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1、第四节 太阳和太阳系,太阳,太阳系,一、太 阳,太阳的距离、大小和质量,日地平均距离：1.496 108km （即天文单位）,大小：半径约700 000km（为地球半径的109倍）,表面积：地球表面积的12 000倍 体积：地球体积的1 300 000倍 质量：1.9891030kg（约为地球质量的33万倍）,太阳的热能、温度和热源,太阳热能,太阳常数：8.16J/(cm2min)； 平均距离，太阳直射，大气界外； 太阳辐射总量：3.826 1026J/s； 地球所得：1.74 1017J/s（占22亿分之一）。,太阳温度,根据太阳辐射热量推算的温度称有效温度； 根据太阳辐射光谱测定的温度称辐
2、射温度； 太阳光球温度：5 770K ； 太阳中心温度：15 000 000K； 色球温度：100 000K； 日冕温度：1 500 000K。,太阳热源,产热过程：热核反应（氢核聚变为氦核）； 产热方式：质量转化为能量； 产能中心：在太阳核心。,HHe+能量,太阳是我们惟一能观测到表面细节的恒星。直接观测到的是太阳的大气层，它从里向外分为 光球色球日冕,太阳大气,光球,光球是太阳大气最低的一层，即一般用白光所观测到的太阳表面“厚度仅500公里左右”。我们接收到的太阳能量基本上是光球发出的。因此，太阳的光谱实际上就是光球的光谱。,色球,色球层是太阳大气的中间层，平均厚度为2000千米。密度比光
3、球层稀薄。温度有几千至几万摄氏度；但发出的光只有光球层的几千分之一。 平时无法看到色球层，只有在发生日全食的时候，在暗黑日轮的边缘可以看到一弯红光，仅持续几秒钟，这就是色球的光辉。,日冕,日冕是太阳大气的最外层（其内部分别为光球层和色球层），厚度达到几百万公里以上。日冕发出的光比色球层的还要弱，只有在日全食时才能看到。 日冕温度有100万摄氏度，粒子数密度为1015m3。在高温下，氢、氦等原子已经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快，以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚，射向太阳的外围。形成太阳风。,太阳活动,太阳大气层里一切活动现象的总称。主要有太阳
4、黑子、光斑、耀斑、日珥和日冕膨胀事件等。时烈时弱，平均以11、22年为周期。 太阳大气活动剧烈期的太阳称为“扰动太阳”，辐射出大量紫外线、x射线、粒子流和强射电波，因而往往引起地球上极光、磁暴和电离层扰动等现象。 太阳大气比较平静时，成为“平静太阳”,太阳活动的主要标志,光球层上的黑子、光斑，色球层上的耀斑、日珥。,太阳黑子是太阳光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明显的。太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为3000-4500。因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度（光球层表面温度约为6000摄氏度），所以看上去像一些深暗色的斑点。 太
5、阳黑子很少单独活动，通常是成群出现。黑子的活动周期约为11年。,光斑是太阳光球层边缘出现的明亮组织，向外延伸到色球就是谱斑。光斑一般环绕着黑子，与黑子有密切的关系。,太阳耀斑，亦称色球爆发是在太阳的色球-日冕过渡层中发生的一种局部辐射突然增加的太阳活动，是最剧烈的太阳活动。,日珥是从色球层不断喷射出的火焰状物质，形态千变万化，肉眼只有在日全食时才能观测到。,太阳活动对地球的影响, 扰动地球上空电离层，影响无线电短波通信； 扰动地球磁场，产生“磁暴”现象； 作用于两极高空大气，产生极光； 影响地球自然环境，产生自然灾害； 对人体的影响，某些疾病、血液系统、神经系统的变化和太阳黑子活动呈现出明显的
6、相关性。,太阳的外部结构（太阳大气,二、太阳系,太阳系是由太阳、八大行星及其卫星、矮行星、太阳系小天体及行星际物质组成的天体系统。,太阳系的发现,古代人对宇宙的认识,托勒密的地心体系,日心地动说的确立,网站链接 洪恩在线天文学家,古代人对宇宙的认识,从直观上： 地心说的萌芽,地静天动，地居中心,地动天静,从运动的相对性上： 地动说萌芽,坐地观天,地心说的代表,从盖天说到浑天说,春秋时期 盖天说天在上地在下,东汉时期 浑天说天如鸡子地如中黄,地动说的代表,赫拉克里的斯,阿里斯塔克,尚书 纬 考灵曜,“与其设想整个天穹在环绕大地旋转，倒不如设想大地在绕着自己的轴线旋转。”,根据粗略的测量，得出“日
7、比地大”的结论，从而断定地球绕太阳运动。,地体虽静，而终日旋转，如人坐舟中，舟自行动，而人不自知。,托勒密的地心体系,公元二世纪，希腊天文学家托勒密，创立了完整的宇宙体系托氏地心体系。,托氏地心体系要点,从亚里士多德到托勒密,亚里士多德：地球中心说,阿波隆尼：本轮均轮模型,地球中心说图示,行星亮度的变化,行星的逆行,行星的逆行,逆 行,西,东,本轮均轮模型,托氏地心体系要点,地球静止在宇宙中心,宇宙有九重天,原动天推动各层天自东向西作周日运动，同时各行星在自己的本轮上作匀速转动,除恒星天外，其余七重天又都有各自的与周日运动方向相反的运动,对地心体系的评价,对地心体系的评价,标志着人类认识宇宙的
8、一个阶段,符合直觉印象，比较好的解释了行星的运动，是系统的总结前人对宇宙的认识后形成的一个完整的宇宙体系。,后为欧洲中世纪教会所利用,教会宣扬，上帝创造了日月星辰和人，并把人放在地球上，使地球居于宇宙的中心，其他的日月星辰均是为了地球而存在的。,科学只是教会恭顺的婢女，它不能超越宗教信仰所规定的界线，因而根本不是科学。 恩格斯反杜林论,上帝创造世界时如果向我征求意见的话，天上的秩序可能安排得更好一些。,哥白尼,（1473-1543） 波兰天文学家。通过近40年的观测和研究，在1543年出版巨著天体运行论，彻底推翻了托勒密的地心体系，提出了新的宇宙体系日心体系。,日心地动说的确立,哥白尼日心体系
9、的要点,太阳是宇宙的中心,地球只是一颗行星，同其他行星一起绕太阳公转,日月星辰的东升西落是地球自转的反映,月球是地球的卫星，每月绕地球一周，同时跟随地球绕日公转,日心学说的发展,布鲁诺 伽利略 开普勒 牛顿,布鲁诺（1548-1600）意大利哲学家,宇宙是无限的。在太阳系之外有着数不尽的世界，我们所看到的世界只是无限宇宙中非常渺小的一部分。太阳不是宇宙的中心，无限的宇宙根本没有中心。 论无限宇宙及世界（1584年）,伽利略(15641642),意大利天文学家。是用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，被誉为“天空中的哥伦布”。,月亮并不象亚里士多德所说的那样完美无缺；木星有四颗卫星，它们绕木星
10、而不是绕地球转动；银河是由大量恒星构成的。 星界的报告（1610年）,开普勒（1571-1630）,德国天文学家。在丹麦皇家天文学家第谷大量观测资料的基础上，开普勒总结出行星运动的三大定律，为人们描绘出行星运动的轨道，被誉为“天空立法者”。,行星划出一个以太阳为焦点的椭圆；由太阳到行星的矢径在相等的时间内划出相等的面积；行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。 哥白尼天文学概论（1618年）,牛顿（1642-1727）,英国科学家。发明了微积分；发现了万有引力定律；系统总结了物体运动三大定律；发明了反射式望远镜。,如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。,利用万有引力定律，英国
11、的亚当斯和法国的勒维耶计算出当时上不为人们所知的海王星轨道，被称作“笔尖上的发现”。,哥白尼的太阳系学说有三百年之久，一直是一种假说，这个假说尽管有99%、99.9%、99.99%的可靠性，但毕竟是一种假说。而当勒维耶从这个太阳系学说所提供的数据，不仅推算出还存在一个尚未知道的行星，而且还推算出这个行星在太空中的位置的时候，当后来伽烈确实发现这个行星的时候，哥白尼的学说就被证实了。 恩格斯,第谷的宇宙体系,（1546-1601）,木星及其卫星,木星及木卫一,木卫一经过木星上空,木卫一（左）和木卫二（右）,海盗1号拍摄的伽利略卫星,太阳系的组成,太阳八大行星及其卫星矮行星 小天体 行星际物质,网
12、站链接,行星定义,行星定义及其他,行星,围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能清除其轨道附近其他物体的天体。,矮行星,与行星同样具有足够质量，呈圆球状，但不能清除其轨道附近其他物体的天体。,小天体,围绕太阳运转但不符合上述条件的天体。 包括小行星、彗星、流星体等,八大行星及其分类,水星,金星,地球,火星,木星,土星,海王星,天王星,水星（Mercury）,离太阳最近,质量和体积较小,与太阳角距离不超过280,没有卫星,水星日出,在水星上观察到的太阳的视半径会超过地球上的两倍,水星与地球的比较,由于质量较小，水星大气非常稀薄，表面温度变化十分剧烈，白天可高达4200C以上
13、，夜晚则下降为-1700C以下。,水星与太阳的角距离示意图,1973年，美国发射了水手10号宇宙飞船，对水星进行近距探测，发回大量有关信息，让我们清晰的看到水星的地表形态。,水星地表,南极附近,直径约100km的陨石坑,金星（Venus ）,浓密的大气,逆向自转,没有卫星,金星与地球的比较,金星的质量、大小与地球十分相似，所以被称为地球的“姊妹星”。基于这些，人们曾经想象金星的环境也许和地球相似，但实际上金星与地球差异很大。,被浓密云层遮掩的金星,金星浓厚的CO2大气造成强烈的温室效应，其表面温度高达4500C。,火星（Mars）,寒冷干燥,火星探测,火星的卫星,火星与地球的比较,尽管火星的体
14、积、质量都比地球小，大气层比地球稀薄，但却有着和地球相似的昼夜长短和季节变化。是太阳系中与地球最相似的一颗行星。,荒凉的火星地表,火星探测,最早的火星空间探测器是美国水手4号飞船，1965年飞临火星，首次发现火星表面的环形山。,最早登陆火星的是美国海盗号飞船探测器，1976年降落火星表面，测绘了详尽的火星表面图。,2004年美国发射的勇气号和机遇号探测器，在火星表面找到了曾经存在过水的证据。,火星上的“蓝莓果”,美国宇航局的科学家通过机遇号发回的信息认为这些镶嵌在火星岩层上的小石球其主要成分是赤铁矿，而赤铁矿主要是在有水的环境下形成的。,火卫一、二,火星的体积比地球小，大气也比地球稀薄。大气压
15、只有地球的千分之七。主要成份是二氧化碳，其他成份还有氮、氩、氧等。 水在火星大气中的比重只有百分之零点零三。因而火星表面异常干燥。 火星的平均气温为零下五十五摄氏度，而温差较大：在夏季的昼间，气温最高为二十摄氏度，而在冬季，气温则可低达零下一百多摄氏度。 火星上经常有强风，因而常导致大范围的尘暴。,虽然火星大气中的水少得可怜，但科学家们发现，火星上的许多地区有被侵蚀的迹象，而且那纵横交错的河床似乎在告诉我们，火星上曾经有过液态的水，而且水还很多，它们聚集成大大小小的湖泊，甚至海洋。科学家们作出的解释是，在火星的形成初期，这个星球被厚厚的二氧化碳云层所包裹，导致了强大的“温室效应“，受太阳辐射后
16、，火星表面的热量被云层阻隔，无法散发到外层空间，使得气温升高，使水能以液态存在。那时的火星温暖湿润，可能孕育过生命。在火星的两极有大量的固态二氧化碳，科学家们猜测，在这些巨大的冰盖下面可能存在着固态的水。,木星（Jupiter）,液态星球,色彩分明的条纹,昏暗的木星环,木星的卫星,木星上色彩分明的条纹,大红斑,木星结构,由氢和氦组成的 1000多千米厚的大气层,由氢组成的液态氢的海洋,由铁和硅组成的固体核,大红斑,旅行者2号1979年拍摄的大红斑,大红斑是木星大气中一团激烈旋转的上升气流，已经持续了几百年,木星光环,1979年旅行者号拍摄,木星及其伽利略卫星,木星目前已知有58个卫星。按发现的先后次序编号 木卫一四是4颗最大也是最亮的卫星，由伽利略用望远镜首先发现,土星(Saturn),美丽的光环,密度最小,众多的卫星,土星的光环,
