1、地球科學(xué)概論,第一章 宇宙中的地球,早期人們想象中的宇宙“以太陽為中心的有界空間”,目前已確知的：,地球是太陽系中的一顆行星，而太陽系是銀河系中的一員。 銀河系中有10101011 顆星體，而在宇宙中，有類似數(shù)量 的星系存在。,目前尚未知的：,宇宙是否有界 宇宙的形狀,銀河系（俯瞰）宇宙中的一個漩渦星系,銀河系（側(cè)視）,約10萬光年,銀球（d 1.63萬光年）,銀盤,太陽系 8大行星（冥王星除外）在近似同一平面上 朝同一方向、沿近似圓形的軌道圍繞太陽公轉(zhuǎn),太陽,水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星,冥王星,太陽系 8大行星（冥王星除外）在近似同一平面上 朝同一方向、沿近似圓形的軌

2、道圍繞太陽公轉(zhuǎn),九大行星自轉(zhuǎn)軸的傾斜度,太陽與九大行星的相對大小,太陽與九大行星的相對大小,九大行星的相對半徑及離太陽的距離（地球為1）,太陽,約占整個太陽系總質(zhì)量的98 主要由H、He組成（H: 92.1%, He: 7.8%),太陽,光球?qū)樱ㄈ彰妫┖窦s300公里，溫度6000 （太陽黑子） 色球?qū)雍?00010000公里以上，平均7000公里（耀斑、日珥） 日冕太陽的稀薄大氣層，由氣體離子構(gòu)成 （太陽風(fēng)） 在核部的高溫（1500萬）高壓（3400億大氣壓）下，H發(fā)生熱核聚變形成He。釋放出的能量通過對流層帶到太陽表面。 每秒中有7億噸H被轉(zhuǎn)變成He，同時釋放出500萬噸凈能量。,日冕,色球

3、,光球,對流層,輻射層,氦核,金星,類地行星：水星、金星、地球、火星 體積較小，密度較大，衛(wèi)星較少，固體表層，重元素較多,類木行星：木星、土星、天王星、海王星 體積較大，密度較小，衛(wèi)星較多，無固體表層，輕元素（尤其氣體元素）較多,很薄的大氣圈（Na、He、K、H） 表面溫差極大（450,170） 表面火山發(fā)育 大的金屬內(nèi)核 很少構(gòu)造活動,水星,大小和質(zhì)量與地球近似 厚的大氣圈，主要為CO2（占 96%） 表面溫度極高（平均482） 硫酸云層 活躍的火山活動,金星,地球,“藍色的星球”表面的 2/3以上為水體覆蓋 以N2、O2為主的大氣圈 地面平均溫度15 半徑6371km,如何知道地球的形狀與

4、大小？,如何知道地球是近圓球形的？,物體遠離而去時消失在地平線下 在北極看時北極星位于頭頂，但 在赤道看時卻在地平線上 在月蝕時，地球投射在月球上的 所有陰影邊緣都呈圓弧狀,北極星,如何知道地球的形狀與大?。?如何知道地球的大?。?同一天，相距920 km 的兩個不 同地點（Synere， Alexandria ） 在錫恩，陽光垂直入射；在 亞歷山大港，陽光射入角為7.2o,Eratosthenes（公元前240年）的觀察與計算,920 km / 地球周長 7.2o / 360o 因為 地球周長 2R 故 R = 7361 km （接近于現(xiàn)今確定值 6371 km）,地球大小的1/4 以相同的

5、速度繞地球公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn) 我們始終只能看到它的同一側(cè) 1995年發(fā)現(xiàn)其上有冰存在 表面主要為巖漿巖、角礫和塵土 表面遍布隕石撞擊坑,月 球,月 球,月海 大范圍的玄武巖流 高地 大部分表面,月殼： 厚數(shù)十公里（月海區(qū)）至一百公里以上(某些高地區(qū)），平均70公里,月核： 鐵質(zhì)；半徑300425公里,科學(xué)證據(jù)表明，月核的質(zhì)量不足月球總質(zhì)量的4，可能的數(shù)值為2或略小些。若與地球的情況（地核占地球總質(zhì)量的約30）相比，這個質(zhì)量很小。 地球與月球礦物成分的相似性說明，二者具有共同的起源。然而，如果它們形成于同一巖石和塵埃構(gòu)成的云團，則月核就應(yīng)占有與地核相似的質(zhì)量比例。,阿波羅 16 登月飛行,從月球上看到的

6、地球,薄的大氣層，主要為 CO2 極地冰蓋 “紅色星球”：表面巖石中的氧化鐵使然 廣泛的火山作用、隕石撞擊以及水運動的跡象 具有太陽系中最大的撞擊坑、火山和裂谷 (長4000km、寬240km，深6km以上）,火星,Marineris 峽谷,火星的北極：水CO2冰蓋的季節(jié)性變化,1996年10月,1997年1月,1997年3月,火星的大氣圈 只有地球大氣圈 的 1% 主要為 CO2,火星的表面,火星登陸車。夜間100的低溫使得電池失效,水運動的痕跡!,火星上的層狀沉積巖，說明曾經(jīng)有流動的水,火星上的火山,火星山谷內(nèi)的沙丘,火星上的細菌化石？發(fā)現(xiàn)于墜落在南極洲的一顆來自火星的隕石中,火星上的文明

7、?,木星,太陽系中最大的行星 主要由氣態(tài)和液態(tài)的氫、 氦以及一些氨、甲烷和 水蒸氣組成 16 顆衛(wèi)星,木星的“大紅斑”,一個巨大的、類似 颶風(fēng)的風(fēng)暴系統(tǒng) 可容下三個地球！ 天文學(xué)家已對其有 超過300年的記錄。,木星的內(nèi)部圈層,氣態(tài)氫、氦,液態(tài)氫、氦,“冰”（水甲烷氨）,巖石或巖石冰,木星及其部分顆衛(wèi)星,木星的衛(wèi)星 Io * 活躍的火山活動!,木星的衛(wèi)星 Europa * 冰殼之下的液體海洋!,金屬核,巖石內(nèi)部,水層,冰殼,冰殼之下的液體海洋,土星,內(nèi)部構(gòu)造及大氣圈與木星類似 旋轉(zhuǎn)的外環(huán) 18顆衛(wèi)星,土星,土星的環(huán)：由巖石碎屑和冰組成,土星及其部分衛(wèi)星,天王星,厚的大氣圈（H與He 為主，CH

8、4） 主要由巖石和冰組成 自轉(zhuǎn)軸幾乎指向太陽 外環(huán)系統(tǒng)；20顆衛(wèi)星,天王星,氫、氦、甲烷,水、甲烷、氨 及其它元素,巖石與冰,天王星及其部分衛(wèi)星,組成和內(nèi)部構(gòu)造與 天王星十分相似 大氣圈中的風(fēng)暴 系統(tǒng) 外環(huán)系統(tǒng)；8顆衛(wèi)星,海王星,沒有厚的大氣層 似乎主要由巖石、甲烷和冰組成 1顆衛(wèi)星(Charon),半徑為冥王星的1/2,冥王星,新發(fā)現(xiàn)的太陽系中距太陽最遠、 圍繞太陽公轉(zhuǎn)的星體 Sedna,距地球130億公里 估計大小為冥王星的3/4 位于太陽系中最寒冷的區(qū)域，那里溫度從不高于240 公轉(zhuǎn)軌道呈極度橢圓形 發(fā)現(xiàn)于2003年11月14日,藝術(shù)家眼中的 Sedna,HR圖：星體溫度與其絕對亮度的關(guān)系圖 約90的星體符合圖示的規(guī)律，它們在圖上形成一個對角條帶（主序列）。 一些星體很熱但不是很亮，這些小星體稱為白矮星。有些星體非常亮但并不很熱，這些大星體稱為巨星（紅巨星）。最大的巨星稱為超巨星。,絕對亮度增加,白矮星,太陽,巨星,超巨星,溫度,結(jié)局會如何？,一顆如同太陽大小的主序列星的生命歷程：星云（a）凝聚，隨溫度升高星體開始形成（b）。形成一顆主序列星（c）。當其內(nèi)的H燃料耗盡后，它開始膨脹，變成一顆巨星（d）。巨星不斷膨脹的外層最終變得不穩(wěn)定而逃逸到太空（e） ，留下熾熱而致密的核，收縮形成白矮星（f）。最終，白矮星用盡了其燃料，