第一章宇宙中的地球第一節(jié)宇宙第二節(jié)銀河系與太陽系第三節(jié)地球、月球和地月系第四節(jié)地球的形態(tài)

第一節(jié)宇宙一、宇宙中的天體和物質(zhì)二、宇宙中天體的相對位置一、宇宙中的天體和物質(zhì)

宇宙(universe)是天地萬物，是物質(zhì)世界?！坝睢笔强臻g的概念，是無邊無際的；“宙”是時間的概念，是無始無終的。宇宙是無限的空間和無限的時間的統(tǒng)一。在宇宙空間彌漫著形形色色的物質(zhì)，如恒星、行星、氣體、塵埃、電磁波等，它們都在不停地運動、變化著。當代最大的光學望遠鏡已可觀測到200億l.y.(光年)的遙遠目標（1l.y.≈9.46×1012km），這就是現(xiàn)今人類所能觀測到的宇宙部分。

恒星是宇宙中最重要的天體。恒星是由熾熱氣體組成的、能夠自身發(fā)光的球形或類似球形的天體。構(gòu)成恒星的氣體主要是氫，其次是氦，其它元素很少。太陽就是一顆既典型又很普通的恒星。

圖1－1北斗七星形狀的變化示意圖

在地球上用肉眼觀察到的恒星的明亮程度被稱為亮度。古代人們將恒星的亮度分為6個等級，稱為視星等。恒星本身的發(fā)光能力被稱為光度，光度的等級則稱為絕對星等。

在恒星與恒星之間存在著極其廣大的空間，稱為星際空間。彌漫于星際空間的極其稀薄的物質(zhì)稱為星際物質(zhì)。在一些星際空間區(qū)域，其密度可以超過每立方厘米10個甚至1000個,這些區(qū)域稱為星際云。同星際云相比較，星云是星際物質(zhì)的更加龐大和更加密集的形式。

宇宙中的物質(zhì)是運動的，運動的主要方式是天體按照一定的系統(tǒng)和規(guī)律相互吸引和相互繞轉(zhuǎn)，形成不同層次的天體系統(tǒng)。地月系:太陽系:銀河系:河外星系(簡稱星系)。把我們現(xiàn)在觀測所及的宇宙部分稱為總星系，它是現(xiàn)在所知的最高一級天體系統(tǒng)。二、宇宙中天體的相對位置

天球是為了研究天體在天空中的位置和運動引進的一個假想的圓球,它的球心就是觀測者所在的地球的中心，它的半徑是無窮大的。這樣，地球以外的天體在天球上都有各自的投影位置。地球的自轉(zhuǎn)軸無限延長，同天球球面相交于兩點，這叫做天極；與地球的南、北極方向相同的兩個極分別稱為南天極和北天極。地球赤道平面無限擴大，同天球相交的大圓，叫做天赤道。有了天極和天赤道，天球就可以定出自己的經(jīng)線和緯線，分別稱為赤經(jīng)和赤緯。于是，人們說明天體在天球上投影的位置就方便了。圖1－2天體在天球上的投影圖1－3

天球上的天極和天赤道

為了便于認識恒星，人們把天球上的恒星分成若干群落，每個群落的恒星都有自己獨特的形狀并占據(jù)一定的空間，這樣的恒星群落稱為星座。古代人把星座中一些較亮而鄰近的星聯(lián)成圖形，結(jié)合神話中的人物或動物為星座命名，這些名稱一直沿用到現(xiàn)在。全天球可分成88個星座?？砂烟烨虻那蛎姘闯嘟?jīng)的不同分成四個星區(qū)，每個星區(qū)跨赤經(jīng)6時(或90°)。四個星區(qū)可根據(jù)各自代表性星座分別稱為仙后星區(qū)、御夫星區(qū)、大熊星區(qū)和天琴星區(qū)，簡稱“后、御、熊、琴”。圖1－4大熊星座圖形圖1－5四瓣簡明星座圖第二節(jié)銀河系與太陽系一、銀河系二、太陽系一．銀河系

銀河系（milkywaysystem）是一個由大約1400億顆恒星和大量星際物質(zhì)組成的龐大天體系統(tǒng)。側(cè)面看呈中間厚邊緣薄的扁餅形，正面看呈旋渦形。銀河系的直徑約10萬l.y.。中心部分稱為銀核，直徑約1萬多l(xiāng).y.；銀核外側(cè)稱為銀盤；銀盤的中心平面稱為銀道面。太陽是銀河系中的一顆中等恒星，位于距銀河系中心約3萬l.y.的銀盤內(nèi)，太陽附近銀盤厚度約3000l.y.，太陽距銀道面約26l.y.，幾乎就在銀道面上。

銀河系的所有天體大體順著銀道面繞核心作飛快的旋轉(zhuǎn)運動，這種運動稱銀河系自轉(zhuǎn)，但銀河系自轉(zhuǎn)不同于固體轉(zhuǎn)動，銀盤內(nèi)從中心到邊緣的不同地方自轉(zhuǎn)的角速度不同。太陽附近銀河系自轉(zhuǎn)角速度為0.0053″／a，線速度為250km/s，這也就是太陽繞銀河系核心公轉(zhuǎn)的速度。太陽公轉(zhuǎn)一周的時間約為2.8億-３億a。太陽一方面大體沿銀道面作公轉(zhuǎn)，同時還進行著往返于銀道面兩側(cè)的波狀位移。二．太陽系

太陽系（solarsystem）是以太陽為中心并受太陽引力支配的一個天體系統(tǒng)。太陽是其中唯一恒星，其質(zhì)量占整個太陽系的99.87％。主要有八大行星、一些矮行星及眾多的小行星、衛(wèi)星、彗星和隕星等。太陽系中行星的分布及運轉(zhuǎn)幾乎都在一個共同的平面內(nèi)，這個平面稱為黃道面。行星運動有兩種主要形式：自轉(zhuǎn)和繞太陽公轉(zhuǎn)。絕大部分行星繞太陽公轉(zhuǎn)的方向及其自轉(zhuǎn)方向都相同，與太陽自轉(zhuǎn)的方向一致（從地球北極上空朝下看皆為逆時針運轉(zhuǎn)）。8月24日，布拉格，國際天文學聯(lián)合會（IAU）第26屆大會上

提出：按照行星新定義：

a“行星”指的是圍繞太陽運轉(zhuǎn);b自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀;c并且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。

開普勒第一定律:

行星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。圖1－8行星運行的橢圓軌道示意圖遠日點開普勒第二定律:當行星繞太陽公轉(zhuǎn)時，行星同太陽的連線(稱行星的向徑)在單位時間內(nèi)在軌道平面上掃過的面積相等。依據(jù)該定律，行星公轉(zhuǎn)的角速度和線速度因橢圓軌道的位置而發(fā)生不均變化，在近日點附近速度最大，在遠日點附近速度最小。但是，由于行星公轉(zhuǎn)的橢圓軌道的扁率很小，所以行星公轉(zhuǎn)的速度不均勻程度并不大。圖1－9行星向徑在相同時間掃過相同面積

開普勒第三定律:行星到太陽平均距離a的立方同公轉(zhuǎn)周期T的平方成正比，即對于任何行星：a3/T2=常數(shù)。該定律是關于行星軌道大小和公轉(zhuǎn)周期的定律。即距太陽愈遠的行星(a愈大)，公轉(zhuǎn)周期就愈長(T愈大)。周期愈長又意味著平均角速度愈小，例如地球公轉(zhuǎn)一周要1a，而冥王星公轉(zhuǎn)一周要248a。第三節(jié)地球、月球和地月系一、地球二、月球和地月系一、地球

地球（earth）是太陽系自中心向外的第三顆行星，它到太陽的平均距離約為1.496×108km(1個天文單位)。自轉(zhuǎn)一周的時間為23h56min4s。

地球自轉(zhuǎn)的赤道面與地球公轉(zhuǎn)的黃道面交角為23°26′。由于該赤黃交角的存在，地球在繞太陽公轉(zhuǎn)一周即一年的時間中，形成了年復一年的時令與節(jié)氣往復。當?shù)厍蝽橖S道面公轉(zhuǎn)到軌道的最南點時，太陽直射點到達地球上北緯最高的地方，該緯度等于赤黃交角23°26′，稱為北回歸線，其時令正是北半球的夏至日（南半球的冬至日）；南回歸線。太陽直射點在地球赤道附近，此時為春分與秋分日。這種太陽直射點在地球赤道兩側(cè)南北回歸線之間的往返運動稱為太陽直射點的回歸運動，回歸運動的周期稱為回歸年，它正是地球上季節(jié)變化的周期。

當太陽直射點位于北半球時，直到在緯度等于90°減太陽直射點緯度的地方,開始出現(xiàn)連續(xù)24h的白晝，稱為極晝；與此同時，南半球則晝短夜長，并在與北半球相對應的緯度上出現(xiàn)極夜（連續(xù)24h的黑夜）。當太陽的直射點位于南半球時則正好相反。極晝和極夜出現(xiàn)的最大緯度為66°34′（90°減赤黃交角），稱為南、北極圈。二、月球和地月系

月球直徑約為地球的1/4，質(zhì)量約為地球的1/81。旋轉(zhuǎn)一周的時間為27.32

d。月球也有自轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)周期等于繞地球公轉(zhuǎn)的周期，因而月球總是以同一面朝向地球。嚴格地說，月球是繞地月系的共同質(zhì)心（位于地心與月心連線上距地心4671km處）旋轉(zhuǎn)。

月球在繞地月系共同質(zhì)心旋轉(zhuǎn)的同時，還隨地球一起繞太陽公轉(zhuǎn)，所以它在太陽系中的實際運動軌跡是在公轉(zhuǎn)軌道兩側(cè)起伏的波浪線。

朔月或新月；

望月或滿月；從朔月到望月，月球受光面向著地球的比例逐漸變大，當?shù)竭_一半時稱為上弦月；而從望月到朔月的一半時稱為下弦月。這種月亮圓缺的各種形狀叫做月相。

當月球運行到太陽和地球之間，月球遮住了太陽，便是日食；當月球運行到地球的背后，進入地球的陰影，便是月食。月球繞地球運行的軌道面稱為白道面，它與地球繞太陽運行的黃道面不在同一個平面上，兩者有5°09′的交角。黃白兩軌道面在空中有一交線，如果日月相合、相沖且正好在黃白交線上，則發(fā)生日食和月食現(xiàn)象。圖1－14發(fā)生日食的條件：日月相合于黃白交線圖1－15發(fā)生月食的條件：日月相沖于黃白交線第四節(jié)地球的形態(tài)

一、地球的形狀與大小二、地球的表面形態(tài)一、地球的形狀與大小

地球形狀是指大地水準面所圈閉的形狀,所謂大地水準面是指由平均海平面所構(gòu)成并延伸通過陸地的封閉曲面。地球的整體形狀十分接近一個扁率非常小的旋轉(zhuǎn)橢球體（即扁球體）。其赤道半徑略長、兩極半徑略短，極軸相當于扁球體的旋轉(zhuǎn)軸。

赤道半徑6378.37km

兩極半徑6356.752km

平均半徑6371.012km

扁率1/298.257赤道周長40075.7km子午線周長40008.08km表面積5.101×108

km2體積10832×108

km3赤道半徑6378.37km兩極半徑6356.752km平均半徑6371.012km扁率1/298.257赤道周長40075.7km子午線周長40008.08km表面積5.101×108

km2體積10832×108

km3二、地球的表面形態(tài)

地球表面分為陸地和海洋兩大部分。陸地面積占29.2％；海洋面積占70.8％。65％以上的陸地集中在北半球。各大陸的輪廓有某些相似性,所有大陸的北端寬、南端窄,大致呈倒三角形，并多在北端與其它大陸相連。三大洋則在南緯50°～60°間相互溝通。圖1－17地球表面的海陸分布輪廓

地球表面起伏程度最高點珠穆朗瑪峰，海拔8848.13m；最低點馬里亞納海溝，在海面以下11034m；地表最大垂直起伏約20km。陸地的平均高度為875m，海洋的平均深度為3729m。地表有二級面積較大、較平的臺階，其一是平均深4000～5000m的大洋盆地，其二是大陸上低于1000m的平原、丘陵和低山。前者占地球總面積的22.6％；后者為20.8％。

陸地地形特征按照高程和起伏可分為山地、丘陵、平原、高原和盆地等類型。

海底地形特征可分為大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊三個大型地形單元。其中大洋盆地的面積約占海洋面積的1/2，大洋中脊則約占1/3。表1－1大型海底地形單元及其面積比率圖1－20大西洋洋底地形

大洋中脊面積：占海洋面積的32.7％。長：其南端相連，連綿64000km。結(jié)構(gòu)：其軸部發(fā)育深達2000多米的中央裂谷。中央裂谷是地幔物質(zhì)大量涌出的地方。

寬：2000－4