資源簡介

(共53張PPT)
地球的宇宙環境
The
cosmic
environment
of
the
earth
第一章第一節
宇宙中的地球
新課標湘教版
2
019
2
地球的宇宙環境
4
茫茫宇宙，渺無邊際。億萬星辰，交相輝映。地球在宇宙中處于何等地位?地球的宇宙環境究竟如何?地球是一個什么樣的星球？
5
1.了解宇宙的概念。
2.掌握天體及其基本類型以及天體系統的層次。
3.學會分析地球上存在生命的原因，理解地球是太陽系中既普通又特殊的行星。
目錄
CONTENTS
01
人類對宇宙的認識
02
多層次的天體系統
03
特殊行星—地球
THE
BLUE
PLANET
/
01
人類對宇宙的認識
8
一、人類對宇宙的認識
宇宙是什么？
宇宙是時間和空間的組合，宇宙在空間上是無邊無際的，在時間上是無始無終的。簡而言之宇宙是無限的。
我們把人類目前已經觀測到的有限宇宙叫作可見宇宙或已知宇宙（137億光年）。
9
光年是天文學中的距離單位，即光在“真空”中一年所傳播的距離。在真空中，光速約3×105千米/秒，所以1光年約等于9.4608×1012千米
計算并回答：
①計算可見宇宙的半徑約為多少千米？
可見宇宙的半徑=94608億千米×140億≈1.32×1023千米
②面對上題的數字，你有什么感慨？
宇宙的范圍是極其寬廣的，可以說是無邊無際的。宇宙中的奧秘無窮，有待于我們進一步地探索。
/
02
地球在宇宙中的位置
The
position
of
the
earth
in
the
universe
天體物質形式
Material
form
of
celestial
body
晴朗夜空下，仰望星空，可以看到閃爍的恒星、輪廓模糊的星云，以及相對星空背景有明顯位移的行星、還可以看到一閃即逝的流星體、拖著長尾的彗星
這些都是宇宙中物質存在的形式，它們連同通過天文望遠鏡或其他空間探測手段才能探測到的星際空間物質，統稱為天體
壹
由氣體和塵埃組成的呈云霧狀外表的天體，主要物質是氫
圖為通過天文望遠鏡拍攝的獵戶座星云
01
…
…
…
…
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與核附近像草帽的帽檐般向四周輻射散開的宇宙灰塵，又稱墨西哥草帽星系
距離地球2930萬光年的Sa-Sb型之旋渦星系，梅西耶編號M104，NGC
4594
-02-
環狀星云（Planetary
nebulae），也被稱之為“Messier
57”
因此類星云中心有顆高溫星，外圍環繞著一圈云狀物質，就好像行星繞著太陽似的而得名，也有因其形狀像一個光環，所以又稱為環狀星云
宇宙星云?環狀星云梅西耶57
Cosmic
nebula,
Ring
Nebula,
Messier
57
-03-
天龍座的一個行星狀星云，因為形狀長得像貓的眼睛而得名
哈勃太空望遠鏡顯示，貓眼星云擁有繩結、噴柱、弧形等各種形狀的結構。于1786年發現，是已知的結構最復雜的星云之一
宇宙星云?貓眼星云NGC
6543
Cosmic
nebula
·
cat's
Eye
Nebula
NGC
6543
宇宙星云?行星狀蝴蝶星云
M2-9
Cosmic
nebula,
planetary
Butterfly
Nebula
m2-9
-04-
蝴蝶星云
M2-9也叫巴比龍星云
蛇夫座美麗的行星狀星云。大小約是150光年，位于我們的鄰居星系大麥哲倫星云，距地球大約17萬光年
宇宙星云?馬頭狀星云
Barnard
33
Cosmic
nebula,
Horsehead
Nebula,
Barnard
33
-05-
馬頭狀星云
Barnard
33
IC
434是暗星云，黑暗的塵埃和旋轉的氣體構成的構成馬的頭部
它位于獵戶座ζ星的左下處，距離地球大約1500光年
“至和元年五月己酉，客星晨出天關之東南可數寸（嘉祐元年三月乃沒）”
——《續資治通鑒長編》
1054年7月4日，產生蟹狀星云的一次超新星爆發，這次客星的出現被中國宋朝的天文學家詳細記錄
蟹狀星云
Crab
Nebula
由熾熱氣體組成、能自己發光的球狀或類球狀天體
圖為太陽，它是離地球最近的恒星
02
…
…
…
…
太陽
天狼星
…
…
…
…
UY
Scuti
盾牌座
UY
盾牌座UY是一顆位于盾牌座的紅超巨星
是現今人類已知體積最大的恒星，半徑約為
7.94
AU，略小于土星軌道半徑，居人類觀測到的恒星體積榜首
在橢圓軌道上繞恒星運行的、近似球狀的天體
行星的質量比恒星小，本身不發光，靠反射恒星的光而發亮
圖為在外太空拍攝的環繞太陽運行的土星
03
…
…
…
…
…
…
…
…
Asteroid
belt
小行星帶
小行星帶是太陽系內介于火星和木星軌道之間的小行星密集區域，98.5%的小行星都在此發現，約2.17-3.64天文單位內，聚集了約50萬顆以上的小行星
環繞行星運轉的天體，衛星的大小差別很大
圖為木星的衛星一木衛二，它是已發現的距離木星第二近的衛星
04
…
…
…
…
流星體是太陽系內，成為顆粒狀的碎片
流星體進入地球大氣層后，在路徑上發光并被看見的階段則被稱為流星
圖示為英仙座流星雨
05
…
…
…
…
彗星又稱掃把星，是進入太陽系內
亮度和形狀會隨日距變化而變化的繞日運動的天體，呈云霧狀
彗核由冰物質構成，當彗星接近恒星時，彗星物質升華
06
…
…
…
…
Comet
trajectories
水星
太陽
地球
金星
3.03
3.10
3.18
3.23
3.28
4.02
4.12
黑洞是現代廣義相對論中的一種天體
引力極其強大，是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體
圖為北京時間2019年4月10日人類首張合成黑洞照片
07
…
…
…
…
Kagantuya
卡岡圖雅黑洞來自于《星際穿越》這部電影中，主人公從中跳入卡岡圖雅黑洞，進入了五維文明構建的超立方體（三維）中；質量達到了太陽的1億倍
由人工研制并用運載火箭或航天飛機發射到宇宙空間的飛行體
運行規律與自然天體相同或基本相同；包括宇宙飛行器和空間垃圾等
08
…
…
…
…
天體系統
sphere
systems
貳
宇宙中天體都在運動著，運動中的天體相互吸引、相互繞轉，形成天體系統
天體系統有不同的級別；地球所處的天體系統，按從低到高的級別，依次為地月系、太陽系、銀河系和可觀測宇宙
地月系
E-Moon
system
E01
地月系由地球和月球組成
地球是地月系的中心天體，月球圍繞地球運動
它是地球唯一的天然衛星，月地距離約為38.4萬千米
…
…
…
…
太陽系
Solar
system
E02
太陽系由太陽、行星及其衛星、小行星、彗星、行星際物質等構成
太陽是太陽系的中心天體，質量占整個太陽系質量的99.86%
以其強大的引力，約束其他天體按照-一定的軌道繞著它運轉
地球是距離太陽較近的一顆行星，日地距離約為1.5億千米
…
…
…
…
99.86%
銀河系
Galactic
System
E03
銀河系是由太陽和眾多恒星組成的龐大恒星系統
在銀河系中，有1
000億顆以上的恒星；銀河系的直徑約10萬光年①
太陽與銀河系中心的距離約2.6萬光年
…
…
…
…
①光年是計量天體間距離的單位。1
光年即光在一年中傳播的距離，
約為94605億千米
由于身在其中，我們在地球上無法看到銀河系的全貌
在沒有月光且未受城市燈光干擾的晴朗夜晚，常能看到銀河呈一條乳白色的朦朧光帶橫跨天際
圖為夏季在金山嶺長城觀測到的銀河
The
Milky
Way
seen
on
earth
可觀測宇宙
Observable
universe
E04
目前，在銀河系外，天文學家觀測到
許許多多同銀河系類似的星系，統稱它們為河外星系
銀河系和現階段所能觀測到的河外星系，統稱為可觀測宇宙
…
…
…
…
注：圖示為人類可觀測宇宙輻射全景
開展簡單的天文現象觀測活動
Simple
astronomical
observation
activities
天文觀測是天文學家重要的日常工作之一，天文愛好者也可以直接用肉眼或者用望遠鏡等進行月相、日食、月食、流星雨等天文現象的觀測；觀測前需做好準備工作，觀測時注意個人安全防護
以月相觀測為例；月相可用肉眼直接觀測，觀測前需準備指南針和觀測記錄表
圖：確定月亮在天空中的位置
…
…
…
…
確定月亮位置的方法
How
to
determine
the
position
of
the
moon
選擇視野開闊的地方，用指南針確定東、南、西、北方向；選擇地面標志性建筑物，作為月亮水平方位的參照
月亮的高度角可用拳頭進行估算；水平伸直一只手臂為0°基準面，握拳，其上疊放另一只手的拳頭，一只拳頭的高度角約為10°；保持手臂穩定不動，依次將下面的手抽出疊放在上面，直到視線、拳頭和月亮三者重合，據此估算月亮的高度角
活動
觀測并記錄月亮的位置和形狀
How
to
determine
the
position
of
the
moon
傍晚日落后天空出現月牙的時候，在觀測表上記下觀測日期、月亮的位置和形狀，并標注觀測時刻(表1.1
)
接下來兩周內，每天在同一時刻進行觀測并記錄。
描繪觀測期間同一時刻月亮在天空的位置和形狀變化
活動
表1.1
月相觀測記錄表
觀察時刻____________
日期
觀測項目
農歷
公歷
月亮水平方位
月亮高度角
月亮形狀
觀測并記錄月亮的位置和形狀
How
to
determine
the
position
of
the
moon
活動
總結觀測結果
總結月亮位置的逐日變化
總結月亮形狀的逐日變化
圖:月相觀測描繪示例(
2016年)
/
03
行星地球
Planet
Earth
太陽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
太陽系?八大行星體積位置
The
size
and
position
of
eight
planets
in
the
solar
system
太陽系八大行星
Material
form
of
celestial
body
壹
在太陽系的八顆行星中
水星、金星、地球、火星更靠近太陽，有固體表面，體積較小，稱為類地行星
木星、土星、天王星和海王星遠離太陽，主要由氣體構成，其中木星、土星因體積巨大，稱為巨行星
天王星、海王星因與太陽相距很遠，稱為遠日行星
水星
金星
地球
火星
木星
天王星
土星
海王星
類地行星
巨行星
遠日行星
太陽系?八大行星分類體系
Classification
system
of
eight
planets
in
solar
system
01
02
太陽系?八大行星運動規律
Laws
of
motion
of
the
eight
planets
in
the
solar
system
八顆行星都圍繞太陽公轉
而且公轉方向具有同向性，公轉軌道面具有共面性，公轉軌道形狀具有近圓性
地球普通性與特殊性
The
generality
and
particularity
of
the
earth
貳
普通性：無論是從距日遠近、自身的體積，還是從公轉方式來看，地球都只是太陽系中一顆普通的行星
特殊性：然而，地球又是太陽系中一顆特殊的行星；
根據人類目前所掌握的宇宙信息，地球是八顆行星中唯一存在高級智慧生命的星球
…
…
…
…
地球上具有適宜高級智慧生命生存和繁衍的溫度、水、大氣等條件
這與地球在太陽系中的位置、自身的體積和質量有關，也與地球有一個安全的宇宙環境有關
E01
地球存在生命的條件
Conditions
for
life
on
earth
宇宙環境
安全的宇宙環境——大小行星各行其道，互不干擾
A
穩定光照
穩定的太陽光照——太陽處于中年時期，狀態穩定
B
適宜溫度
適宜的溫度——日地距離適中，公轉自轉周期適中
C
大氣條件
適合生物生存的大氣——地球自身的體積、質量適中
D
宇宙環境
安全的宇宙環境，大小行星各行其道，互不干擾
穩定光照
穩定的太陽光照——太陽處于中年時期，狀態穩定
適宜溫度
適宜的溫度——日地距離適中，公轉自轉周期適中
大氣條件
適合生物生存的大氣——地球自身的體積、質量適中
E01
地球存在生命的條件
Conditions
for
life
on
earth

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