一、宇宙:(Universe/Cosmos/Space)
宇宙是无比巨大的物质世界,其中包含着无数的天体和广阔的空间。 宇宙中包括如下一些天体:
恒星:质量大,并且发光,不停地运动;但肉眼看到的天体,99%以上都是恒星。 行星:不发光,质量小,绕恒星运动的星体。地球仅是太阳的行星之一。 卫星:绕行星运行,质量比行星小的星体。
流星:质量更小,也不发光,当接近地球受到引力作用,可改变其轨道而陨落。当进
入大气层流,因与大气摩擦,迅速增温而白炽化,发生燃烧。 彗星:是一种很小的,有特殊外表和轨道的天体。 星云:云雾状的天体。
银河系:恒星的集合体,包括一千多亿个恒星的星系。
星系群:到目前为止,已发现了十亿多个类似银河系这样的星系。星系聚集组成星系
群。
上述九大行星的有关参数见表2-1。
表2-1 关于九大行星的一些基本参数
Planet 距太阳的平均距离 相对于地球的赤道半径 密度
cu.cm3 (millions of km) (行星/地球) (g/cmMercury Venus Earth Mars Jupiter Saturn Uranus Neptune
Pluto
After Montgomery CW(1995) 58 108 150 228 778 1427 2870 4479 5900
0.38 0.95 1.00(6378km)
0.53 11.19 9.41 4.06 3.88 0.23
)
5.4 5.2 5.5 3.9 1.3 0.7 1.2 1.7 1.1
二、 太阳 (A nuclear-powered star)
为什么说太阳是一颗既普通又特殊的恒星?
说它普通,是因为太阳的质量、体积在恒星中是属于中等大小,是处于壮年期的一刻恒星。
说它特殊,指太阳是太阳系的中心天体,吸引周围天体,构成太阳系。太阳是离地球最近的一刻恒星,是地球光热河生命之源,是研究其他恒星的标本。
太阳是银河系中的一颗恒星。是一个炽热的发光球。
在介绍太阳及太阳系之前,我们还介绍几个著名的天文学家。
哥白尼(1473~1543)波兰天文学家。日心说的确创立者,近代天文学的奠基人。 布鲁诺(1548~1600)意大利哲学家和思想家。日心说传播者。
开普勒(1571~1630)德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。天上的立法者。
伽利略(1564~1642)德国著名的天文学家、物理学家和哲学家。近代实验科学的先驱。 牛 顿(1643~1727)经典物理学理论体系的建立者。
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太阳系包括9个大行星:它们是(依远离太阳的次序):
水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)、冥王星(Pluto)
太阳对地球的贡献:(1)产生太阳辐射能;(2)形成太阳粒子流;(3)太阳引力;(4)迫使地球绕太阳公转。
三、 宇宙的成因
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。 四、 地球(The earth)
1 地球是一个椭球体:
? 是一个两极扁平,赤道相对突出的椭球体。 ? 地球形状的地理意义:
视太阳光为平行光,投射到地球表面 由于形状特征,使正午太阳高度角不同 地球赤道面与黄道面的交角,决定正午太阳高度角有规律地从南北纬度23°27′之间向两极减少 太阳辐射使地表增温的程度也按同样的方式降低 导致地球热量的带状分布。 概念:
(1) 太阳高度角 (2) 赤道面
(3) 黄道面:地球绕太阳转动的轨道面
2 地球质量巨大
有关地球的一些参数见表2-2。地球质量巨大具有重要的地理意义,地理意义:质量巨大,吸着周围气体,保持一个具有质量和厚度的大气圈。若没有大气圈,地表温度将变低,温差变大,紫外线辐射加强。
表2-2 地球特征参数 赤道半径 (m) 6378140 (±5)
极半径 (m) 6356755 (±5)
总面积 (km2) 5.1×108
总体积 (km3) 1082×108 1083.3×108
总质量 (g) 5.98×1027 6.588×1027
经线周长线
(m) 40008548
赤道周长线
(m) 40076604
3地球运动的认识过程: 1、 地心说的产生
生活在地球上的人们,无法直接感受地球的运动。然而,人们却能直接观察到日月星辰绕地球旋转的现象。因此,就很容易误认为地球居于宇宙的中心静止不动,于是地心说云云而生——由柏拉图(公元前427—公元前347年)提出, 他的门生欧多克斯和亚里士多德极力倡导 托勒斯(90-168)在2世纪中叶加以系统化 以便形成一个完整的地心体系。在政教合一的欧洲,这一理论将近统治了1500。
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2、日心说的提出
波兰天文学家哥白尼(1473—1543年),总结分析了前人学说及其观测资料,在1505年提出日心说的理论,并用了大半生时间去验证修改和补充日心说的理论。 在他的弟子类题卡斯的协助下,于其临终前(1543年)公开发表了日心说巨著——《天体运动论》。哥白尼在他的著作中明确提出:地球是运动的,它只是一颗既有自转运动而又环绕太阳做公转运动的普通行星。
4地球的自转是自西南东绕轴旋转。---自转 地球自转一周的时间为一日。
地球自转的速度在变慢,日子在变长。
● 地球自转的地理意义意义:
1) 决定了昼夜更替的地表过程节奏规律; 2) 使地球上运动的物体发生偏转;
3) 造成时差,即同一时刻不同经线上具有不同的地方时间; 4) 形成潮汐波,阻碍因太阳、太阳的引力而产生的潮汐; 5) 地球日转与地球的局部运动密切相关。
5 地球按照一定的轨道绕太阳旋转。---公转 地球绕太阳转一周的时间为一年。 ● 地球公转的地理意义:
1) 形成一年的四季更替。公转使太阳光直射范围在23°27′N和23°27′S之间非
周期性变动,形成四季更替;
2) 形成南、北极圈昼夜时间长短的差别。冬至北半球的夜晚比白昼长,而南半球的
白昼比夜晚长;夏至,南半球夜晚比白昼长,而北半球的白昼比夜晚长;
3) 形成南、北球冬、夏季节的判别。北半球是寒冷的冬天时,南半球则是炎热的夏
天;反之亦然;
6.地理坐标 地球的纬度和经度(自学) 1) 地轴:南北极点的连线,自转轴 2) 赤道 3) 纬线
4) 纬度:某地的铅垂线对赤道面的夹角 5) 经线 6) 经度:1884年确定穿过伦敦当时格林威治天文台的经线为本初经线,(本初子午线,
经度零度线)。向东、向西各180°。
某点的经度就是该地经线与本初经线之间的角距。
第3讲: (第二章第五节)地球圈层构造
课时:2课时 课型:理论教学 目的要求:
1 要求学生了解宇宙、地球形状及其基本知识; 2 要求学生明确地球形状的地理意义;
重点、难点:地球的运动 方法手段:课堂讲解 教学内容:
一、 地球圈层分异现象 (Differentation)
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根据宇宙大爆炸,星云分化说,地球在47亿年前形成之初,原始地球是一个均质的物体。其化学成分与陨石相类似。
由于地球的自转和公转,地球的运动使地球不断演化,在地球漫长的演化过程中,地球内部物质发生分异,导致了地球圈层结构的形成。
地球演化过程中,物质的分异主要有:重力分异(物理)、化学分异、相的分异等各种分异作用。
重力分异使比重/密度高的物质向地心聚集,而密度低的物质向地表方向迁移;
化学分异使化学性质稳定的元素趋向于向氧化物转化 ,在表层聚集,而化学性质活动的元素向深部还原状态积聚。
相的分异导致气相物质逸散释出,固相、液态相向地球内部积聚。
各种分异相互作用于,最终导致地球的圈层构造(岩石圈、大气圈、水圈、生物圈)。
二、 研究地球内部层圈构造的方法。
1(地球)化学法
主要通过大量的岩石样品分析和对比研究来判断地球不同圈层构造的物质分异特
点、差异。
如研究火山岩、月岩样品、陨石样品等。
化学分析 法以对研究地球层圈构造是十分有限的,因为目前的技术水平,无法直接取到地球深部物质的样品,而且伴随火山作用,岩浆侵蚀而自地球深部上繁荣昌盛到地表的深部物质,常常在上升的过程中发生了一定的化学变化,使得直接测定深部物质的化学组成变得困难。
2 地震波法(地球物理法)
纵波(P波):在液、固、气态物质中均能传播,而且速度较快,最先被地震仪测得。 横波(S波):只在固体物质中传播,且速度较慢。 P波传播比S波快约1.7倍。 面波(L波):是固-气、液气介面传播的波。质点有P波和S波传播的特点,近乎做圆圈运动。
根据地震波的研究,对地球内部结构的研究,将地球划分为:
地壳:地表至莫霍面之间厚度不均一的岩石圈部分,分上地壳、下地壳、陆壳和洋壳; 地幔:地表35公里以下的莫霍面至2900公里的古登堡面之间的地球圈层部分; 地核:古登堡面以下至地球核心部分,有铁、镍等致密物质组成。
3 钻探法(几乎不可能)
三、地球内部构造(Inner structure of the earth)
地球层圈结构的一些参数见表2-3
表2-3 地球不同圈层的密度参数
Structure Upper crust Lower crust Mantle Core
9
Average density(g/cm3)
2.8 2.9 4.5 10.7
Entire Earth 5.5
四、地球的外部构造(Outside structure of the Earth)
1 大气圈(atmosphere)--结构见第四章 主要成分:N2、O2、CO2、Ar、H2O(g) 微量成分:He 、Xe 、Br、 Rn、 NH3 、H2、、Ar
2 水圈(hydrosphere)
水圈的主体是大洋,但湖泊、河流、沼泽、冰川、地下水、岩石矿物中的结构水都属于水圈之范畴。
水圈占全球面积的91%
主要成分是:H2O和矿物质,有机质等。
3 生物圈(biosphere)
地球生物及其分布范围所构成的一个极特殊的圈层。 注意:生物圈不如水圈、岩石圈那样界线清楚。
第4讲: (第二章第四、六节)地表形态特征
课时:2课时 课型:理论教学 目的要求:
1 要求学生掌握地表形态的基本特征; 2 要求学生了解地球表层系统的特征。
重点、难点:地表形态的地理意义 方法手段:课堂讲解 教学内容:
一 地表形态特征
1. 海陆分布不均匀,海洋面积大于陆地面积 2. 大陆海拔高度与海沟深度差别悬殊
最高的山喜马拉雅山8889m,最深的海沟太平洋马利来纳海沟,探测深度11034m。 3. 岛屿与海沟近乎对应分布
如太平洋西侧有阿流群岛、千岛群岛、日本岛群、台湾岛、菲律宾岛、小笠原群岛、马里来群岛等,这些岛群自北向南呈弧状排列,人们称之为“岛弧”(大地构造学术语,有构造含义)
与岛弧排列相对应的是,在岛弧的大洋一侧,几乎都有海沟伴生。诸如阿琉海沟、千岛海沟、日本海沟、琉球海沟、菲律宾海沟、马里亚纳海沟等。与岛弧一一对应,如同孪生姊妹,形影相随。
海沟的剖面呈“V”型,但两边不对称,靠大洋一侧平缓,靠大陆一侧较陡峭。靠大洋一侧是玄武岩,即玄武质的大洋壳;靠大陆一侧是玄武岩+花岗岩组成的大陆地壳。
表明海沟沟底是大陆与大洋两种地壳的结合部位。二者在这里并不和睦相处,而是相互碰撞。
4. 太阳能集中分布于地表,太阳能转化亦在地表进行。 5. 固、气、液态物质共存于地表,并相互转换
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