地球与空间科学第一章课件.

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1、第一章：地球 第一节：地球在宇宙中的位置 一、宇宙 宇宙是由各类天体和天体系统组成的物 质综合体。 宇宙常见的天体有：恒星、星云、卫星 、流星、彗星、行星等。 随着宇宙观测技术的发展，宇宙范围和 认识逐渐扩大和深化。 二、恒星 恒星是由炽热气体组成，能够自身发光的 球形天体。 恒星的主要成分是氢、氦。 恒星的相对运动 多数恒星的位置是在天球上是相对固定 的。 恒星的空间速度可分为切向速度和视向 速度，其中视向速度是沿着观测者的视 线分量。 由于恒星的切向速度使得恒星在天球上 的位置移动，这种移动叫自行。 恒星的亮度和光度 恒星的亮度是指地球上的受光强度。 恒星的光度是指恒星本身的发光本领。 通

2、常用视星等和绝对星等来分别表示恒星 的亮度和光度。 星等值越小，亮度值就越大，星等相差一 级，亮度和光度就相差2.512倍。 视星等和绝对星等 视星等是人们从地球上观察星体亮度的度 量 绝对星等是指标准距离下（32.6光年）的 视星等。 肉眼可见的星为6等星。太阳的视星等是- 26.74 三、宇宙中的距离单位 天文单位：日地平均距离就是一个天文 单位，约为1.496亿千米. 光年：光在真空中一年所走的距离，1光 年约为63240个天文单位。 秒差距：1个秒差距约为3.26光年，约为 206265个天文单位。 四、宇宙构成 恒星和星云是宇宙中的基本天体。 星云：天空中云雾状的天体，多由星际 气体

3、和尘埃组成。 银河：没有云层和月光的夜晚，天空会 出现一条银灰色的光带，犹如一条银色 的河流，古人称之为银河。 银河系 银河系：聚集在银河中的恒星和星际物 质所构成的天体系统叫银河系。 银河系中约有一两千亿颗恒星，总质量 约为太阳质量的1400亿倍。 银河系的结构 银河系的主要部分是一个又圆又扁的圆 盘体，其是银河系中恒星最密集的部分 质量占总质量的95%。 圆盘体直径约10万光年，分为核球和银 盘，核球是银盘体的中心。 太阳几乎位于银道面上，太阳距银心约3 万光年。 星系、星系群 象银河系一样的天体系统为星系，除银河 系外所有的星系统称为河外星系， 星系和星系结合成的天体系统为星系群 银河系

4、所在的星系群叫做本星系群，本星 系群约有40个星系。 星系团、总星系 比本星系群大的天体系统叫星系团，一 个星系团包括几百个或几千个星系。 比星系团更高一级的天体系统为总星系 ，包括约10亿个星系。 现代宇宙学所研究的宇宙实质上就是总 星系。 五、太阳 太阳是宇宙中一颗中等大小的恒星 其质量约为1.989*1033克，约地球质量的 333000倍，直径是地球的109倍，体积约 为地球的1300000倍。 太阳是太阳系中唯一的恒星，约占太阳 系质量的99.86%，是9大行星总质量的 718倍。 太阳的结构 太阳是一个巨大的气球体，太阳的大气 可分为三层，即光球、色球和日冕。 光球是它的底层，厚度

5、约500千米，色球 是它的中层，厚度约2000千米，日冕是 它的上层，厚度约几百万千米。 光球最薄，密度最高，亮度最大。日冕 最厚，密度最低。 太阳的视表面即光球在天球上圆面。 太阳活动 发生在太阳大气中的各种变化称为太阳 活动。 处于低潮时的太阳叫宁静太阳，处于高 潮时的太阳叫扰动太阳。 太阳黑子、耀斑、日珥是太阳活动常见 的标志。 黑子、耀斑、日珥 黑子是光球上的黑色斑点是温度相对较 低的部分。 耀斑是主要出现在色球上，表现为大面 积的突然增亮； 日珥存在于日冕之中，表现为红色的火 焰状物质在日全食时出现在日冕层内。 太阳是一颗特殊的恒星 太阳是太阳系唯一的恒星。 太阳在天球上每年巡天一周

6、没有固定的 位置。 太阳离地球很近，日地距离只有14960万 千米，太阳光到地球只要8分钟，而除太 阳外的比邻星需要4.26年； 太阳的视星等等级最低，亮度最大，太 阳的视星等是-26.74； 太阳在天球上是一个圆面，而其他的则 为一个圆点； 太阳给予地球的热量最多，相同时间内 来自太阳的能量是所有恒星能量的2500 万倍。（地球获取太阳的能量只是太阳 的22亿分之一）。 六、太阳系 太阳系的中心是太阳，太阳占总质量的 99.9%。太阳系的成员还有行星、卫星、 彗星以及流星等。 行星通常指具有一定质量，自身不发光环 绕着恒星的球状天体。 卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨 道做周期性运行的天

7、然天体或人造天体 流星，太阳系的微小天体，一旦闯入地球 大气层，因摩擦而燃烧，产生明亮的余迹 ，亮度超过-5等星称为火流星。 彗星，太阳系中小天体之一类。彗星是一 团冰冻物质和尘埃。当它靠近太阳使彗星 物质蒸发，在冰核周围形成朦胧的彗发和 一条稀薄物质流构成的彗尾。由于太阳风 的压力，彗尾总是指向背离太阳的方向。 太阳系中的行星 九大行星，按照距日远近依次为水、金 、地、火、木、土、天王、海王、冥王 星。 其中水、金、火、木、土在地球上肉眼 可见。 地内行星：水星和金星；地外行星：火 、木、土、海王、天王、冥王星 除水星和金星外，九大行星都有卫星。 小行星 小行星：绕太阳公转但体积和质量均较

8、小，2700多颗，所有小行星总质量仅为 地球质量的0.04%。 大多数的小行星存在与火星和木星之间 形成小行星带，九大行星以此为界分为 内行星和外行星。 类地行星和类木行星 类地/地组行星（水、金、地、火） 类木/木组行星（木、土、天、海、冥） 类地行星质量比较小，类木行星质量比较 大。木星的质量是地球的三百多倍，土星 的质量也是地球的95倍； 类地行星的平均密度高，类木行星的平均 密度低。水为1的话，地、金、均在5之上 ，火也3.9，而土只有0.7，海王为1.7； 在化学组成方面，类地行星以重物质为 主，均有固体表面，类木行星以轻物质 为主，木土流体球没有固体表面，天王 和海王表面为冰物质；

9、 类地行星的温度较高，类木行星温度低 。 九大行星在太阳系中的位置 0.3870.72311.5245.209.5419.18 30.0639.44 从太阳到冥王星40个天文单位的距离可分为四段 ，土星、天王星、海王星、冥王星处于四分点上 ，第一节段内拥挤着6大行星，其中木星基本处 于第一节段的半分点上。 03612244896192 4710162852100196 九大行星的共同特征 公转轨道近圆 各行星轨道面近似位于一个平面上。 所有行星公转方向自西向东，处金星和天王星 外，自转方向也与公转方向相同。 除天王星，其它行星赤道面同轨道面倾斜角均 比较小。 绝大数卫星轨道近圆形，轨道面也与母

10、星赤道 面接近。 绝大数卫星公转方向与母星公转方向相同。 七、地月系 地球与月球构成了一个天体系统，称为 地月系。 日地距离是地月距离的390倍，约400倍 太阳半径是月球半径的400倍，月球的体 积是地球体积的1/49。 地球的质量是月球质量的81。3倍。 月地平均距离为384400千米。 月面概况 月面上高低起伏，从地球上看，明亮的 地方是月球上的高原也被成为“月陆”， 比较阴暗的地方称为“月海”，月海不是 真正的海。 中部低陷、周围隆起的山，叫做环形山 或月坑。 月相 月球不会自身发光，只能反射太阳光。 在太阳光照耀下，月球可以分为光明半球 和黑暗半球， 在地球上看起来，月球的明暗两部分

11、不断 变化着的状况叫做月相。 月球运动 月球绕地自西向东公转，轨道平面（白 道面）与黄道面交角约为5度9分。 月球公转的同时也在同步自转,所以月球 总是以同一面对着地球. 日月地位置的相对变化产生了月食日食 等天文现象. 月食与日食 当地球位于太阳与月球之间,日月地位于 同一条直线，从太阳照射到月球的光线 ，会被地球所掩盖,发生月食.农历十五 前后,为“望” 当月球位于太阳与地球之间,日月地位于 同一条直线，从太阳照射到地球的光线 ，会被月球所掩盖,发生日食.农历初一 前后,为“朔” 月球公转周期 朔望月,月心连续两次通过地心与日心连 线的时间.为29天12时44分3秒,是月相周 期 恒星月,

12、月心连续两次通过同一恒星的时 间.为27天7小时43分14秒.(真正周期) 交点月,月心连续两次通过同一黄白交点 的时间. 为27日5时0分35.8秒. 第二节：地球形状与大小 地球的形状，主要指大地水准面的形状 ，不考虑地表的海陆差异和地势起伏。 大地水准面，是由静止海水面并向大陆 延伸所形成的不规则的封闭曲面。 地球是一个扁球体，球半径因纬度增高 而变短，赤道半径最长，极半径最短。 地球赤道半径(1984)：6378.388千米 极半径6356.755千米，平均半径 6371.004千米 扁率为1：298.257 扁率=（长半轴-短 半轴）/长半轴 第三节：地球的运动 地球自转 地球公转

13、一 地球自转 地球的自转：地球绕地轴的旋转。 自转的方向：北极上空看，逆时针，自西 向东。 自转的证明：傅科摆。 地轴与地表相交于两极，地轴延伸为天轴 。 地极在地面上的运动称为极移，极移包含 着多种周期性因素，其中主要为14月周期 。 二 地球自转周期 地球自转的周期：恒星日、太阳日、太 阴日。 同一恒星明连续两次在同一经线上处于 上中天的时间段为恒星日。 如果恒星日是23时56分4秒，太阳日为24 时，太阴日约为24时50分。 三 地球自转速度 地球自转的速度，角速度平均每小时15 度。 线速度：赤道线速度为465米/秒 任意纬度v= 465*cos. 极地的线速度为0。 四 地球自转意义

14、 地球自转产生了昼夜更替，使得地表各种过程 具有昼夜节律。 地球自转使所有北半球作水平运动的物体发生 向右偏转，南半球向左偏。 地球自转造成同一时刻，不同经线有不同的地 方时。 地球自转整体运动与地球的局部运动是相联系 的。地壳运动、大气运动等。 地球自转影响着潮汐运动。 五 昼夜现象 昼夜两个半球的分界线就是晨昏圈。 昼夜更替的周期是太阳日。 赤道上终年昼夜相等。 全球可分为四个地带，极昼地带、昼长 夜短、昼短夜长和极夜地带。 地转偏向力 F=2mvsin m为物体质量 f为地转偏向力的大小 v为物体的水平运动速度分量 为地球自转的角速度 sin是正弦函数 为物件所处的纬度 地方时 任何时刻

15、有物理时刻和钟表时刻两方面 含义 物理时刻就是时刻的迟早程度。 钟表时刻就是物理时刻的表达形式。 地球自转使得同一物理时刻，不同经线 有不同的地方时（钟表时刻）。 时区划分 全球划分为24个时区。 中时区（零时区）、东1-12区，西1-12区。 每个时区横跨经度15度，时间正好是1小时。 最后的东、西第12区各跨经度7.5度，以东、 西经180度为界。 每个时区的中央经线上的时间就是这个时区内 统一采用的时间，称为区时。 相邻两个时区的时间相差1小时。 国际日期变更线 经线180度被认为国际日期变更线。 自西向东即从东半球越经西半球日期删1 日。 自东向西即从西半球越经东半球日期增1 日。 中

16、国的时区 中原时区：以东经120度为中央子午线。 陇蜀时区：以东经105度为中央子午线。 新藏时区：以东经90度为中央子午线。 昆仑时区：以东经75(82.5)度为中央子 午线。 长白时区：以东经135(127.5)度为中央 子午线。 六 地球的公转 地球环绕太阳的运动称为地球的公转 北极上空看，地球公转的方向是自西向 东，逆时针，同自转同向。 七 地球公转周期 地球公转的周期：恒星年、回归年、近点年、 食年 恒星年=365日6时9分10秒，真正的周期，以位 于黄道上的恒星为参照物，或以日恒连线为参 照线。 回归年=365日5时48分46秒，季节变化的周期 以春分点为参照物，由于春分点是西移的，每 年50秒。所以比恒星年少20分24秒