第二章 地球的宇宙環(huán)境

1、第一節(jié)第一節(jié) 恒星與星系恒星與星系第二節(jié)第二節(jié) 太陽與太陽系太陽與太陽系第三節(jié)第三節(jié) 月球與地月系月球與地月系第二章第二章 地球的宇宙環(huán)境地球的宇宙環(huán)境第一節(jié)第一節(jié) 恒星和星系恒星和星系天體天體 宇宙間的物質(zhì)以各種各樣形態(tài)存在著：有的宇宙間的物質(zhì)以各種各樣形態(tài)存在著：有的成聚集態(tài)，構(gòu)成各類成聚集態(tài)，構(gòu)成各類星體（恒星星體（恒星，行星行星，彗星彗星，流星流星) )；有的成彌散態(tài)，構(gòu)成；有的成彌散態(tài)，構(gòu)成星云星云（云霧狀天體）；（云霧狀天體）；還有彌散于廣漠的星際空間，極其稀薄，稱還有彌散于廣漠的星際空間，極其稀薄，稱星際星際物質(zhì)物質(zhì)( (星際氣體、星際塵埃）。所有這些物質(zhì)，統(tǒng)星際氣體、星際塵埃）

2、。所有這些物質(zhì)，統(tǒng)稱為稱為天體天體。1 1、 恒星及其自行恒星及其自行q 恒星恒星：由熾熱氣體組成的、自身能夠發(fā)光的球形或：由熾熱氣體組成的、自身能夠發(fā)光的球形或類似球形的天體。類似球形的天體。 距離太陽系最近的恒星是半人馬座的距離太陽系最近的恒星是半人馬座的南門二南門二，距地球距地球4.224.22光年（太陽光到達(dá)地球只需光年（太陽光到達(dá)地球只需8 8分鐘）分鐘）l “恒恒”星星恒星在天球上的相對位置保持不變。恒星在天球上的相對位置保持不變。l 恒星不恒星不“恒恒”：恒星在空間上不斷運(yùn)動(dòng)。恒星在空間上不斷運(yùn)動(dòng)。一、恒星一、恒星q 恒星空間速度恒星空間速度：視向速度和視向速度和切向速度切向速度

3、 切向速度表現(xiàn)為恒星在天切向速度表現(xiàn)為恒星在天球上的位置移動(dòng)，被叫做球上的位置移動(dòng)，被叫做“自行自行”。 恒星的自行速度，一般都恒星的自行速度，一般都小于每年小于每年0.1，迄今只發(fā)，迄今只發(fā)現(xiàn)有現(xiàn)有400余顆恒星的自行超余顆恒星的自行超過每年過每年1。圖圖1 1 恒星的空間速度及其兩個(gè)恒星的空間速度及其兩個(gè)分量：視向速度和切向速度分量：視向速度和切向速度圖圖2 2 北斗七星的自行及形狀變化北斗七星的自行及形狀變化2、恒星的發(fā)光和光譜q 恒星的發(fā)光v 有巨大的質(zhì)量；有巨大的質(zhì)量；v 恒星演化史上某個(gè)階段的現(xiàn)象。恒星演化史上某個(gè)階段的現(xiàn)象。q 恒星的光譜v 恒星的光譜反映恒星溫度的高低；恒星的光

4、譜反映恒星溫度的高低；v 光譜中的吸收線和發(fā)射線反映恒星化學(xué)組成光譜中的吸收線和發(fā)射線反映恒星化學(xué)組成( (化學(xué)組成大同小異化學(xué)組成大同小異, ,主要成分是氫主要成分是氫) )。3、 恒星亮度和光度q 恒星的亮度：恒星的亮度：恒星的明暗程度；恒星的明暗程度；q 恒星的光度：恒星的光度：恒星本身的發(fā)光程度；恒星本身的發(fā)光程度；q 星等：星等：視星等視星等m和絕對星等和絕對星等M;v 視星等是亮度等級(jí)；絕對星等是光度等級(jí)視星等是亮度等級(jí)；絕對星等是光度等級(jí)；v 星等越小，亮度越大。星等越小，亮度越大。q 恒星的星等與亮度恒星的星等與亮度 思考題：已知某兩星的視星等相差思考題：已知某兩星的視星等相差

5、5 5等，其亮度相差等，其亮度相差100100倍，求視星等與亮度的關(guān)系。倍，求視星等與亮度的關(guān)系。解：設(shè)相鄰兩星等的亮度比率解：設(shè)相鄰兩星等的亮度比率( (級(jí)數(shù)的公比級(jí)數(shù)的公比) )為為R R，則有，則有R5 =100 5lgR=2 lgR = 0.4 R=2.512v 連續(xù)幾個(gè)星等的亮度成幾何級(jí)數(shù)關(guān)系，連續(xù)幾個(gè)星等的亮度成幾何級(jí)數(shù)關(guān)系，星等相差星等相差1 1等，等，恒星的亮度相差恒星的亮度相差2.5122.512倍倍；v 星等以等差級(jí)數(shù)增大，亮度以等比級(jí)數(shù)遞減星等以等差級(jí)數(shù)增大，亮度以等比級(jí)數(shù)遞減；v 太陽亮度是一等星亮度的太陽亮度是一等星亮度的13001300億億（2.5122.51227

6、.7427.74）倍）倍。v思考題：已知零等星的亮度思考題：已知零等星的亮度E0和某恒星的亮度和某恒星的亮度E，試求該恒星的視星等。試求該恒星的視星等。 解：設(shè)該恒星的視星等為解：設(shè)該恒星的視星等為m，已知零等星的星等和亮，已知零等星的星等和亮度分別為度分別為m0和和E0，該恒星的亮度為該恒星的亮度為E，則有：，則有： E/E0=2.512m-m0 （1） 兩邊取對數(shù)，且兩邊取對數(shù)，且有有 lg2.512=0.4，得：，得： lgE0-lgE=0.4(m-m0 ) m-m0=2.5(lgE0- lgE) （2） 如果取零等星如果取零等星(m0=0)的亮度的亮度E0=1，則有：，則有： m= -

7、 2.5 lgE （3） （3）式又稱為普森公式，可以根據(jù)恒星的亮度）式又稱為普森公式，可以根據(jù)恒星的亮度 E 推推算星等算星等 m。q 恒星的亮度與其距離的平方成反比恒星的亮度與其距離的平方成反比圖4 光源的視亮度與其距離的平方成反比，距離增加1倍，亮度便減為1/4思考題思考題: 織女星織女星 ( 天琴座天琴座 ) 的視星等為的視星等為 0.1, 若其距離增加若其距離增加為為 10 倍倍 , 這時(shí)這時(shí) , 它的星等將是幾等它的星等將是幾等 ? 肉眼還能看到它嗎肉眼還能看到它嗎 ? q 恒星的光度恒星的光度 為了比較不同恒星的光度，必須移到同一距離上，為了比較不同恒星的光度，必須移到同一距離上

8、，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離為1010秒差距秒差距，合，合32.632.6光年光年；該處，恒星所該處，恒星所具有的視星等，稱為具有的視星等，稱為絕對星等絕對星等。 天文學(xué)的距離單位：天文學(xué)的距離單位：天文單位天文單位（日地距離（日地距離 1.4961.496 10108 8kmkm），），光年光年（63,24063,240天文單位），天文單位），秒差距秒差距（周年視（周年視差等于差等于1 1秒的恒星同太陽之間的距離，恒星的周年視差秒的恒星同太陽之間的距離，恒星的周年視差（）是日地平均距離在恒星處的最大張角）。）是日地平均距離在恒星處的最大張角）。 1 1秒差距秒差距206265206265天文

9、單位天文單位3.263.26光年光年思考題：已知某恒星的實(shí)際距離思考題：已知某恒星的實(shí)際距離 d 和視星等和視星等 m，推算，推算其在其在10秒差距的的亮度秒差距的的亮度EM 和絕對星等和絕對星等M。 解：設(shè)該恒星的視亮度為解：設(shè)該恒星的視亮度為Em，絕對亮度為絕對亮度為EM，由公式，由公式得：得： EM/Em=2.512(m-M) 恒星亮度與距離平方成反比，如以秒差距為單位，則恒星亮度與距離平方成反比，如以秒差距為單位，則 EM/Em= d2/102 d2/102 =2.512(m-M)q 恒星的光度與絕對星等恒星的光度與絕對星等 兩邊取對數(shù)，且有兩邊取對數(shù)，且有l(wèi)g2.512=0.4，則：

10、，則：2lgd-2=0.4(m-M ) m-M =5lgd-5M=m+5-5lgd 只要測定恒星的絕對星等，便可求知該星的距離。只要測定恒星的絕對星等，便可求知該星的距離。 巨星，超巨星，白矮星巨星，超巨星，白矮星 以恒星的光譜型（或溫度）為橫坐標(biāo)，以它的光度（或絕對星等）為縱坐標(biāo)，每顆恒星按照各自的光譜型和光度，在圖上占有一定的位置。太陽位于主星序的中部，可見它是一顆很典型的恒星。圖2-4 光譜-光度圖(赫羅圖)1、 銀河與銀河系銀河與銀河系v 銀河是銀河系主體在天球上的投影（環(huán)天光銀河是銀河系主體在天球上的投影（環(huán)天光帶）。帶）。v 銀河系是以銀河命名的星系（形似圓盤）；銀河系是以銀河命名

11、的星系（形似圓盤）；v 銀河系總質(zhì)量：大約是太陽質(zhì)量的銀河系總質(zhì)量：大約是太陽質(zhì)量的14001400億倍億倍, ,星星數(shù)為數(shù)為1 12 2千億顆。千億顆。二、星系二、星系q銀河系結(jié)構(gòu)銀河系結(jié)構(gòu)v 銀河系主體：銀河系主體：圓盤體（直徑約圓盤體（直徑約8 8萬光年）和萬光年）和銀暈；銀暈；v 圓盤體：核球（長徑約圓盤體：核球（長徑約1 11.31.3萬光年；厚約萬光年；厚約 1 1萬光年萬光年) )和銀盤和銀盤( (厚約厚約 2400240048004800光年光年) )；銀河系結(jié)構(gòu)側(cè)視圖（圖中紅點(diǎn)代表太陽）q銀河系結(jié)構(gòu)銀河系結(jié)構(gòu)v 核球中心：銀核核球中心：銀核v 銀核中心：銀心。銀核中心：銀心。

12、銀河系結(jié)構(gòu)俯視圖：圖中十字符號(hào)代表銀心；2、 太陽在銀河系中的位置和運(yùn)動(dòng)q 位于銀道面附近。位于銀道面附近。q 太陽在銀河系內(nèi)偏距銀盤的一側(cè)，向銀心所在方向，太陽在銀河系內(nèi)偏距銀盤的一側(cè)，向銀心所在方向，太陽距銀盤邊緣約太陽距銀盤邊緣約6.4萬光年；向銀心相反方向，太萬光年；向銀心相反方向，太陽距銀盤邊緣約陽距銀盤邊緣約1.6萬光年。萬光年。銀道系側(cè)視圖2、 太陽在銀河系中的位置和運(yùn)動(dòng)q 太陽在銀河系中的的運(yùn)動(dòng)：太陽在銀河系中的的運(yùn)動(dòng)：v 相對于銀心的旋轉(zhuǎn)，其速度為相對于銀心的旋轉(zhuǎn)，其速度為250km/s，繞轉(zhuǎn)，繞轉(zhuǎn)周期為周期為2.5億年；億年；v 相對于鄰近恒星的運(yùn)動(dòng)：相對于鄰近恒星的運(yùn)動(dòng)：

13、太陽系以太陽系以20km/s 的的速度向武仙座方向（近織女星）前進(jìn)，此方速度向武仙座方向（近織女星）前進(jìn)，此方向所指的點(diǎn)謂之奔赴點(diǎn)。向所指的點(diǎn)謂之奔赴點(diǎn)。3、河外星系q 河外星系q 星系群q 星系團(tuán)q 總星系4、宇宙q 哲學(xué)宇宙：宇宙無限哲學(xué)宇宙：宇宙無限v 空間無限：無邊無際（無邊界，形狀和中心）；空間無限：無邊無際（無邊界，形狀和中心）；v 時(shí)間無盡：無始無終（無起源，年齡和壽命）。時(shí)間無盡：無始無終（無起源，年齡和壽命）。q 科學(xué)宇宙：總星系科學(xué)宇宙：總星系v 時(shí)間上有起源、空間上有邊界時(shí)間上有起源、空間上有邊界；v 大爆炸宇宙學(xué)：在宇宙膨脹理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起大爆炸宇宙學(xué)：在宇宙膨脹理論

14、的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。來。三、星座三、星座 為了便于辯認(rèn)恒星，古代天文學(xué)把天球的恒星分為了便于辯認(rèn)恒星，古代天文學(xué)把天球的恒星分成許多群落，每一群落中的恒星都構(gòu)成可以相互區(qū)別成許多群落，每一群落中的恒星都構(gòu)成可以相互區(qū)別的圖形。這樣的恒星群落，以及它們各自的圖形和所的圖形。這樣的恒星群落，以及它們各自的圖形和所在的天空區(qū)域叫在的天空區(qū)域叫星座星座(88個(gè)個(gè))。 星座星座多半以古希多半以古希臘神話中的人（神）臘神話中的人（神）和動(dòng)物命名，例如仙和動(dòng)物命名，例如仙后、御夫、大熊座等。后、御夫、大熊座等。三、星座三、星座 恒星的命名恒星的命名: 每一顆恒星都從屬于一定的星座。每一顆恒星都從屬于一定的星座

15、。天文學(xué)上就以星座名天文學(xué)上就以星座名+ +字母（或號(hào)碼）的辦法，給字母（或號(hào)碼）的辦法，給恒星命名。通常把每個(gè)星座中的恒星，按其亮度恒星命名。通常把每個(gè)星座中的恒星，按其亮度順序，標(biāo)以小寫希臘字母順序，標(biāo)以小寫希臘字母、而成。例而成。例如金牛座如金牛座，獵戶座，獵戶座。星空分區(qū)星空分區(qū) 如同按經(jīng)線劃分全世界的時(shí)區(qū)一樣，全天恒星可按赤如同按經(jīng)線劃分全世界的時(shí)區(qū)一樣，全天恒星可按赤經(jīng)劃分四大星區(qū)。每一星區(qū)跨赤經(jīng)經(jīng)劃分四大星區(qū)。每一星區(qū)跨赤經(jīng)6時(shí)（時(shí)（90），各區(qū)的中），各區(qū)的中央赤經(jīng)分別為央赤經(jīng)分別為0 時(shí)時(shí) （春分圈（春分圈 ）、）、6h （夏時(shí)圈（夏時(shí)圈 ）、）、12h（秋（秋分圈）、分圈）

16、、18h（冬至圈）；星區(qū)的界線為（冬至圈）；星區(qū)的界線為3h、9h、15h、21h。 每個(gè)星區(qū)各以其主要拱極星座命名，即每個(gè)星區(qū)各以其主要拱極星座命名，即仙后星區(qū)，御夫仙后星區(qū)，御夫星座區(qū)、大熊星區(qū)和天琴星區(qū)星座區(qū)、大熊星區(qū)和天琴星區(qū)，簡稱，簡稱后、御、熊、琴后、御、熊、琴。四瓣簡明星座圖四瓣簡明星座圖識(shí)星識(shí)星 仙后座仙后座五顆亮星構(gòu)成字母五顆亮星構(gòu)成字母W W，俗稱，俗稱“仙后座仙后座W W”。 仙女座仙女座三顆亮星排成一條直線。三顆亮星排成一條直線。 飛馬座飛馬座呈一個(gè)大四邊形。呈一個(gè)大四邊形?！帮w馬座四邊形飛馬座四邊形”（東北（東北 角是仙女座）角是仙女座） 本區(qū)亮星最少，唯一的一顆一等

17、星南魚座本區(qū)亮星最少，唯一的一顆一等星南魚座（中名北落師（中名北落師門），位置偏南，離地平較低，西方稱它為門），位置偏南，離地平較低，西方稱它為“海角孤星海角孤星”。沿。沿飛馬座四邊形西邊向南延伸，即可找到。飛馬座四邊形西邊向南延伸，即可找到。 1、仙后星區(qū)、仙后星區(qū) 2 2、御夫星區(qū)、御夫星區(qū) 御夫座御夫座：呈相當(dāng)明顯的五邊形。我國古時(shí)稱：呈相當(dāng)明顯的五邊形。我國古時(shí)稱“五車五車”。主星。主星（五車二）是北天主要亮星。（五車二）是北天主要亮星。金牛座金牛座：黃道十二座之一。呈：黃道十二座之一。呈V V字形，俗稱字形，俗稱“金牛座金牛座V V”其主星其主星（畢宿五）是紅色亮星。（畢宿五）是紅色

18、亮星。V V字西北有著名的昴星團(tuán)（俗字西北有著名的昴星團(tuán)（俗稱稱“七姊妹七姊妹”）獵戶座獵戶座：全天最壯麗的星座，包括二顆一等星。（參宿四和參：全天最壯麗的星座，包括二顆一等星。（參宿四和參宿七）和五顆二等星。宿七）和五顆二等星。“參宿七星明燭宵，兩肩兩足參宿七星明燭宵，兩肩兩足三為可要三為可要”，四邊形中間的三顆星，合稱，四邊形中間的三顆星，合稱“參宿三參宿三星星”。大犬座大犬座：形如砍刀。主要：形如砍刀。主要（天狼星）是全天最明亮的恒星。（天狼星）是全天最明亮的恒星。小犬座小犬座：星數(shù)很小，主要星：星數(shù)很小，主要星（南河三）是著名一等星。（南河三）是著名一等星。雙子座雙子座：黃道星座，成兩

19、行排列，亮星有：黃道星座，成兩行排列，亮星有（北河二）和（北河二）和（北河三），后者是一等星。（北河三），后者是一等星。 本區(qū)有七顆一等星，幾乎集中了北半球天空亮星的半數(shù)，本區(qū)有七顆一等星，幾乎集中了北半球天空亮星的半數(shù)，那里群英薈萃，明星燦爛，是全天最壯麗的星區(qū)。那里群英薈萃，明星燦爛，是全天最壯麗的星區(qū)。3、大熊星區(qū) 大熊座大熊座：七顆亮星排列整齊，形如熨斗，故稱：七顆亮星排列整齊，形如熨斗，故稱“北斗北斗”或或北斗七星。用它來辨認(rèn)北極星最方便。民彥北斗七星。用它來辨認(rèn)北極星最方便。民彥“識(shí)識(shí)得北斗，天下好走得北斗，天下好走”，“眾星之有北斗，猶百谷眾星之有北斗，猶百谷之有黍粟也之有黍粟也

20、”。牧夫座牧夫座：形如風(fēng)箏，也像一條例掛的領(lǐng)帶。主星：形如風(fēng)箏，也像一條例掛的領(lǐng)帶。主星（大角）（大角）是北天第一顆亮星，它位于斗柄的自然延伸線上。是北天第一顆亮星，它位于斗柄的自然延伸線上。獅子座獅子座：著名黃道星座，形狀很像一頭雄獅。主要：著名黃道星座，形狀很像一頭雄獅。主要（本（本干轅十四）是一等星，幾在黃道上。干轅十四）是一等星，幾在黃道上。室女座室女座：黃道星座，大體上成一個(gè)不規(guī)則的：黃道星座，大體上成一個(gè)不規(guī)則的“士士”字，主字，主要要（角宿一）是一等星。（角宿一）是一等星。4、天琴星區(qū)、天琴星區(qū) 天琴座天琴座：范圍很小，主星：范圍很小，主星（織女星）是北天頭等明星。（織女星）是北

21、天頭等明星。近旁有四顆小星，組成一個(gè)菱形，是傳說中的織近旁有四顆小星，組成一個(gè)菱形，是傳說中的織女的梭機(jī)。女的梭機(jī)。天鷹座天鷹座：主星：主星（牛郎星）與二旁的二顆小星組成（牛郎星）與二旁的二顆小星組成“牛郎牛郎三星三星”，俗稱，俗稱“扁擔(dān)星扁擔(dān)星”。天鵝座天鵝座：呈明顯的十字形，俗稱：呈明顯的十字形，俗稱“天鵝座十字天鵝座十字”。整個(gè)星。整個(gè)星座位于銀河中。主星（天津四）一等星。天津座位于銀河中。主星（天津四）一等星。天津（古銀河中的渡船）（古銀河中的渡船）天蝎座天蝎座：主星：主星（心宿二）是紅色大星，古稱（心宿二）是紅色大星，古稱“大火大火”詩經(jīng)詩經(jīng)“七月流火七月流火”，即指心宿二。心宿二與

22、其，即指心宿二。心宿二與其二側(cè)的二顆小星合稱二側(cè)的二顆小星合稱“心宿三星心宿三星”。 相對于太陽來說，恒星每天晚上都比前一天晚相對于太陽來說，恒星每天晚上都比前一天晚上同一時(shí)刻偏西約上同一時(shí)刻偏西約1 1（時(shí)刻提早（時(shí)刻提早4 4 分鐘）逐晚向分鐘）逐晚向西移動(dòng)。一年后，又于同一時(shí)刻回到原來的位置。西移動(dòng)。一年后，又于同一時(shí)刻回到原來的位置。日轉(zhuǎn)一周（日轉(zhuǎn)一周（360360）和逐晚偏西（）和逐晚偏西（1 1），這就是星），這就是星空運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律?？者\(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。 星空的變化星空的變化星空的變化星空的變化表2 不同季節(jié)可見和不可見星區(qū) 星空的變化星空的變化 星空的周日運(yùn)動(dòng)和它的季節(jié)變化，可以

23、歸結(jié)為一星空的周日運(yùn)動(dòng)和它的季節(jié)變化，可以歸結(jié)為一種變化，即隨恒星時(shí)而變化。種變化，即隨恒星時(shí)而變化。 恒星時(shí)的極簡單的法則，即自秋分次日起，逐日恒星時(shí)的極簡單的法則，即自秋分次日起，逐日把鐘表撥快把鐘表撥快4 4 分鐘，就可得到任何日期和時(shí)刻的恒星分鐘，就可得到任何日期和時(shí)刻的恒星時(shí)。時(shí)。 星空的變化星空的變化例：求6月22 日晚上9 時(shí)的可見星區(qū)。若觀測日期改在4 月22 日。問：同樣的星空狀況將在什么時(shí)刻出現(xiàn)？解：解：6月月22日是夏至日，晚上日是夏至日，晚上9 時(shí)為時(shí)為21 時(shí)。時(shí)。（1）夏至日的恒星時(shí)比太陽時(shí)遲）夏至日的恒星時(shí)比太陽時(shí)遲6 小時(shí)，故當(dāng)時(shí)的恒星小時(shí)，故當(dāng)時(shí)的恒星時(shí)為時(shí)為

24、21- 6 = 15時(shí)。當(dāng)時(shí)中天時(shí)圈的赤經(jīng)為時(shí)。當(dāng)時(shí)中天時(shí)圈的赤經(jīng)為15 時(shí)，可知西時(shí)，可知西部天空為大熊星區(qū)，東部天空為天琴星區(qū)。部天空為大熊星區(qū)，東部天空為天琴星區(qū)。（2）4月月22 日在夏至前日在夏至前2個(gè)月，是日的恒星時(shí)刻，比夏至個(gè)月，是日的恒星時(shí)刻，比夏至日遲日遲4 小時(shí)小時(shí)(-10)- (- 6) = -4（遲（遲4 小時(shí)）同樣的星空狀況小時(shí)）同樣的星空狀況將出現(xiàn)在將出現(xiàn)在21h + 4h，即凌晨，即凌晨1h。第二節(jié) 太陽和太陽系1、 太陽的距離、大小和質(zhì)量太陽的距離、大小和質(zhì)量q 日地平均距離：日地平均距離：1.4961.49610108 8km km （即天文單位）（即天文單位

25、）q 大?。捍笮。喊霃郊s半徑約700 000km700 000km（為地球半徑的（為地球半徑的109109倍）倍）q 表面積：表面積：地球表面積的地球表面積的12 00012 000倍倍 q 體積：體積：地球體積的地球體積的1 300 0001 300 000倍倍q 質(zhì)量：質(zhì)量：1.9891.98910103030kgkg（約為地球質(zhì)量的（約為地球質(zhì)量的3333萬倍）萬倍）一、太一、太 陽陽2 2、太陽的熱能、溫度和熱源、太陽的熱能、溫度和熱源q 太陽熱能太陽熱能v 太陽常數(shù)：太陽常數(shù)：8.16J/(cm8.16J/(cm2 2min)min)；v 平均距離，太陽直射，大氣界外；平均距離，太陽

26、直射，大氣界外；v 太陽輻射總量：太陽輻射總量：3.826 3.826 10102626J/sJ/s；v 地球所得：地球所得：1.74 1.74 10101717J/sJ/s（占（占1/221/22億）。億）。圖2-8 推測出的太陽結(jié)構(gòu)與剖面示意圖q 太陽是我們惟一能觀測到表面細(xì)節(jié)的恒星。直接觀測到的是太陽的大氣層，它從里向外分為 光球色球日冕q太陽溫度v 根據(jù)太陽輻射熱量推算的溫度稱有效溫度；根據(jù)太陽輻射熱量推算的溫度稱有效溫度；v 根據(jù)太陽輻射光譜測定的溫度稱輻射溫度；根據(jù)太陽輻射光譜測定的溫度稱輻射溫度；v 太陽光球溫度：太陽光球溫度：5 770K 5 770K ；v 太陽中心溫度：太陽

27、中心溫度：15 000 000K15 000 000K；v 色球溫度：色球溫度：100 000100 000K K；v 日冕溫度：日冕溫度：1 500 000K1 500 000K。q太陽熱源v 產(chǎn)熱過程：熱核反應(yīng)（氫核聚變?yōu)楹ず耍?；產(chǎn)熱過程：熱核反應(yīng)（氫核聚變?yōu)楹ず耍?；v 產(chǎn)熱方式：質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量；產(chǎn)熱方式：質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量；v 產(chǎn)能中心：在太陽核心。產(chǎn)能中心：在太陽核心。四、 太陽活動(dòng)：太陽大氣各種變化的總稱（太陽“天氣變化”）q 黑子：擾動(dòng)太陽的明顯標(biāo)志。黑子：擾動(dòng)太陽的明顯標(biāo)志。q 耀斑：擾動(dòng)太陽的主要標(biāo)志，對地球的影耀斑：擾動(dòng)太陽的主要標(biāo)志，對地球的影響最強(qiáng)烈。響最強(qiáng)烈。q 磁暴：電離

28、層干擾。產(chǎn)生極光。磁暴：電離層干擾。產(chǎn)生極光。1、 太陽系的發(fā)現(xiàn) 地心說地心說 日心說日心說圖圖 2-9 2-9 以地球和行星共同繞太陽運(yùn)動(dòng)來解釋行以地球和行星共同繞太陽運(yùn)動(dòng)來解釋行星的視行，這是哥白尼日心說的精髓星的視行，這是哥白尼日心說的精髓二、太陽系二、太陽系q開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律v 第一定律（軌道定律）：行星軌道都是橢圓；第一定律（軌道定律）：行星軌道都是橢圓；太陽位于橢圓的焦點(diǎn)之一；太陽位于橢圓的焦點(diǎn)之一；v 第二定律（面積定律）：行星向徑在軌道平面第二定律（面積定律）：行星向徑在軌道平面上掃過的面積與時(shí)間成正比，即面速度不變上掃過的面積與時(shí)間成正比，即面速度不變 ；v 第三定律（周期

29、定律）：兩行星周期平方之比，第三定律（周期定律）：兩行星周期平方之比，等于其距離立方之比：等于其距離立方之比： T12/T22=a13/a23圖圖 2-10 2-10 開普勒第二定律：面速度不變開普勒第二定律：面速度不變v 第一牛頓用萬有引力定律，修正了第三定律：第一牛頓用萬有引力定律，修正了第三定律：T T1 12 2( (M M+ +m m1 1)/ )/ T T2 22 2( (M M+ +m m2 2)= )= a a1 13 3/ /a a2 23 3T T1 1和和T T2 2分別表示兩分別表示兩行星的的公轉(zhuǎn)周期，行星的的公轉(zhuǎn)周期， a a1 1和和a a2 2分別表示它們與太分別

30、表示它們與太陽的平均距離（即各自陽的平均距離（即各自軌道的半長軸）軌道的半長軸）v 開普勒認(rèn)為，行星單純繞太陽中心運(yùn)動(dòng)；開普勒認(rèn)為，行星單純繞太陽中心運(yùn)動(dòng)；v 牛頓認(rèn)為，行星和太陽都繞它們的共同質(zhì)心；牛頓認(rèn)為，行星和太陽都繞它們的共同質(zhì)心；質(zhì)心的位置取決于二者的質(zhì)量比。質(zhì)心的位置取決于二者的質(zhì)量比。v 開普勒廓清了行星軌道的幾何特征，指出了行開普勒廓清了行星軌道的幾何特征，指出了行星怎樣運(yùn)動(dòng)；獲得了星怎樣運(yùn)動(dòng)；獲得了“天空立法者天空立法者”的美譽(yù)；的美譽(yù)；v 牛頓解釋了行星運(yùn)動(dòng)的物理原因，回答了行星牛頓解釋了行星運(yùn)動(dòng)的物理原因，回答了行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)。至此太陽系理論完全確立。為什么這樣運(yùn)動(dòng)。

31、至此太陽系理論完全確立。2、 太陽系的組成q 八大行星八大行星v 水星，金星，地球，火星，土星，天王水星，金星，地球，火星，土星，天王星，海王星。星，海王星。q 其他成分其他成分v 小行星，衛(wèi)星，彗星，流星體等。小行星，衛(wèi)星，彗星，流星體等。3、 行星q 按照軌道位置劃分按照軌道位置劃分v 以地球?yàn)榻绶譃榈貎?nèi)行星和地外行星；以地球?yàn)榻绶譃榈貎?nèi)行星和地外行星；v 以小行星帶為界分為內(nèi)行星和外行星。以小行星帶為界分為內(nèi)行星和外行星。q 按物理性質(zhì)劃分按物理性質(zhì)劃分v 類地行星和類木行星：類地行星和類木行星：類地行星：水星，金星，地球，火星距太陽較類地行星：水星，金星，地球，火星距太陽較近，質(zhì)量較小

32、，平均密度高，以重物質(zhì)為主，近，質(zhì)量較小，平均密度高，以重物質(zhì)為主，溫度高；溫度高；類木行星：木星，土星，天王星，海王星，離類木行星：木星，土星，天王星，海王星，離太陽較遠(yuǎn)，質(zhì)量大，平均密度低，以輕物質(zhì)為太陽較遠(yuǎn)，質(zhì)量大，平均密度低，以輕物質(zhì)為主，溫度低。主，溫度低。q 八大行星的軌道圖 2-11 行星的軌道大小q 行星的大小對比圖 2-12 行星的大小對比太陽系八大行星太陽系八大行星水星金星金星地球地球火星火星木星木星土星土星天王星天王星海王星海王星4、 彗星和流星體q 彗星本質(zhì)上是在偏心率很大的軌道上繞日運(yùn)彗星本質(zhì)上是在偏心率很大的軌道上繞日運(yùn)行的冰物質(zhì)行的冰物質(zhì)q 彗星的奇特外貌是它通過

33、近日點(diǎn)前后的暫時(shí)彗星的奇特外貌是它通過近日點(diǎn)前后的暫時(shí)現(xiàn)象現(xiàn)象q 哈雷彗星哈雷彗星圖2-13 哈雷彗星的軌道 5,200,000,000 km圖2-14 彗星的結(jié)構(gòu)q 短周期彗星與非短周期彗星與非周期彗星周期彗星q 彗星的結(jié)構(gòu)彗星的結(jié)構(gòu)v 慧核慧核v 慧發(fā)慧發(fā)v 慧尾慧尾 離子慧尾離子慧尾 塵?；畚矇m粒慧尾 哈雷彗星哈雷彗星海爾海爾波普波普彗星彗星哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀測到的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀測到的S-L9彗星碎塊（彗星碎塊（21塊）塊）S-L9彗核彗核C碰撞前后的木星紅外圖像碰撞前后的木星紅外圖像彗核彗核K K與木星撞擊后火球從亮到暗的變化與木星撞擊后火球從亮到暗的變化慧木相撞痕跡5、 流星和流星體

34、q 流星流星 q 火流星火流星 q 偶發(fā)流星偶發(fā)流星q 流星雨流星雨 流星雨流星雨 18331833年：帶來知識(shí)啟年：帶來知識(shí)啟蒙的獅子座流星雨蒙的獅子座流星雨19661966年：年：2020世紀(jì)最眩的獅子座流星雨世紀(jì)最眩的獅子座流星雨19991999年：呈火球狀的獅子座流星雨年：呈火球狀的獅子座流星雨20022002年：在英格蘭觀看到的獅子座流星雨年：在英格蘭觀看到的獅子座流星雨20022002年：從太空觀測到的獅子座流星雨年：從太空觀測到的獅子座流星雨(11(11月月1919日日) )隕星隕星撞擊的效果撞擊的效果v 6500 6500萬年前，墨西哥尤卡坦半島隕石坑萬年前，墨西哥尤卡坦半島隕

35、石坑直徑直徑170km170km的洼地，隕石直徑的洼地，隕石直徑10-20km.10-20km. 撞擊的效果撞擊的效果- -恐龍絕滅恐龍絕滅. .v “蘇梅克蘇梅克列維列維9 9號(hào)號(hào)”（S-L9S-L9）彗星撞）彗星撞木星木星1993.3.23-3.25 1994.7.16 211993.3.23-3.25 1994.7.16 21個(gè)慧核個(gè)慧核衛(wèi)星圖片墨西哥尤卡坦半島上的大隕石坑衛(wèi)星圖片墨西哥尤卡坦半島上的大隕石坑衛(wèi)星圖片科學(xué)家第一次清晰看到位于墨西哥尤卡坦半島上的大隕石坑月球上的撞擊坑六、 太陽系起源的星云假說q 行星軌道的共同特征：行星軌道的共同特征：同向性，共面性，同向性，共面性，近圓性

36、近圓性q 星云假說的基本論點(diǎn)星云假說的基本論點(diǎn)v 形成太陽系的物質(zhì)基礎(chǔ)是彌散星云；形成太陽系的物質(zhì)基礎(chǔ)是彌散星云；v 形成太陽系的動(dòng)力來源是自引力。形成太陽系的動(dòng)力來源是自引力。q 意義：在意義：在“僵化的自然觀上打開第一個(gè)缺僵化的自然觀上打開第一個(gè)缺口口” （恩格斯語）。（恩格斯語）。2-16 太陽系起源示意圖1 1 太陽星云太陽星云2 2 星云變成扁星云變成扁 球形球形3 3 原始太陽和原始太陽和 圓環(huán)體圓環(huán)體 4 4 太陽和行星太陽和行星 的形成的形成5 5 太陽系太陽系據(jù)測定，月球的地平視差為據(jù)測定，月球的地平視差為5757 ，它與地球半徑，它與地球半徑r r 和月地和月地距離距離d

37、d 的關(guān)系為：的關(guān)系為：csc57csc57 = = d d/ /r rd d= =r rcsc57csc57 = 60= 60r r即月地距離為地球半徑的即月地距離為地球半徑的6060倍。倍。第三節(jié) 月球和地月系圖圖 2-17 2-17 地平視差地平視差天體位于天頂時(shí)，視差為零；天體位于天頂時(shí)，視差為零；天體位于地平時(shí)，視差最大，天體位于地平時(shí)，視差最大，稱為天體的地平視差稱為天體的地平視差一、月球一、月球1、 月球的距離和大小月球的距離和大小q 月地平均距離：月地平均距離：384 400384 400公里公里q 半徑：半徑：17381738公里，地球赤道半徑的公里，地球赤道半徑的27.25

38、%27.25%q 表面積：地球表面積的表面積：地球表面積的7.4%7.4%q 體積：地球體積的體積：地球體積的2.03%2.03%q 質(zhì)量：質(zhì)量：7.1967.19610102222kgkg，地球質(zhì)量的，地球質(zhì)量的1/81.31/81.3q 平均密度：平均密度：3.34g/cm3.34g/cm3 3，約為地球的，約為地球的60.5%60.5%q 月面重力加速度：月面重力加速度：1.622m/s1.622m/s2 2，約為地面的，約為地面的1/61/62 2、 月球表面月球表面q 月海月海q 月陸月陸q 環(huán)形山環(huán)形山q 輻射紋輻射紋q 月谷月谷 q 月海月海q 月陸月陸q 環(huán)形山環(huán)形山q 輻射紋

39、輻射紋q 月谷月谷q 沒有大氣，沒有沒有大氣，沒有水分，沒有生命水分，沒有生命2 2、 月球表面和物理狀況月球表面和物理狀況二、地月系1、 地月系的繞轉(zhuǎn)圖圖2-18 2-18 月球和地球都繞它們的共同質(zhì)心而運(yùn)動(dòng)月球和地球都繞它們的共同質(zhì)心而運(yùn)動(dòng)（共同質(zhì)心在地球內(nèi)部位置的變化）（共同質(zhì)心在地球內(nèi)部位置的變化）q 月球繞轉(zhuǎn)地球v 軌道形狀橢圓，偏心率軌道形狀橢圓，偏心率0.0549 0.0549 ；v 白道：白道：月球軌道在天球上的投影；月球軌道在天球上的投影；v 黃白交角：白道面相對于黃道面的交角（黃白交角：白道面相對于黃道面的交角（5 5 9 9 ）；）；v 周期：周期：27.3227.32日

40、（恒星月）；日（恒星月）；v 速度：角速度：速度：角速度：33 33 / /小時(shí)小時(shí)，線速度，線速度1.02 1.02 km/skm/s。 q 幾個(gè)概念v 恒星月恒星月：月球在白道上連續(xù)兩次通過同一恒：月球在白道上連續(xù)兩次通過同一恒星（無明顯自行）所需的時(shí)間：星（無明顯自行）所需的時(shí)間：27.321727.3217日。日。v 朔望月：朔望月：從一次新月（或滿月）到下一次新從一次新月（或滿月）到下一次新月（或滿月）所經(jīng)歷的時(shí)間：月（或滿月）所經(jīng)歷的時(shí)間：29.530629.5306日。日。v 近點(diǎn)月近點(diǎn)月：以月球近地點(diǎn)為參考點(diǎn)，月球的公：以月球近地點(diǎn)為參考點(diǎn)，月球的公轉(zhuǎn)周期：轉(zhuǎn)周期：27.554627.5546日。日。v 交點(diǎn)月交