第一章地球与地壳

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1、第一章第一章 地球与地壳地球与地壳 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置 地球的形状、大小和运动地球的形状、大小和运动 地球的圈层构造和形态特征地球的圈层构造和形态特征 地壳的组成地壳的组成 大地构造学说大地构造学说 火山与地震火山与地震宇宇 宙宙: : “宇宇”指无限空间指无限空间,“宙宙”指无限时间。哲学指无限时间。哲学上又叫上又叫“世界世界” 天天 体体: : 宇宙中恒星、行星、卫星、彗星、宇宙尘、宇宙中恒星、行星、卫星、彗星、宇宙尘、流星、星云等的统称流星、星云等的统称天文单位天文单位：地球和太阳的平均距离地球和太阳的平均距离(14960104km)光光 年年： 光在一年中传播的距离光

2、在一年中传播的距离(94600108km)地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置- 宇宙和天体宇宙和天体 -恒星恒星:行星行星:卫星卫星:彗星彗星:流星流星:星云星云:质量很大且能发光。凭肉眼能看到的天体，质量很大且能发光。凭肉眼能看到的天体，9999以上都是以上都是恒星（恒星（太阳太阳） 自己不发光，质量也远较恒星小，但需要具有一定的质量，自己不发光，质量也远较恒星小，但需要具有一定的质量，并且绕恒星运动（并且绕恒星运动（地球地球）质量比行星更小，绕行星运动，并随着行星绕恒星运动，其质量比行星更小，绕行星运动，并随着行星绕恒星运动，其包括人造卫星和与此相对的天然卫星（包括人造卫星和与此相对的天

3、然卫星（月亮月亮） 太阳系外围行星形成后所剩余的物质组成太阳系外围行星形成后所剩余的物质组成, ,是一种很小的，但是一种很小的，但具有特殊外表和轨道的天体具有特殊外表和轨道的天体质量更小，也不发光，在行星际空间运行，当接近地球，质量更小，也不发光，在行星际空间运行，当接近地球，受到引力作用时，可以改变轨道甚至陨落受到引力作用时，可以改变轨道甚至陨落, ,少数落到地面上少数落到地面上即为陨石即为陨石 是一种云雾状的天体是一种云雾状的天体, ,散布在银河系内、太阳系外的一堆堆散布在银河系内、太阳系外的一堆堆非恒星形状的尘埃和气体非恒星形状的尘埃和气体, , 主要成份是氢和氮主要成份是氢和氮 星系星

4、系:河外星系，简称为星系，是位于银河系之外、由几十亿至河外星系，简称为星系，是位于银河系之外、由几十亿至几千亿颗恒星、气体和尘埃物质组成的几千亿颗恒星、气体和尘埃物质组成的天体系统天体系统宇宙宇宙 “大爆炸大爆炸” 学说学说 美国天文学家哈勃美国天文学家哈勃(Edwin Hubble(Edwin Hubble，1889-1953) 1889-1953) 宇宙宇宙“大爆炸大爆炸”这一理论这一理论(Big Bang (Big Bang theory)theory)首先是由首先是由Edwin HubbleEdwin Hubble提出的，提出的，是现代宇宙学中最有影响的学说，是目前是现代宇宙学中最有影

5、响的学说，是目前有关宇宙历史最可能的一种解释。有关宇宙历史最可能的一种解释。 19231923至至19241924年在威尔逊天文台时，哈勃年在威尔逊天文台时，哈勃发现仙女座大星云的发现仙女座大星云的1212颗造父变星，根据颗造父变星，根据周光关系，推算出它们位于银河系以外，周光关系，推算出它们位于银河系以外，是与银河系一样的恒星系统，这一发现使是与银河系一样的恒星系统，这一发现使哈勃成为哈勃成为星系天文学星系天文学奠基人。奠基人。 他认为宇宙大爆炸导致宇宙扩张，并压迫空间物他认为宇宙大爆炸导致宇宙扩张，并压迫空间物质变为超致密团。宇宙质变为超致密团。宇宙“大爆炸大爆炸”的直接证据是的直接证据是

6、19651965年以来才有所发现的。那时候，有两位科学家声称测年以来才有所发现的。那时候，有两位科学家声称测到了到了“大爆炸大爆炸”残余微波，但未能对残余微波，但未能对“大爆炸大爆炸”后四后四处扩散的物质，如何重新凝聚从而形成星球及星系的处扩散的物质，如何重新凝聚从而形成星球及星系的问题做出解释。问题做出解释。 仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得出的仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得出的一种设想一种设想宇宙宇宙 “大爆炸大爆炸” 学说学说 “哈勃哈勃”号太空望远镜号太空望远镜(1990(1990年年4 4月月2525日，由美国航天飞机日，由美国航天飞机送上太空轨道送上太空轨道) )是目

7、前被送入轨道的口径最大的望远镜。它是目前被送入轨道的口径最大的望远镜。它全长全长12.812.8米，镜筒直径米，镜筒直径4.274.27米，重米，重1111吨，由三大部分组成，吨，由三大部分组成，第一部分是光学部分，第二部分是科学仪器，第三部分是辅第一部分是光学部分，第二部分是科学仪器，第三部分是辅助系统，包括两个长助系统，包括两个长11.811.8米，宽米，宽2.32.3米，能提供米，能提供2.42.4千瓦功率千瓦功率的太阳电池帆板，两个与地面通讯用的抛物面天线。的太阳电池帆板，两个与地面通讯用的抛物面天线。为纪念为纪念Edwin HubbleEdwin Hubble对天文的贡献，故命名为哈

8、勃太空望远对天文的贡献，故命名为哈勃太空望远镜。镜。 哈勃太空望远镜升空哈勃太空望远镜升空“哈勃哈勃”新拍照片反映的是新拍照片反映的是一颗遥远恒星周围的景象。一颗遥远恒星周围的景象。这颗名为这颗名为“V838 Mon”V838 Mon”的恒的恒星位于麒麟星座方向，距离星位于麒麟星座方向，距离地球地球2 2万光年。在照片上可万光年。在照片上可以看到恒星周围漩涡状的尘以看到恒星周围漩涡状的尘埃云。据估计，这些漩涡状埃云。据估计，这些漩涡状尘埃云在星际空间中跨越数尘埃云在星际空间中跨越数万亿公里。万亿公里。 “哈勃哈勃”拍照的一颗恒星周围的景象拍照的一颗恒星周围的景象关于宇宙关于宇宙 “大爆炸大爆炸

9、” 19881988年，英国的一年，英国的一位科学家在位科学家在时间简史：时间简史：从大爆炸到黑洞从大爆炸到黑洞中阐中阐述，宇宙最初的模样像述，宇宙最初的模样像一个豌豆大小的物体，一个豌豆大小的物体，悬浮于一片没有时间的悬浮于一片没有时间的真空，在真空，在“大爆炸大爆炸”前前瞬间发生极其快速的膨瞬间发生极其快速的膨胀过程。时间为距今约胀过程。时间为距今约12010120108 8年。年。关于宇宙关于宇宙 “大爆炸大爆炸” - - 黑洞黑洞黑洞黑洞是广义相对论所预言的一种是广义相对论所预言的一种暗天体暗天体，它有一个封闭的，它有一个封闭的视界面，外来物质能够进入而视界内的任何物质却不能逃出视界面

10、，外来物质能够进入而视界内的任何物质却不能逃出视界。视界。 黑洞被认为由解体的星球残余物质形成。英国科学家用黑洞被认为由解体的星球残余物质形成。英国科学家用哈勃天文望远镜拍摄的照片，去除一层层耀眼光环后，观察哈勃天文望远镜拍摄的照片，去除一层层耀眼光环后，观察到了整个星系相互碰撞并被黑洞吞噬的景象，黑洞比亿万颗到了整个星系相互碰撞并被黑洞吞噬的景象，黑洞比亿万颗太阳还要大，星系相互碰撞后的物质，首先被吸进强旋涡中太阳还要大，星系相互碰撞后的物质，首先被吸进强旋涡中心，在被黑洞吞噬之前释放出巨大能量。黑洞甚至吸收光线。心，在被黑洞吞噬之前释放出巨大能量。黑洞甚至吸收光线。黑洞吸引周围物质下落而发

11、出黑洞吸引周围物质下落而发出X X射线。日本科学家花了射线。日本科学家花了1515年年时间分析来自外太空的无线电波后，于时间分析来自外太空的无线电波后，于19991999年说，已发现银年说，已发现银河中心有河中心有2424个黑洞。个黑洞。20002000年年8 8月，美国麻省理工学院的天文学家们宣布月，美国麻省理工学院的天文学家们宣布发现了银河系中央存在黑洞的证据，位于银河系中发现了银河系中央存在黑洞的证据，位于银河系中央的一个区域，其质量超过央的一个区域，其质量超过260260万个太阳质量，但万个太阳质量，但它的直径不超过太阳和地球之间的距离。密度如此它的直径不超过太阳和地球之间的距离。密度

12、如此之大的天体，只可能是个黑洞。之大的天体，只可能是个黑洞。黑洞的假想图黑洞的假想图关于宇宙关于宇宙 “大爆炸大爆炸” 胎儿期的恒星在此孵化这是由绕轨道而行的哈这是由绕轨道而行的哈勃望远镜拍摄到的高度勃望远镜拍摄到的高度清晰的云柱。这三座云清晰的云柱。这三座云柱是柱是新星群的育儿室新星群的育儿室。其中最大的头尾两端足其中最大的头尾两端足足有足有4 4光年的长度。光年的长度。 近日，美国宇航局公布了探测近日，美国宇航局公布了探测器拍到的宇宙器拍到的宇宙“婴儿期照片婴儿期照片”，为，为宇宙大爆炸理论提供了新的依据。宇宙大爆炸理论提供了新的依据。根据这些照片，科学家还精确地测根据这些照片，科学家还精

13、确地测量出了宇宙的实际年龄是量出了宇宙的实际年龄是137亿年。亿年。 “恒星育儿室恒星育儿室”全天空图全天空图片片19891989年，美国太空总署发射了一年，美国太空总署发射了一颗颗“宇宙背景探测卫星宇宙背景探测卫星”，该资，该资料表明，观测到了在宇宙的遥远料表明，观测到了在宇宙的遥远边际存在着一堆极其庞大的波浪边际存在着一堆极其庞大的波浪形物质，这种波形物质伸展达形物质，这种波形物质伸展达(59010(590108 8) )(100010(1000108 8) )哩，并哩，并且已有且已有15015010108 8年历史。由于该波年历史。由于该波浪形物质是在宇宙大爆炸仅浪形物质是在宇宙大爆炸仅

14、301030104 4年后便已形成，所以它年后便已形成，所以它被喻为是宇宙诞生的证据。被喻为是宇宙诞生的证据。 这种波浪形物质形成后，万有引力这种波浪形物质形成后，万有引力使愈来愈多的物质凝聚起来，最后变成星系使愈来愈多的物质凝聚起来，最后变成星系。 后来，一个国际科学家小组利用欧洲航天局红外太空观测卫后来，一个国际科学家小组利用欧洲航天局红外太空观测卫星（星（ISOISO）的观测数据，对一种氘氢分子进行分析测算后发现，）的观测数据，对一种氘氢分子进行分析测算后发现，在距地球约在距地球约15001500光年的猎户星云中高度活跃的恒星形成区，氘光年的猎户星云中高度活跃的恒星形成区，氘原子与氢原子

15、的比例为原子与氢原子的比例为1:10101:10104 4。宇宙中所能探测到的所有氘。宇宙中所能探测到的所有氘元素，可能都是在宇宙元素，可能都是在宇宙“大爆炸大爆炸”几分钟后的原始核聚变过程几分钟后的原始核聚变过程中产生的，有关氘元素丰度的最新测算结果再次证实，宇宙中中产生的，有关氘元素丰度的最新测算结果再次证实，宇宙中正常物质总是无法遏止宇宙无限膨胀的趋势。正常物质总是无法遏止宇宙无限膨胀的趋势。 19991999年德国的天文学年德国的天文学家称发现了距今约家称发现了距今约700700年的一次超新星爆发留年的一次超新星爆发留下的气体云，估计其温下的气体云，估计其温度为度为3000300010

16、104 4K K，为太，为太阳核心温度的两倍，气阳核心温度的两倍，气体云延伸的直径达到体云延伸的直径达到2525光年。光年。 在宇宙空间中可能不均匀地漫布着由在宇宙空间中可能不均匀地漫布着由“大爆炸大爆炸”或恒星炸裂而产生的尘云物质，它们有可能被吸或恒星炸裂而产生的尘云物质，它们有可能被吸引聚积而形成星体。引聚积而形成星体。哈哈勃勃望望远远镜镜拍拍摄摄的的照照片片哈勃望远镜拍摄的照片哈勃望远镜拍摄的照片据天文观测，在星际空间和星云中据天文观测，在星际空间和星云中，有大约，有大约99%99%气体和气体和1%1%灰尘组成的灰尘组成的稀疏物质，气体大部分是氢和氦，稀疏物质，气体大部分是氢和氦，尘状物

17、类似于地球物质的成分，如尘状物类似于地球物质的成分，如硅化合物、二氧化铁、冰晶以及包硅化合物、二氧化铁、冰晶以及包括有机分子在内的许多细小分子，括有机分子在内的许多细小分子，于是提出了分凝序列模型。韦扎克于是提出了分凝序列模型。韦扎克( (C.F.vonC.F.von Weizsacker,1944) Weizsacker,1944)的计的计算结果，在一大旋涡作湍动收缩时算结果，在一大旋涡作湍动收缩时，就产生出一些子旋涡，一个子旋，就产生出一些子旋涡，一个子旋涡足以产生一个太阳系，在太阳旋涡足以产生一个太阳系，在太阳旋涡的外缘有一些亚子旋涡，两个亚涡的外缘有一些亚子旋涡，两个亚子旋涡的啮合部位

18、尘埃粒子的碰撞子旋涡的啮合部位尘埃粒子的碰撞结合，从而形成星子行星。结合，从而形成星子行星。西班牙加里克西班牙加里克. .伊斯拉埃伊斯拉埃良等人在一颗恒星的光谱良等人在一颗恒星的光谱里找到了它曾经吞食过行里找到了它曾经吞食过行星的证据。星的证据。HD82943HD82943里所里所含的微量锂含的微量锂-6-6，就像小猫，就像小猫胡子上沾的牛奶一样，是胡子上沾的牛奶一样，是这颗恒星可能曾经吞食过这颗恒星可能曾经吞食过行星的有力证据。行星的有力证据。 恒星吞食行星恒星吞食行星哈勃望远镜拍下大星系吞食小星系照片哈勃望远镜拍下大星系吞食小星系照片 正如天文学家预测的那样，一正如天文学家预测的那样，一个

19、大型的星系正在吞食一个微个大型的星系正在吞食一个微型星系，而且首次有了照片证型星系，而且首次有了照片证据来证明这种宇宙中的据来证明这种宇宙中的“大鱼大鱼吃小鱼吃小鱼”现象。天文学家表示，现象。天文学家表示，小星系因为受到大星系的万有小星系因为受到大星系的万有引力而解体，小星系里被吸附引力而解体，小星系里被吸附走的星体将成为螺旋状大星系走的星体将成为螺旋状大星系周围环绕的球形晕轮的一部分。周围环绕的球形晕轮的一部分。 哈勃发回新照片哈勃发回新照片“大爆炸大爆炸”理论遭质疑理论遭质疑 “哈勃哈勃”望远镜本次拍摄望远镜本次拍摄到了一些宇宙深处的星体，到了一些宇宙深处的星体，这些星体大概形成于宇宙这些

20、星体大概形成于宇宙诞生后的诞生后的5 5亿年内亿年内( (约约130130亿年前亿年前) )。然而，这些星。然而，这些星体的数量却远远少于科学体的数量却远远少于科学家们原来的估计。为家们原来的估计。为 “大爆炸大爆炸” ” 理论打上一个理论打上一个重重的问号。重重的问号。 银河系银河系( (人类、地球以及太阳系所处的星系人类、地球以及太阳系所处的星系 ) ) 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置-太阳和太阳系太阳和太阳系-银河系的构造银河系的构造 地球随太阳在银河系中运动地球随太阳在银河系中运动 地球随太阳围绕银河系中心做旋转运动。太阳绕银心旋地球随太阳围绕银河系中心做旋转运动。太阳绕银心旋转

21、一周约转一周约2.8102.8108 8-310-3108 8a.a.，平均速度约，平均速度约250km/S250km/S，轨道，轨道偏心率为偏心率为0.07-0.100.07-0.10之间，它的近银点是退行的。之间，它的近银点是退行的。千秒差距千秒差距: : 量度距离的一种单位，等于量度距离的一种单位，等于32603260光年光年 哈勃望远镜拍到一银河系的星星光环哈勃望远镜拍到一银河系的星星光环 这张是美国哈勃空间望远镜这张是美国哈勃空间望远镜捕捉到的一银河系的环形星群捕捉到的一银河系的环形星群照片，该照片比这个银河系的照片，该照片比这个银河系的任何现有的照片都清晰。整个任何现有的照片都清晰

22、。整个星系大约星系大约120,000120,000光年宽光年宽, ,比我比我们的银河星系稍微大们的银河星系稍微大. . 这光环这光环主要由蓝色的小恒星组成主要由蓝色的小恒星组成, ,与与黄色的核心形成鲜明对比。黄色的核心形成鲜明对比。 宇航船在距地球宇航船在距地球宇航船在距地球宇航船在距地球100100100100万公里的第二拉万公里的第二拉万公里的第二拉万公里的第二拉格朗日点轨道上运行，背景为太阳、地格朗日点轨道上运行，背景为太阳、地格朗日点轨道上运行，背景为太阳、地格朗日点轨道上运行，背景为太阳、地球和月亮。球和月亮。球和月亮。球和月亮。 太阳系太阳系 太阳系中的行星分别为水星、金星、地球

23、、火星、木星、太阳系中的行星分别为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。行星中的前四颗较近太阳称为地球土星、天王星和海王星。行星中的前四颗较近太阳称为地球族行星族行星(地组地组)，共同特点是体积小，平均密度大，自转速度，共同特点是体积小，平均密度大，自转速度慢，卫星数少；后四颗较远太阳称为大行星慢，卫星数少；后四颗较远太阳称为大行星(木组木组)，共同特，共同特点是体积大，平均密度小，自转速度快，卫星数多。点是体积大，平均密度小，自转速度快，卫星数多。太阳系主要星体的基本参数太阳系主要星体的基本参数太阳是一个炽热的发光球，它的内部不断进行着太阳是一个炽热的发光球，它的内部不断进行着

24、巨大的热核反应，中心温度更高达巨大的热核反应，中心温度更高达1500101500104 4k,k,太太阳表面温度约为阳表面温度约为6000k6000k。在已知宇宙中，太阳是一个中等大小的恒星，直在已知宇宙中，太阳是一个中等大小的恒星，直径约为径约为14010140104 4kmkm，相当于地球直径的，相当于地球直径的109109倍；表倍；表面积约为地球的面积约为地球的1200012000倍；体积约为地球的倍；体积约为地球的13013010104 4倍。质量约倍。质量约1 1.98998910102727t t，相当于地球的，相当于地球的3333.3 310104 4倍；并且占整个太阳系质量的倍

25、；并且占整个太阳系质量的9999.86%86%。 太阳与日地系统太阳与日地系统 太阳在约太阳在约461046108 8a.a.以前，由气体和尘粒物质开始积以前，由气体和尘粒物质开始积聚而从星云中形成。物质积聚，收缩或凝结使其内部聚而从星云中形成。物质积聚，收缩或凝结使其内部的压强和温度急剧升高，温度升高到足以发生核聚变，的压强和温度急剧升高，温度升高到足以发生核聚变，以至太阳最终成为一颗恒星。产生核聚变要求的最低以至太阳最终成为一颗恒星。产生核聚变要求的最低温度估计约温度估计约50010500104 4，氢聚变反应式为：，氢聚变反应式为： 4H1H+4H1H+能量能量 即即4 4个氢原子核聚合

26、形成个氢原子核聚合形成1 1个氦原子核并释放出能量。个氦原子核并释放出能量。该能量是质量减少的转变，按爱因斯坦的著名方程该能量是质量减少的转变，按爱因斯坦的著名方程E=mcE=mc2 2来测算，每秒钟约有来测算，每秒钟约有5105108 8T T质量变成能量，并将质量变成能量，并将60010600108 8T T的氢变成氦，太阳还能维持约的氢变成氦，太阳还能维持约501050108 8年。年。彗彗 星：星：彗星是在万有引力作用下绕太阳运动的一类彗星是在万有引力作用下绕太阳运动的一类质量很小的天体，是太阳系的成员之一。由质量很小的天体，是太阳系的成员之一。由彗核、彗发、彗云和彗尾组成。彗核、彗发

27、、彗云和彗尾组成。小行星是太阳系内类似行星绕太阳运动，但小行星是太阳系内类似行星绕太阳运动，但体积和质量比行星小得多的天体。体积和质量比行星小得多的天体。 是地球唯一的天然卫星，是距离我们最近的天是地球唯一的天然卫星，是距离我们最近的天体。与地球的平均距离约为体。与地球的平均距离约为384401 km384401 km。半径。半径相当地球半径的相当地球半径的2727.28%; 28%; 质量相当于地球质量质量相当于地球质量1/811/81；平均密度为；平均密度为3.24g/cm3.24g/cm3 3，只及地球的，只及地球的0 0.6. 6. 月球本身并不发光，只反射太阳光。月球本身并不发光，只

28、反射太阳光。 小行星：小行星： 月月 球：球：太阳风：太阳风：从太阳大气最外层的日冕向空间持续抛射出从太阳大气最外层的日冕向空间持续抛射出来的物质粒子流。来的物质粒子流。彗彗 星星 行星与星地系统行星与星地系统 关于行星与太阳的距离，按提丢斯波得定则关于行星与太阳的距离，按提丢斯波得定则( (Titius- -Boderule，1766)1766)排列。按照这个定则，应在火星与木星轨排列。按照这个定则，应在火星与木星轨道之间，即距太阳约道之间，即距太阳约2 2.8 8个天文单位处还有一颗同样绕太阳个天文单位处还有一颗同样绕太阳运转的大行星，但始终没有发现，恰在这个空间范围内自运转的大行星，但始

29、终没有发现，恰在这个空间范围内自18011801年以来相继发现了谷神星、智神星等约年以来相继发现了谷神星、智神星等约24002400多颗小行星。多颗小行星。它们的形状不规则，绕太阳旋转的周期为它们的形状不规则，绕太阳旋转的周期为1-141-14年左右不等，年左右不等，很可能曾是一颗大行星遭撞击破碎的产物。很可能曾是一颗大行星遭撞击破碎的产物。 英国一太空研究专家日前称一颗英国一太空研究专家日前称一颗英国一太空研究专家日前称一颗英国一太空研究专家日前称一颗巨大的名为巨大的名为巨大的名为巨大的名为2002 NT72002 NT72002 NT72002 NT7的小行星将于的小行星将于的小行星将于的

30、小行星将于17171717年内撞击地球，届时地球上的生年内撞击地球，届时地球上的生年内撞击地球，届时地球上的生年内撞击地球，届时地球上的生命将遭受毁灭性的打击。据称这个命将遭受毁灭性的打击。据称这个命将遭受毁灭性的打击。据称这个命将遭受毁灭性的打击。据称这个小行星是迄今为止所探测到对地球小行星是迄今为止所探测到对地球小行星是迄今为止所探测到对地球小行星是迄今为止所探测到对地球威胁最大的物体，它的直径约两公威胁最大的物体，它的直径约两公威胁最大的物体，它的直径约两公威胁最大的物体，它的直径约两公里，预料撞击速度达每秒里，预料撞击速度达每秒里，预料撞击速度达每秒里，预料撞击速度达每秒2828282

31、8公里，公里，公里，公里，无论撞落在地球五大洲的任何一地，无论撞落在地球五大洲的任何一地，无论撞落在地球五大洲的任何一地，无论撞落在地球五大洲的任何一地，都足以摧毁整个洲块，并造成全球都足以摧毁整个洲块，并造成全球都足以摧毁整个洲块，并造成全球都足以摧毁整个洲块，并造成全球性的气候剧变。性的气候剧变。性的气候剧变。性的气候剧变。 艺术家眼中的小行星撞地球情景 金星和金星上的火山金星和金星上的火山“金星快车金星快车”拍摄的金星表面火山拍摄的金星表面火山区区 “ “金星快车金星快车”号是在号是在“火星快火星快车车”和和“罗赛塔罗赛塔”探测器的基础探测器的基础上耗时上耗时4 4年开发而成的，共搭载了

32、年开发而成的，共搭载了7 7种科学仪器，可以对金星大气、种科学仪器，可以对金星大气、离子环境及其与太阳风的相互作离子环境及其与太阳风的相互作用等进行测量。用等进行测量。“金星快车金星快车”于于20052005年年1111月月9 9日由俄罗斯的日由俄罗斯的“联盟联盟”运载火箭从拜科努尔发射场发运载火箭从拜科努尔发射场发射升空。储存的燃料足够支持其射升空。储存的燃料足够支持其运行运行10001000天天 金星火山口照片金星火山口照片 “金星快车金星快车”号拍摄号拍摄的金星火山照片的金星火山照片金星上的火山金星上的火山火星风暴火星风暴 20002000年年8 8月，美国的火星月，美国的火星探测器观测

33、到了火星上的大探测器观测到了火星上的大风暴，风暴始于风暴，风暴始于1515日，日，2626日日加剧并急速扩展，已覆盖了加剧并急速扩展，已覆盖了超过半个火星表面。预计它超过半个火星表面。预计它还会继续扩展，直到造成一还会继续扩展，直到造成一次全球性风暴。图为该风暴次全球性风暴。图为该风暴在火星上的位置。在火星上的位置。火星古洪水火星古洪水 美国科学家最近发现了证明美国科学家最近发现了证明火星在较近的时间内发生过大火星在较近的时间内发生过大规模洪水的证据。原因是火山规模洪水的证据。原因是火山喷发，造成地下冰融化。地面喷发，造成地下冰融化。地面上也有一些小河道，十分清楚上也有一些小河道，十分清楚地证

34、明了许多地方曾受到侵蚀。地证明了许多地方曾受到侵蚀。在过去，火星表面显然存在过在过去，火星表面显然存在过水，甚至可能有过大湖和海洋。水，甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短但是这些东西看来只存在很短的时间，而且据估计距今也有的时间，而且据估计距今也有大约四十亿年了。大约四十亿年了。火星上曾被水淹没火星上曾被水淹没 “勇气勇气”号与号与“机遇机遇”号火星车号火星车 勇气号彩照（勇气号彩照（20042004）20042004年年1 1月月2323日日 “火星快车火星快车”探测器发现火星南极存在冰冻水探测器发现火星南极存在冰冻水 20042004年年1 1月月1414日日 “勇气勇气”

35、号传回照片：奇特的火星地貌让科学号传回照片：奇特的火星地貌让科学家大吃一惊家大吃一惊 20042004年年1 1月月2424日日 “机遇机遇”又发回火星照片显示火星土壤含赤铁又发回火星照片显示火星土壤含赤铁矿矿拍摄于美国当地时间拍摄于美国当地时间26日傍晚，日傍晚，照片上可以看到一个巨大的冲照片上可以看到一个巨大的冲击盆地击盆地摄于美国东部时间摄于美国东部时间27日清晨点日清晨点左右，这张照片上可以分辨出一左右，这张照片上可以分辨出一个椭圆形火山和实际长度达个椭圆形火山和实际长度达4000多公里的火星峡谷多公里的火星峡谷 这两张照片所拍摄的分别是火星近乎相反的两面。照片上火这两张照片所拍摄的分

36、别是火星近乎相反的两面。照片上火星南极的白色冰冠相当显眼，还可以清晰地看到不少陨石坑。星南极的白色冰冠相当显眼，还可以清晰地看到不少陨石坑。负责对照片进行分析的专家说，从照片上看，火星南半球目前负责对照片进行分析的专家说，从照片上看，火星南半球目前正处于相对温暖的夏季，其南极冰冠正在融化缩小。正处于相对温暖的夏季，其南极冰冠正在融化缩小。人类探索火星人类探索火星 ？近来，随着美国近来，随着美国“火星探路者火星探路者”号飞船成功地在火星阿号飞船成功地在火星阿瑞斯平原着陆，这颗瑞斯平原着陆，这颗“神秘神秘”的星球又一次成为世人瞩的星球又一次成为世人瞩目的焦点。从目的焦点。从19651965年年“水

37、手水手4 4号号”火星探测飞船首次探测火星探测飞船首次探测火星起，迄今人类已先后向火星发射过十几次探测飞船，火星起，迄今人类已先后向火星发射过十几次探测飞船，三次在火星陆地着陆。三次在火星陆地着陆。 地球人对火星执着的探索，地球人对火星执着的探索，是人类探索宇宙生命是人类探索宇宙生命。美国。美国科学家在一块来自火星的陨石上发现了古代微生物痕迹，科学家在一块来自火星的陨石上发现了古代微生物痕迹，这使得科学家对地球生命有了全新的认识。根据火星陨这使得科学家对地球生命有了全新的认识。根据火星陨石内古微生物痕迹的启示，科学家石内古微生物痕迹的启示，科学家进一步对地球生命起进一步对地球生命起源年代重新研

38、究源年代重新研究。结果表明，地球上出现生命的时间远。结果表明，地球上出现生命的时间远远早于人们过去认为的远早于人们过去认为的3838亿年前。火星探索将有助于揭亿年前。火星探索将有助于揭开地球生命及人类起源的奥秘。开地球生命及人类起源的奥秘。人类探索火星还可使地球人了解地球今后的命运。最近人类探索火星还可使地球人了解地球今后的命运。最近探测表明，火星上曾发生过特大洪水。也许火星曾经是探测表明，火星上曾发生过特大洪水。也许火星曾经是一个温暖、湿润，适宜于生物生长的星球。但根据目前一个温暖、湿润，适宜于生物生长的星球。但根据目前探测结果，火星上现在除南北极存在探测结果，火星上现在除南北极存在“水冰水

39、冰”外，大部外，大部分地区是极干燥的分地区是极干燥的“戈壁滩戈壁滩”。通过对火星深入研究，。通过对火星深入研究，可以使地球人了解星球的历史变迁，更好地保护我们自可以使地球人了解星球的历史变迁，更好地保护我们自已的星球免遭毁灭。比如科学家登上月球后，通过对陨已的星球免遭毁灭。比如科学家登上月球后，通过对陨石坑研究，了解到地球的历史上曾遭受过许多石坑研究，了解到地球的历史上曾遭受过许多“宇宙炮宇宙炮弹弹”的轰击，从而对恐龙灭绝等自然事件有了新的认识。的轰击，从而对恐龙灭绝等自然事件有了新的认识。探索火星，最终也是为人类征服火星作准备。科学家设探索火星，最终也是为人类征服火星作准备。科学家设想，随着

40、科学技术发展，人类有可能在火星上建立适合想，随着科学技术发展，人类有可能在火星上建立适合人类生存的人类生存的“生态环境圈生态环境圈”，让火星成为，让火星成为“第二个地球第二个地球”，成为地球人未来最佳的，成为地球人未来最佳的“避难所避难所”。木星木星木星是太阳系行星中最大的。亮木星是太阳系行星中最大的。亮度仅次于金星。它的质量是地球度仅次于金星。它的质量是地球的的13161316倍，是太阳系中其他行星倍，是太阳系中其他行星加在一起的二倍半。木星没有固加在一起的二倍半。木星没有固体外壳，在浓密的大气之下是液体外壳，在浓密的大气之下是液态氢组成的海洋。木星的内部是态氢组成的海洋。木星的内部是由铁和

41、硅组成的固体核，温度高由铁和硅组成的固体核，温度高达达3000030000度。但木星大气的平均度。但木星大气的平均温度约为温度约为140140度。度。 太阳行星中有七个带有卫星，最多的是土星有太阳行星中有七个带有卫星，最多的是土星有2323个、木星有个、木星有1616个卫星，天王星的个卫星，天王星的2020颗卫星，其中颗卫星，其中1515颗是近几年才发现的颗是近几年才发现的地球在天体中的位置地球在天体中的位置地球系统是开放系统地球系统是开放系统地球系统的性质可以分为地球系统的性质可以分为: :孤立系统：孤立系统：与外界没有能量与物质的交换。与外界没有能量与物质的交换。封闭系统：封闭系统：可与温

42、度确定不变的外界交换能量而不交换物可与温度确定不变的外界交换能量而不交换物质，体系温度保持恒定。质，体系温度保持恒定。开放系统：开放系统：可与外界交换能量和物质。可与外界交换能量和物质。 在孤立系统中实际发生的过程，总是使系统的熵增加，在孤立系统中实际发生的过程，总是使系统的熵增加，状态只能自发地从非平衡转变为平衡，从有序转变为无序，状态只能自发地从非平衡转变为平衡，从有序转变为无序，而不可能逆转。对于封闭系统，当体系和外界同一的绝对而不可能逆转。对于封闭系统，当体系和外界同一的绝对温度足够低时，有可能形成低熵的有序平衡结构，如晶体温度足够低时，有可能形成低熵的有序平衡结构，如晶体和相变。对于

43、开放系统，在时间间隔和相变。对于开放系统，在时间间隔( (dtdt) )内，体系熵的改内，体系熵的改变变( (dsds) )等于熵流等于熵流(des)(des)加熵的产生加熵的产生( (disdis) )。目前，已能从以。目前，已能从以下几个方面来讨论地球系统是开放系统。下几个方面来讨论地球系统是开放系统。 “地心说地心说” “日心学说日心学说” 曾经有一个很长时期，人们认为地球是宇宙的曾经有一个很长时期，人们认为地球是宇宙的中心，一切天体都是绕地球运行。直到中心，一切天体都是绕地球运行。直到15431543年，年，哥白尼的哥白尼的“天体运行论天体运行论”发表，发表，“日心学说日心学说”创创立

44、，这个错误观念才被抛弃。立，这个错误观念才被抛弃。 地球则只是太阳系中的一颗普通的行星，地球地球则只是太阳系中的一颗普通的行星，地球沿着椭圆形轨道绕太阳运行，太阳处在椭圆形轨沿着椭圆形轨道绕太阳运行，太阳处在椭圆形轨道的焦点之一上道的焦点之一上。哥白尼哥白尼 - - 伟大的波伟大的波兰天文学家，日心说兰天文学家，日心说的创立者，近代天文的创立者，近代天文学的奠基人学的奠基人开普勒开普勒 - - 德国德国天文学家，发天文学家，发现了行星沿椭现了行星沿椭圆轨道运行，圆轨道运行，并且提出行星并且提出行星运动三定律，运动三定律，为为牛顿牛顿发现万发现万有引力定律打有引力定律打下了基础。下了基础。伽利略

45、伽利略 - - 意大意大利物理学家、天利物理学家、天文学家和哲学家，文学家和哲学家，近代实验科学的近代实验科学的先驱者。先驱者。 布鲁诺布鲁诺 - - 意大利意大利哲学家和思想家。哲学家和思想家。 牛顿牛顿 - - 英英国伟大的数国伟大的数学家、物理学家、物理学家、天文学家、天文学家和自然学家和自然哲学家哲学家 地球的形状与大小地球的形状与大小地地球球极极半半径径63566356.779km779km，南南极极比比北北极极半半径径短短1515.2m2m； 地地球球赤赤道道半半径径63786378.14km14km，某某些些地地方方相相对对高高出出430m430m；地地球平均半径球平均半径631

46、76317.03km03km；地球圆周长；地球圆周长39840km39840km。地地球球表表面面海海洋洋面面积积3 3.52452410108 8kmkm，占占约约71%71%，平平均均水水深深3729m3729m，最最深深点点-11033m-11033m，海海洋洋水水面面的的隆隆高高最最大大+76m+76m，海洋水面的低洼最低海洋水面的低洼最低-104m-104m。地地球球表表面面陆陆地地面面积积1 1.48448410108 8kmkm2 2，占占地地球球表表面面约约29%29%，在在南南半半球球陆陆地地面面积积占占约约17%17%，在在北北半半球球陆陆地地面面积积占占约约39%39%，

47、陆陆地地平平均均高高度度+875m+875m，陆陆地地上上的的最最高高点点，珠珠穆穆朗朗玛峰玛峰+8848m+8848m，陆地上的最低点死海水面，陆地上的最低点死海水面-392m-392m。 地球的圈地球的圈层结构构： 散逸层：散逸层： 约约800 km 800 km 电离层：电离层： 约约80-800 km 80-800 km 中间层：中间层： 约约52-80 km 52-80 km 平流层：平流层： 约约10-52 km 10-52 km 对流层：对流层： 约约0-10 km 0-10 km 地壳：地壳： 平均厚度平均厚度17km17km 地幔：地幔： 平均厚度平均厚度2900km2900

48、km 地核：地核： 平均厚度平均厚度3470km3470km 地球地球质量量5.9761024kgkg，平均密度平均密度5.52 g/cmg/cm3 3 地球的形状地球的形状 地球两极扁平的程度称为地地球两极扁平的程度称为地球的扁率球的扁率，可用下式计算，可用下式计算 a a 椭球体半长轴椭球体半长轴b b 为地球两极半径，即半短轴为地球两极半径，即半短轴ab地球的运动地球的运动 地球的自转地球的自转 地球的公转地球的公转地球的自转地球的自转太阳直射点的变化太阳直射点的变化太阳直射点的变化太阳直射点的变化由于地球自转轴的指向不变，太阳由于地球自转轴的指向不变，太阳辐射在一年中直射地球表面的纬度

49、辐射在一年中直射地球表面的纬度发生变化，并导致地球表面昼夜的发生变化，并导致地球表面昼夜的长短变化和一年四季变化。夏至时长短变化和一年四季变化。夏至时，太阳直射北回归线，北半球白天，太阳直射北回归线，北半球白天最长、黑夜最短，北极圈内为极昼最长、黑夜最短，北极圈内为极昼；南半球黑夜最长、白天最短，南；南半球黑夜最长、白天最短，南极圈内为极夜。冬至时，南、北半极圈内为极夜。冬至时，南、北半球的情况相反。最大的昼、夜时间球的情况相反。最大的昼、夜时间差，赤道为零小时零分，向极区方差，赤道为零小时零分，向极区方向逐渐增大，极圈处达向逐渐增大，极圈处达2424小时零分小时零分时间的确定时间的确定地方时

50、：地方时：太阳时：太阳时：世界时：世界时：子午线以通过格林威治的经线作为标准时间子午线以通过格林威治的经线作为标准时间的参照线的参照线 北京时：北京时：子午线以当地经线作为标准时间的参照线子午线以当地经线作为标准时间的参照线 子午线以东经子午线以东经120的经线作为标准时间的的经线作为标准时间的参照线参照线 取太阳为标准，则地球上同一地点连续两取太阳为标准，则地球上同一地点连续两次通过地心与日心连线所需的时间叫做一次通过地心与日心连线所需的时间叫做一个太阳日个太阳日日日界线界线19841984年国际经度会议规定年国际经度会议规定: :原则上以原则上以180180 经线作为地经线作为地球上球上“

51、今天今天”和和“昨天昨天”的分界线，叫作的分界线，叫作“国际日国际日期变更线期变更线”，简称，简称“日界日界线线”。运动物体的偏转运动物体的偏转地转偏向力地转偏向力(科里奥利力科里奥利力)V V ：运动物体的速度运动物体的速度：地球自传角速度：地球自传角速度：纬度：纬度地球的公转地球的公转地球围绕太阳的周年旋转地球围绕太阳的周年旋转运动，称地球公转运动。运动，称地球公转运动。公转轨道为一椭圆，长半公转轨道为一椭圆，长半径径1 1.4959495910108 8kmkm，短半径，短半径1 1.4957495710108 8kmkm，偏心率，偏心率0.0167220.016722。太阳位于地球。太

52、阳位于地球公转椭圆轨道内的一个焦公转椭圆轨道内的一个焦点上，地球的近日距离为点上，地球的近日距离为1 1.47147110108 8kmkm，远日距离，远日距离为为1 1.52152110108 8kmkm，近日点，近日点时间为每年的时间为每年的1 1月月3 3日或日或4 4日，日，远日点为远日点为7 7月月2 2日或日或3 3日。日。地球公转的平均速度地球公转的平均速度2929.79km/S79km/S，由于地球绕日运动，由于地球绕日运动的向径在等时间内扫过的面积相等，因而在地球近的向径在等时间内扫过的面积相等，因而在地球近日点时公转速度最快，达日点时公转速度最快，达3030.27km/S2

53、7km/S，远日点时最慢，远日点时最慢，仅仅2929.27km/S27km/S。因此，北半球处冬半年。因此，北半球处冬半年( (自秋分至春自秋分至春分分) )的时间为的时间为179179天，处夏半年天，处夏半年( (自春分至秋分自春分至秋分) )为为186186天。南半球的情况相反。天。南半球的情况相反。 在一年当中，实际上是地球在一年当中，实际上是地球绕太阳公转一周，但从地球上绕太阳公转一周，但从地球上看相当于太阳高度角由大到小看相当于太阳高度角由大到小又由小到大一次反复，也相当又由小到大一次反复，也相当于太阳在恒星间的视运动相对于太阳在恒星间的视运动相对于地球运行一周。中国创立的于地球运行

54、一周。中国创立的二十四节气，即以春分点起算，二十四节气，即以春分点起算，每隔黄经每隔黄经1515划出一个节气，划出一个节气，比较宏观地表达了各时期太阳比较宏观地表达了各时期太阳辐射量与温湿条件的变化。辐射量与温湿条件的变化。地轴的倾斜地轴的倾斜太阳光线与地轴太阳光线与地轴冬至与夏至冬至与夏至地球公转轨道偏心率的变化地球公转轨道偏心率的变化 据张家祥据张家祥(1982)(1982)推算，地球公转轨道推算，地球公转轨道偏心率的变化范围，为偏心率的变化范围，为0 0.0024-00024-0.05710571，据伯格，据伯格( (A.BergerA.Berger，1984)1984)推算为推算为0

55、0.0005-00005-0.06070607。偏心率最大的时候，。偏心率最大的时候，地球的远日距地球的远日距1.581108km比近日距要比近日距要远远0.171108km左右，比目前的左右，比目前的0.05108km要大要大3.43.4倍左右；偏心率最小倍左右；偏心率最小的时候，公转轨道近于正圆。的时候，公转轨道近于正圆。 公转轨道偏心率从最小到最大又到最小的变化准周期为公转轨道偏心率从最小到最大又到最小的变化准周期为9 9.5105104 4a.(A.Bergera.(A.Berger，1984)1984)或或10104a.a.。据么枕生。据么枕生(1959)(1959)计算，目计算，目

56、前近日点位于冬至日附近，太阳辐射强度在近日点大于远日点前近日点位于冬至日附近，太阳辐射强度在近日点大于远日点7%7%。因此，当偏心率增大和远日公转速度放慢、时日延长的时候，地球因此，当偏心率增大和远日公转速度放慢、时日延长的时候，地球接收的太阳辐射总量就会有所减少，尤其是北半球夏半年的太阳辐接收的太阳辐射总量就会有所减少，尤其是北半球夏半年的太阳辐射总量会比较多地减少，会出现连续几万年的气候变冷。射总量会比较多地减少，会出现连续几万年的气候变冷。太阳与日地系统太阳与日地系统 地球自转轴与地球公转轨道地球自转轴与地球公转轨道面即黄道面的交角面即黄道面的交角66663333(到到20002000年

57、为年为66663333 3838.552)552)，即，即地球赤道面与黄道面的交角地球赤道面与黄道面的交角( (黄黄赤交角赤交角) )约约23232727 ( (到到20002000年为年为23232626 2121 .448.448）。）。太阳太阳与与日地系统日地系统近日点进动是转动物体的转轴近日点进动是转动物体的转轴绕另一旋转轴的运动，它是由绕另一旋转轴的运动，它是由转动物体受到垂直于其动量矩转动物体受到垂直于其动量矩的外力矩作用而产生的。地球的外力矩作用而产生的。地球近日点进动表现为地球近日点近日点进动表现为地球近日点在黄道上顺地球公转方向的移在黄道上顺地球公转方向的移动，转一周所需时间

58、与地球轨动，转一周所需时间与地球轨道偏心率变化周期近于一致。道偏心率变化周期近于一致。太阳与日地系统太阳与日地系统 地球绕太阳系质心运动地球的公转地球绕太阳系质心运动地球的公转 严格地说，并非地心绕日心公转，而是地严格地说，并非地心绕日心公转，而是地月系统月系统质心绕太阳系公共质心的公转。在黄道面上，行星的质心绕太阳系公共质心的公转。在黄道面上，行星的力矩效应对日心至太阳系公共质心的距离变化有比较力矩效应对日心至太阳系公共质心的距离变化有比较大的影响，仅木星的力矩效应就可使所述的距离偏差大的影响，仅木星的力矩效应就可使所述的距离偏差741074104 4kmkm，若出现如下所述的八星会聚中的地

59、心会聚，若出现如下所述的八星会聚中的地心会聚那样的极端情况，会使日地距离缩短那样的极端情况，会使日地距离缩短1%1%左右，并影响左右，并影响到地球在公转轨道上运行的速度；还会使太阳的自转到地球在公转轨道上运行的速度；还会使太阳的自转角动量发生变化，并使太阳活动也受到影响；且两者角动量发生变化，并使太阳活动也受到影响；且两者都会使地球气候和地理环境发生一些变化。都会使地球气候和地理环境发生一些变化。黄赤交角的变化：黄赤交角的变化： 黄赤交角是地球自转的赤道面与绕日公转的黄道面之间的夹角，黄赤交角是地球自转的赤道面与绕日公转的黄道面之间的夹角，又称黄道倾斜。黄赤交角决定着太阳光直射在一年内到达最北

60、又称黄道倾斜。黄赤交角决定着太阳光直射在一年内到达最北( (北北回归线回归线) )与最南与最南( (南回归线南回归线) )的地理纬度，同时也决定着一年内出现的地理纬度，同时也决定着一年内出现极昼与极夜极昼与极夜( (北极圈与南极圈北极圈与南极圈) )的地理纬度，也即决定着地球表面的地理纬度，也即决定着地球表面各纬度带年内接收的太阳辐射量。黄赤交角变小时，南各纬度带年内接收的太阳辐射量。黄赤交角变小时，南( (北北) )回归回归线向赤道靠拢，而南线向赤道靠拢，而南( (北北) )极圈向极地推移；黄赤交角变大时，上极圈向极地推移；黄赤交角变大时，上述四线均反方向移动。黄赤交角的变化是由黄道面位置的

61、改变而述四线均反方向移动。黄赤交角的变化是由黄道面位置的改变而引起的引起的( (任振球，任振球，1990)1990)，但它相当于地球自转轴倾斜角度的变化，但它相当于地球自转轴倾斜角度的变化，或赤道平面倾斜度的变化。黄赤交角变化的范围在或赤道平面倾斜度的变化。黄赤交角变化的范围在222200-2400-243030之间，即回归线的地理纬度变化在南、北纬之间，即回归线的地理纬度变化在南、北纬2222-24-243030之间，南、之间，南、北极圈的地理纬度变化在南、北纬北极圈的地理纬度变化在南、北纬6868-65-653030之间。它的变化周之间。它的变化周期为期为4 4.1 110104 4a.a

62、.，上一次黄赤交角达最大值的时间是，上一次黄赤交角达最大值的时间是9ka.BP.9ka.BP.，达，达最小值的时间是最小值的时间是28ka.BP.28ka.BP.。目前，黄赤交角正以。目前，黄赤交角正以4747/100a./100a.的速度的速度变小，到变小，到15ka.BP15ka.BP之后黄赤交角再一次达到最小。之后黄赤交角再一次达到最小。岁差、章动和极移岁差、章动和极移当地球自转旋进时，春分当地球自转旋进时，春分点西移，故地球自转不到点西移，故地球自转不到一周即可两次经过春分点，一周即可两次经过春分点，这就是这就是岁差岁差。春分点每年。春分点每年西移西移5050.25642564。由图可

63、知，。由图可知，地球自转旋进周期约为地球自转旋进周期约为2570025700年，既每年，既每2570025700年描年描绘出一个圆锥形。绘出一个圆锥形。地球的形状轴地球的形状轴( (对称轴对称轴) )和自转轴并不重合，而形状轴和和自转轴并不重合，而形状轴和地面的焦点才是真正的地极。地转轴以地面的焦点才是真正的地极。地转轴以425425440440天为周天为周期绕形状轴旋转，产生振幅约为期绕形状轴旋转，产生振幅约为0.1-0.20.1-0.2的摇摆运动。的摇摆运动。从真正的地极来看，地球自转轴大约在从真正的地极来看，地球自转轴大约在3m3m距离处，每距离处，每1414个月绕这个点旋转一周。这种现

64、象就是个月绕这个点旋转一周。这种现象就是极移极移 然而，月球、太阳与地球相对位置的不断变动使引力方然而，月球、太阳与地球相对位置的不断变动使引力方向也不断变化。太阳每年两次，月球则每月两次通过地向也不断变化。太阳每年两次，月球则每月两次通过地球赤道面，这就在地轴旋进的平均位置上附加了一个短球赤道面，这就在地轴旋进的平均位置上附加了一个短周期摆动，使地球自转轴在空间扫过的轨迹成荷叶边形周期摆动，使地球自转轴在空间扫过的轨迹成荷叶边形的锥面，而不是一般的圆锥面。附加在圆上的这种短周的锥面，而不是一般的圆锥面。附加在圆上的这种短周期摆动叫做期摆动叫做章动章动 宇宙中的地球宇宙中的地球 2.2.地球的

65、质量及其环境效应地球的质量及其环境效应地球的质量及其环境效应地球的质量及其环境效应地球质量不大也不小，从而引力适中地球质量不大也不小，从而引力适中,形成了适宜的形成了适宜的大气圈与水圈，为生命的诞生准备了必要的条件大气圈与水圈，为生命的诞生准备了必要的条件3. 3. 地球的形状及其地理意义地球的形状及其地理意义地球的形状及其地理意义地球的形状及其地理意义造成地球上热量的带状分布和所有与地表热状况相关造成地球上热量的带状分布和所有与地表热状况相关的自然现象的自然现象(如气候、土壤、植被等如气候、土壤、植被等)的地带性分布的地带性分布 1.日地距离及其环境意义日地距离及其环境意义日地距离及其环境意

66、义日地距离及其环境意义距离不近也不远，为生命的孕育创造了条件距离不近也不远，为生命的孕育创造了条件4.4.地球的运动及其环境效应地球的运动及其环境效应地球的运动及其环境效应地球的运动及其环境效应1）地球自转及其环境效应：地球自转及其环境效应： 地球自转产生了昼夜更替地球自转产生了昼夜更替 地球自转产生了地方时地球自转产生了地方时 地球自转产生了地转偏向力地球自转产生了地转偏向力2）地球公转的地理意义：地球公转的地理意义： 地球的公转导致季节的变化地球的公转导致季节的变化 地球的公转导致昼夜长短的变化地球的公转导致昼夜长短的变化 地球运动对地表温度调节、孕育生命地球运动对地表温度调节、孕育生命地

67、球的大小与意义地球的大小与意义 科学家人为，行星的质量如果偏大，氢、氦、甲烷等科学家人为，行星的质量如果偏大，氢、氦、甲烷等原始大气就会被他牢牢地吸引住，造成一个缺氧的大气原始大气就会被他牢牢地吸引住，造成一个缺氧的大气环境，不利于生命的诞生与进化；但如果行星的质量偏环境，不利于生命的诞生与进化；但如果行星的质量偏小，引力就会偏小，就不能保持一个像今天一样稠密的小，引力就会偏小，就不能保持一个像今天一样稠密的大气层，也不能集中足够的水，生命的诞生与进化也就大气层，也不能集中足够的水，生命的诞生与进化也就无法进行，地球的质量适中，不大不小，从而引力适中，无法进行，地球的质量适中，不大不小，从而引

68、力适中，形成了适宜的大气圈与水圈，为生命的诞生准备了必要形成了适宜的大气圈与水圈，为生命的诞生准备了必要的条件。的条件。 长期以来，人们把大洋表面看作一个平缓的、长期以来，人们把大洋表面看作一个平缓的、稳定的旋转椭球面。其实地球洋面上至少有三个稳定的旋转椭球面。其实地球洋面上至少有三个较大的隆起区和凹陷区。前者如澳大利亚东北洋较大的隆起区和凹陷区。前者如澳大利亚东北洋面、大西洋南伊斯兰附近洋面和非洲东南洋面，面、大西洋南伊斯兰附近洋面和非洲东南洋面，分别隆起分别隆起76m76m、68m68m和和48m48m；后者如印度半岛以南海；后者如印度半岛以南海面、加勒比海区和加利福尼亚以西海面，分别凹面

69、、加勒比海区和加利福尼亚以西海面，分别凹进进112.64m112.64m和和56m56m。这些凹陷区直径都在。这些凹陷区直径都在300030005000km5000km。隆起区和凹陷区的存在使大西洋发生倾。隆起区和凹陷区的存在使大西洋发生倾斜，因而形成一个复杂的面。斜，因而形成一个复杂的面。大地水准面大地水准面 月球重力只有地球的月球重力只有地球的1/61/6，没有如地球维持大气圈的重力，没有如地球维持大气圈的重力引力。月球上缺水。所找到的月球岩石都已磁化。在月球运引力。月球上缺水。所找到的月球岩石都已磁化。在月球运行接近地球时，有时发生月震。据此推测，月球可能是由太行接近地球时，有时发生月震

70、。据此推测，月球可能是由太阳系的另一部分，在失去挥发元素的高温环境形成的，后来阳系的另一部分，在失去挥发元素的高温环境形成的，后来被地球捕获而成为地球的卫星。被地球捕获而成为地球的卫星。月球是地球唯一的月球是地球唯一的1 1个卫星。地月个卫星。地月质量比约质量比约8181.3 3，地月平均密度比约，地月平均密度比约1 1.652652。通过遥测和载人不载人的。通过遥测和载人不载人的登月探测，月球表面有盆状月海，登月探测，月球表面有盆状月海，为熔岩流覆盖，估计是陨石撞击并为熔岩流覆盖，估计是陨石撞击并引发熔岩喷溢所致。月球表土层是引发熔岩喷溢所致。月球表土层是几十亿年来由微陨石、宇宙线与太几十亿

71、年来由微陨石、宇宙线与太阳粒子轰击产生的岩石碎块屑简单阳粒子轰击产生的岩石碎块屑简单堆积而成。堆积而成。月球和地月系统月球和地月系统 地地- -月系统绕太阳公转，真正的公转轨道是地月系统绕太阳公转，真正的公转轨道是地- -月系月系统公共质心的轨道，地心的运动轨道则时而在公转轨道统公共质心的轨道，地心的运动轨道则时而在公转轨道以内，时而又在公转轨道之外，时而超前于地以内，时而又在公转轨道之外，时而超前于地- -月公共月公共质心，时而又落后于地质心，时而又落后于地- -月公共质心。具体为在朔时月公共质心。具体为在朔时( (农农历初一历初一) )由于月球在日由于月球在日- -地之间，故地心在公转轨道

72、之外地之间，故地心在公转轨道之外4671km4671km；在望时；在望时( (农历十五或十六农历十五或十六) )地球在日地球在日- -月之间，月之间，故地心又在公转轨道以内故地心又在公转轨道以内4671km4671km；在上弦时它超前地；在上弦时它超前地- -月公共质心；在下弦时又落后于地月公共质心；在下弦时又落后于地- -月公共质心。也就月公共质心。也就是说，实际上，地球绕日公转的速度是变化的，自下弦是说，实际上，地球绕日公转的速度是变化的，自下弦至朔到上弦期间相对加快，要从落后于地至朔到上弦期间相对加快，要从落后于地- -月公共质点月公共质点到超前于它，所以地球公转速度要加快，超上去到超前

73、于它，所以地球公转速度要加快，超上去9342km9342km；自上弦至望到下弦期间则相反。自朔至望，日；自上弦至望到下弦期间则相反。自朔至望，日- -地距地距离要增大离要增大9342km9342km；自望至朔又相反。；自望至朔又相反。 月球绕行轨道比较接近各行星绕太阳运行的公转平月球绕行轨道比较接近各行星绕太阳运行的公转平面，不会超过地球上面，不会超过地球上2836N2836S的区间。月球的的区间。月球的绕行加上地球自转，在地球表面产生比较规则的潮波，绕行加上地球自转，在地球表面产生比较规则的潮波，包括海潮，固体潮，并对大气环流也有一定的影响。包括海潮，固体潮，并对大气环流也有一定的影响。持之

74、以恒的海潮被认为是地质历史时期地球自转速度持之以恒的海潮被认为是地质历史时期地球自转速度稳定放慢的原因。稳定放慢的原因。月全食月全食19751975年年1111月月1818、1919日日 月球月球 月月食食形形成成图图维维持持地地表表系系统统运运行行、地地表表环环境境发发展展的的能能量量，主主要要来来自自太太阳阳的的辐辐射射。太太阳阳辐辐射射作作用用于于地地表表，由由于于地地表表接接受受的的太太阳阳辐辐射射的的差差异异，导导致致了了行行星星风风带带的的产产生生、季季风风的的形形成成、水水汽汽的的运运移移、洋洋流流的的产产生生以以及及风风化化作作用的进行。用的进行。地外系统对地表环境的影响地外系

75、统对地表环境的影响 1.1.能量的来源能量的来源能量的来源能量的来源2.2.引力的影响引力的影响引力的影响引力的影响太阳与太阳系行星引力的作用，使地球沿着自身太阳与太阳系行星引力的作用，使地球沿着自身固有的轨道运行，具有特定的运行周期与速度。固有的轨道运行，具有特定的运行周期与速度。 由于太阳与月亮引力的作用，产生了地球上的潮由于太阳与月亮引力的作用，产生了地球上的潮汐现象汐现象。潮汐运动示意图潮汐运动示意图 在地球系统中的地月在地球系统中的地月支系统最突出的是引力作支系统最突出的是引力作用。在太阳系内，月球与用。在太阳系内，月球与其绕转的地球的质量比，其绕转的地球的质量比，高于其它卫星与其绕

76、转的高于其它卫星与其绕转的行星的质量比。月球对地行星的质量比。月球对地球的引力要比太阳对地球球的引力要比太阳对地球的引力大一倍多，其它行的引力大一倍多，其它行星对地球的引潮力小于月星对地球的引潮力小于月球引潮力的万分之一。球引潮力的万分之一。3.3.陨石撞击的环境效应陨石撞击的环境效应陨石撞击的环境效应陨石撞击的环境效应4.4.其他宇宙因素的影响其他宇宙因素的影响其他宇宙因素的影响其他宇宙因素的影响地表系统与地外系统之间，也存在着物质的交换地表系统与地外系统之间，也存在着物质的交换 太阳活动；太阳活动； 太阳风。太阳风。改变了地表形态，造成陨石坑与环型山改变了地表形态，造成陨石坑与环型山; ;

77、陨石撞击导致地震陨石撞击导致地震; ;陨石撞击地球，导致地表环境的灾变陨石撞击地球，导致地表环境的灾变; ;大的撞击还会导致岩石圈的破裂，引起板块分裂大的撞击还会导致岩石圈的破裂，引起板块分裂与运动。与运动。1.1.能量的来源能量的来源能量的来源能量的来源地内系统对地表系统的影响地内系统对地表系统的影响地内活动还对地表环境产生了一些其他的影响。火山、地内活动还对地表环境产生了一些其他的影响。火山、地震；地核、地幔物质的运动与相变。地震；地核、地幔物质的运动与相变。3.3.地内活动的其他环境效应地内活动的其他环境效应地内活动的其他环境效应地内活动的其他环境效应地内系统与地表系统在不断地进行着物质

78、的交换。地内系统与地表系统在不断地进行着物质的交换。2.2.物质的交换物质的交换物质的交换物质的交换尽管太阳辐射是地表系统运行与发展的主要能量来源，尽管太阳辐射是地表系统运行与发展的主要能量来源，但地球内能也对地表系统与环境产生了不可忽视的作用但地球内能也对地表系统与环境产生了不可忽视的作用与影响。与影响。地理坐标地理坐标纬线和纬度纬线和纬度经线和经度经线和经度流星和陨星流星和陨星 流星是指夜空中星光如箭掠过的现象，实际上是星际流星是指夜空中星光如箭掠过的现象，实际上是星际空间被叫做流星体的较细小物体，在它们闯入地球大气层时空间被叫做流星体的较细小物体，在它们闯入地球大气层时因摩擦而燃烧发光的

79、现象。因摩擦而燃烧发光的现象。19991999年年8 8月月1212日，当地时间下午日，当地时间下午七时，在北美见到每小时七时，在北美见到每小时50-15050-150颗流星燃烧着掠过天际，那颗流星燃烧着掠过天际，那是一年一度的英仙座流星雨。英仙座流星雨跟其他流星雨一是一年一度的英仙座流星雨。英仙座流星雨跟其他流星雨一样，本是慧星残骸。样，本是慧星残骸。19991999年撞入澳大利亚沙漠的一颗流星，年撞入澳大利亚沙漠的一颗流星，发出发出“不可置信的蓝色亮光不可置信的蓝色亮光”和和“蓝白色闪光蓝白色闪光”历时数分钟历时数分钟之久。之久。18331833年年1111月月1313日，北美见到了称为日

80、，北美见到了称为“狮子座流星群狮子座流星群”型的流星雨，它看起来象是从狮子座中某一点辐射出来的，型的流星雨，它看起来象是从狮子座中某一点辐射出来的，高空高空“焰火盛会焰火盛会”长达几小时之久。长达几小时之久。流流 星星一颗小行星一颗小行星陨星是指质量较大的流星陨星是指质量较大的流星体在地球大气层中未完全体在地球大气层中未完全烧毁而落到地面上的碎块。烧毁而落到地面上的碎块。荷马史诗荷马史诗伊利亚特伊利亚特中中提到一个作为奖品的粗糙提到一个作为奖品的粗糙铁块，可能是公元前铁块，可能是公元前30003000年左右的一块陨铁。年左右的一块陨铁。春春秋秋庄公七年庄公七年记有记有“夜夜中星陨如雨中星陨如雨

81、”。 18341834年瑞典化学家柏泽里年瑞典化学家柏泽里( (JnsJns JakobJakob BerzeliusBerzelius) )率先率先对陨石进行化学分析。按化学成分，陨星分为五类即对陨石进行化学分析。按化学成分，陨星分为五类即石石陨星陨星( (陨石陨石) )、铁陨星铁陨星( (陨铁陨铁) )和和石铁陨星石铁陨星，三者的比例各，三者的比例各占约占约92%92%、6%6%和和2%2%。另外，还有。另外，还有冰陨星冰陨星( (陨冰陨冰) )和和玻璃陨玻璃陨石石。美国宇航局的科学家还在。美国宇航局的科学家还在19981998年年3 3月月2222日的一块陨日的一块陨石里发现蓝色的岩盐晶

82、体以及在其中漂浮的小泡水。经石里发现蓝色的岩盐晶体以及在其中漂浮的小泡水。经测定，该块陨石原本生成于测定，该块陨石原本生成于454510108 8年前。目前已知最年前。目前已知最大的陨铁重约大的陨铁重约60T60T，保存在纳米比亚。在新疆维吾尔自，保存在纳米比亚。在新疆维吾尔自治区青河县境内的一块陨铁重约治区青河县境内的一块陨铁重约3030吨。吨。19761976年年3 3月月8 8日吉日吉林地区的一场陨石雨散落范围达林地区的一场陨石雨散落范围达500km500km2 2，已收集到完整，已收集到完整的陨石的陨石100100多块，共重多块，共重2T2T多，其中最大的一块重达多，其中最大的一块重达

83、1770kg1770kg。 陨星陨星美国亚利桑那州巴林杰陨星坑美国亚利桑那州巴林杰陨星坑陨星降落冲撞地面形成的坑穴称陨星陨星降落冲撞地面形成的坑穴称陨星坑坑( (陨石坑陨石坑) )。陨星坑形状近乎圆形。陨星坑形状近乎圆形。地球上所见最大的陨星坑在加拿大魁地球上所见最大的陨星坑在加拿大魁北克北克(Quebec)(Quebec)清水湖处，直径清水湖处，直径26km26km。化石陨星坑中著名的是美国亚利桑那化石陨星坑中著名的是美国亚利桑那州科科尼诺的巴林杰州科科尼诺的巴林杰(Daniel Moreau (Daniel Moreau BarringerBarringer) )陨星坑陨星坑( (图图)

84、)、加纳的亚山、加纳的亚山蒂陨石坑以及墨西哥湾尤卡坦半岛的蒂陨石坑以及墨西哥湾尤卡坦半岛的巨大陨星坑。巴林杰陨星坑直径巨大陨星坑。巴林杰陨星坑直径美国亚利桑那州陨星坑美国亚利桑那州陨星坑1300m1300m，深，深180m180m，周围缘高，周围缘高30-45m30-45m，它形成于，它形成于2500025000年前。尤卡坦年前。尤卡坦陨星坑的地质年代约陨星坑的地质年代约6500106500104 4年，恰是地球上恐龙灭绝的年代。年，恰是地球上恐龙灭绝的年代。月球上的环形山实际上也是陨星坑。火星和其他行星、卫星上也月球上的环形山实际上也是陨星坑。火星和其他行星、卫星上也有陨星坑。有陨星坑。 太

85、阳粒子流太阳粒子流 马可尼马可尼( (GuglielmoMarconi) )于于19011901年做无线电实验，年做无线电实验，把电信号从英国康沃尔发到了把电信号从英国康沃尔发到了3400km3400km以外的加拿大纽以外的加拿大纽芬兰芬兰(Newfoundland)(Newfoundland)，于是海维赛特，于是海维赛特(Oliver (Oliver HeavisideHeaviside) )和肯涅利和肯涅利( (ArthurEdwinKennelly) )提出在提出在大气层高处有一个带电粒子层，它反射电信号大气层高处有一个带电粒子层，它反射电信号。阿普。阿普顿顿( (EdwardVicfo

86、rAppleton) )进而测定它的高度在进而测定它的高度在100km(100km(白天白天) )到到220km220km以上，它就是以上，它就是“电离层电离层”。太阳粒子流太阳粒子流极光极光 极光是在极区上空运动着极光是在极区上空运动着的五颜六色的光流，的五颜六色的光流，1818世纪中世纪中期又发现极光光流好象是沿着期又发现极光光流好象是沿着地磁场磁力线方向运动、在磁地磁场磁力线方向运动、在磁力线最密地集中的地方汇聚起力线最密地集中的地方汇聚起来的，在磁暴期间甚至可以在来的，在磁暴期间甚至可以在纽约纽约(40(404343N N、74740000W)W)看到看到极光。极光。极光极光太阳粒子流

87、太阳粒子流 估计太阳风使太阳每秒钟丧估计太阳风使太阳每秒钟丧失失10010100104 4T T物质，自太阳形成物质，自太阳形成以来，由太阳风而丧失的质量以来，由太阳风而丧失的质量尚不到太阳质量的万分之一。尚不到太阳质量的万分之一。太阳风粒子到达地球附近的速太阳风粒子到达地球附近的速度约度约440km/s440km/s，然后被约束在地，然后被约束在地球磁力线上，并构成两个主要球磁力线上，并构成两个主要的辐射带，即的辐射带，即“范艾伦范艾伦( (Janmes A.Van Allen) )辐射带辐射带”，后来又，后来又改名为改名为“磁层磁层”。地球磁层顶在朝向太阳的方向高约地球磁层顶在朝向太阳的方

88、向高约6 6.4104104 4kmkm，在另一侧它的泪滴状尾，在另一侧它的泪滴状尾部可一直延伸到部可一直延伸到10010100104 4km-km-20010200104 4kmkm以外以外(I.Asimov,1972)。太阳粒子流太阳粒子流 进一步探测发现，月球、金星和火星没有辐射带，进一步探测发现，月球、金星和火星没有辐射带，可能的原因是月球没有可能的原因是月球没有“铁核铁核”，金星自转太慢，金星自转太慢(8(8个个月自转一周月自转一周) )，火星自转太快，火星自转太快( (周期是周期是24.524.5小时小时) )，它们，它们没有磁场或磁场太微弱，金星的磁场强度只有地球的没有磁场或磁场太微弱，金星的磁场强度只有地球的1/601/60。但太阳系中的木星、土星以及天王星、海王星。但太阳系中的木星、土星以及天王星、海王星则均有辐射带。木星的磁场强度是地球的则均有辐射带。木星的磁场强度是地球的12121616倍。倍。 太阳粒子流太阳粒子流“风暴风暴”平均每平均每10101111年年1 1次，所释次，所释放的能量相当于放的能量相当于10010010104 4个个1 110108 8T T级的核弹，会对级的核弹，会对地球上的电子通迅、输电及对人类的宇宙航行等有地球上的电子通迅、输电及对人类的宇宙航行等有严重的影响。严重的影响。太太阳阳风风暴暴的的产产生生