自然地理学 第二章 行星地球 第一节 地球的宇宙环境 一、从地球看宇宙 基本概念: 1、地球是一颗普通的行星。 2、宇宙间物质存在的形式是多种多样的,有的聚集 在一起形成凝聚态,如日月星辰;有的在广阔的 星际空间形成弥漫态,称为星际物质。 3、天体——宇宙中各种星体和星际物质的总称。肉 眼可见的天体有恒星、星云、行星、卫星、慧星、 流星等。 4、天体由近至远的顺序:恒星→银河系→总星系→ 无限的宇宙。 (一) 恒 星 1、定义 恒星是由炽热气体(等离子体)构成的,能自行发光发热 的球状或类球状天体。恒星的成分,氢约占70%,氦约占 28%,其余为碳、氮、氧、铁等元素。 2、恒星的距离 通常用来测量天体距离的单位有: (1)光年——光在真空中一年时间所走过的距离称为1光年。1 光年=94605×108(亿)Km=3×108m/s(光速)×365天/年 ×24小时/天×60分/小时×60秒/分。 (2)秒差距——恒星周年视差为l"时的恒星距离叫做1秒差距。 当星日连线和星地连线的最大张角为1"时,该星日距离长 度定义为1秒差距。 (3)天文单位——1天文单位即日地平均距离,约14960万km。 1光年=9.4605×1012km=63240天文单位 1秒差距=3.26光年=206265天文单位 什么是等离子体? 定义:即电离了的“气体”,它呈现出高度激发的不稳定态,其中包括离子 (具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。 固体 液体 气体 等离子体 冰 水 水汽 电离气体 00C 1000C 100000C 温度 恒星 π 太阳 地球 恒星周年视差与秒视差图示 3.恒星的亮度 亮度——在地球上,肉眼所见恒星的明暗程度 称为视亮度,简称亮度。亮度的等级用视星 等(m)来表示。 古代,人们将肉眼看到的最明亮的星叫一等星, 勉强可见的暗星叫六等星,它们之间亮度相 差100倍。 ? 黑洞——巨大质量高度集中在很小的体 积内,密度极大,引力大到任何物质无 法逃脱,辐射也被禁锢出不来的天体。 黑洞不发光,但可根据其强大的引力场, 推测它的存在。目前认为可能是黑洞的 天体是天鹅座X-1。 (二) 银 河 系 ? 1,银河和银河系 ? “银河”——在夏秋晴朗无月的夜晚,仰望星空,从东 北方向越过头顶再朝西南方向延伸,一条乳白色横跨天空 的光带。英文名称为-Milky way。 ? 银河与银河系有什么区别? ? “银河”是指我们在地球上看到的一条光带,是银河系在 天空上的投影,是肉眼所见到的部分银河系。 ? “银河系”是指太阳所在的整个星系,是比太阳系更高层 次的庞大天体系统,是由构成银河系的气体、尘埃、恒星、 星团以及星云所组成的密集区。 ? 2.银河系的结构、大小和形状 ? (1)银河系是一个包括约1500亿颗恒星和大量 星际物质组成的庞大星系级的天体系统。 ? (2)直径约10万光年,其恒星的分布是不均匀 的。中心区域恒星较密集,距中心愈远,恒星 愈稀疏。 ?。 银河系的结构(俯视) ? 3.银河系的运动 ? 银河系的自转——整个银河系绕中心轴 线不停地旋转,称为银河系的自转。 ? 银河系的自转运动——银河系所有的恒 星除各自运动外,都有围绕着银河系中 心的旋转运动,这种运动被称为银河系 的自转运动。整个银河系在宇宙空间的 运动,好像一个车轮子,自身不断旋转 的同时又不停地向前进。 (三)宇宙的起源—大爆炸宇宙学简介 ? 关于宇宙的起源有许多假说,其中最有影响的是 1948年由美国天体物理学家伽莫夫提出的大爆炸宇 宙学。 ? 大爆炸宇宙学的基本观点 ? 大爆炸宇宙学认为,宇宙早期是一个超高密、超高 温的“宇宙蛋”。宇宙蛋在某种物理条件下,发生 迅猛的大爆炸,于是便开始不断膨胀起来,结果物 质也随着时空膨胀而从密到稀、从热到冷地演化着, 在演化过程中逐渐形成各种恒星体系。 二、地球所属的太阳系 1、太阳系——由中心天体太阳及其巨大引力作用下,环绕 太阳运行的行星、卫星、小行星、慧星、流星体和行星际 物质所组成的天体系统。 ? 2、行星——在椭圆轨道上绕太阳运行的、 近似球状的天体。在太阳周围分布着八 大行星,它们距太阳由近及远的顺序: ? 水星→金星→地球→火星→木星→土星 →天王星→海王星。 水星 (Mercury) 水星是距太阳 最近的行星,在 太阳系中为第八 大行星。 直径:4,880 km 质量: 3.30×1023 kg 至今未发现水 星有卫星。 金星(Venus)和金星上的火山 离太阳第二远的行星,它的平均半径为6,052公里,质量是地球 质量的0.815倍,公转周期为224.7天。金星没有卫星。 地球 (Earth) 火星(Mars) 火星为距太 阳第四远,也 是太阳系中第 七大行星。 火星有两个 小型的近地面 卫星。 火星风暴 2000年8月,美 国的火星探测器观 测到了火星上的大 风暴,风暴始于15 日,26日加剧并急 速扩展,已覆盖了 超过半个火星表面。 预计它还会继续扩 展,直到造成一次 全球性风暴。图为 该风暴在火星上的 位置。 火星古洪水 勇气号彩照(2004) 2004年1月23日 “火星快车”探测器发现火星南极存在冰冻水 2004年1月14日 “勇气”号传回照片:奇特的火星地貌让科学家大吃一惊 2004年1月24日“机遇”又发回火星照片显示火星土壤含赤铁矿 木星(Jupiter) 木星是太阳系中最大的行星。 中国古代把它叫做“岁星”, 用它来纪年,因为已经知道它 的公转周期近于12年。西方则 称木星为“朱庇特(Jupiter)”, 即罗马神话中的主神。相当于 希腊神话中的王者---天神宙斯。 木星直径约为14.3万千米, 是地球直径的11.25倍,体积为 地球的1316倍,而质量为 所 有其他行星的2.5倍。木星的平 均密度相当低,仅1.33克/立方 厘米。其绕太阳公转一周约12 年,而自转一周仅要近10小时。 木星没有固体外壳,它是一 颗由液态氢组成的液态星球。 土星 (Saturn) 土星直径119300 公里,是太阳系第 二大行星。它与木 星十分相像,表面 也是液态氢和氦的 海洋,上方同样覆 盖着厚厚的云层。 土星有18颗经正 式确认和命名的卫 星,此外有12颗卫 星未经最终确认。 天王星 (Uranus) 天王星是太阳系中离 太阳第七远行星,从 直径来看,是太阳系 中第三大行星。 直径:51,118 千米(赤 道) 质量:8.683×1025 千 克 天王星有15颗已命名 的卫星,以及2颗已发 现但暂未命名的卫星。 海王星(Neptune) 海王星是人们计算出 来的行星。天王星发现 后,人们发现它的预报 位置和实际总不相符, 1845年亚当斯和勒威 耶分别计算除了天王星 外还有一颗行星,并计 算出了轨道和质量。 1846年9月,终于在预 报位置“捉住”了它。 海王星赤道半径为 24750千米,是地球赤 道半径的3.9倍。海王 星质量为地球质量的 17.22倍。海王星绕太 阳公转一周需要164.8 年。 海王星有8颗卫星。 ? 八大行星绕轴自转的同时,在各自轨道上绕日公 转。 ? 3、卫星——围绕行星运动的天体。 ? (1)八大行星除水星和金星外,都带有卫星。 ? (2)行星和卫星都不发可见光。 ? (3)一般质量大的行星比质量小的行星拥有较多 的卫星。 ? (4)大的卫星近球形,小的卫星呈现不规则状。 ? (5)除天然卫星外,地球周围还绕转着许多人造 卫星。 ? (6)另外,还有不少空间探测器和宇宙飞船在太 阳系中遂游着。