的条件
Conditions
for
life
on
earth
宇宙环境
安全的宇宙环境——大小行星各行其道，互不干扰
A
稳定光照
稳定的太阳光照——太阳处于中年时期，状态稳定
B
适宜温度
适宜的温度——日地距离适中，公转自转周期适中
C
大气条件
适合生物生存的大气——地球自身的体积、质量适中
D
宇宙环境
安全的宇宙环境，大小行星各行其道，互不干扰
稳定光照
稳定的太阳光照——太阳处于中年时期，状态稳定
适宜温度
适宜的温度——日地距离适中，公转自转周期适中
大气条件
适合生物生存的大气——地球自身的体积、质量适中
E01
地球存在生命的条件
Conditions
for
life
on
earth
